Academic literature on the topic 'Apprendimento e Memoria'

Lo studio riportato intende per un verso confermare e per altro esplorare la possibile presenza, in bambini di età prescolare nati moderatamente pretermine, di difficoltà relative a specifiche abilità cognitive che, secondo il modello di lettura assunto, sono funzionali all'apprendimento prescolastico; nello specifico, vengono individuati come risultati attesi di tale obiettivo, bassi livelli di prestazioni relative ad abilità generali che attengono all'"idoneità di apprendimento" e, quindi, alla capacità di comprensione ed espressione linguistica, di metacognizione e altre abilità legate alla memoria, all'orientamento e alla coordinazione motoria e visuomotoria, così come a capacità specifiche necessarie per affrontare con successo l'apprendimento quali abilità di prematematica e di prealfabetizzazione. La ricerca ha coinvolto un gruppo sperimentale di 30 bambini (età media = 5 anni e 2 mesi) nati moderatamente pretermine (età gestazionale media = 34 settimane) senza complicanze mediche neonatali e con basso peso alla nascita (media = 2100 g., ds = 350 g.) e un gruppo di controllo costituito da 30 bambini nati a termine in assenza di complicanze pre e perinatali (età gestazionale media = 40 settimane). Lo studio ha previsto la somministrazione, agli insegnanti delle scuole dell'infanzia di due istituti comprensivi del territorio periferico e provinciale di Palermo, di un questionario per l'Identificazione Precoce delle Difficoltà di Apprendimento in età prescolare (IPDA) negli alunni della propria classe. Il questionario è stato somministrato prima dell'individuazione della condizione di nascita pretermine di alcuni alunni. I dati, sottoposti ad analisi non parametrica, evidenziano che i bambini moderatamente pretermine ottengono punteggi, statisticamente più bassi, nelle scale della Metacognizione [U(n1 e n2=30) = .21, p = .04], di Altre abilità cognitive [U(n1 e n2=30) = 1.2, p = .03], e di Pre-matematica [U(n1 e n2=30) = 1.3, p = .04], oltre che nel punteggio totale [U(n1 e n2=30) = 1.8, p = .04]. Tali dati orientano una riflessione sull'esigenza di ipotizzare, anche per questi bambini, percorsi di training già sperimentati nei casi di bambini nati gravemente pretermine, in una logica di prevenzione dell'insuccesso scolastico.

Questo contributo si propone di sottolineare l’importanza di alcune competenze cognitive, detti prerequisiti, che sono implicate nell’acquisizione delle abilità di lettura e scrittura come ad esempio: la conoscenza dell’alfabeto; la consapevolezza fonologica; la denominazione rapida automatica (RAN); la memoria fonologica e la processazione visiva. Numerose ricerche, anche internazionali, mostrano l’importanza dell’esercizio di tali abilità all’interno della scuola dell’infanzia anche ai fini della prevenzione dello sviluppo di difficoltà di apprendimento e/o di veri e propri disturbi nella successiva carriera accademica del bambino. Inoltre, la realizzazione di interventi didattici mirati allo sviluppo di tali prerequisiti cognitivi favorisce l’incremento e/o il recupero delle strumentalità della lettoscrittura. In tale scenario, diviene fondamentale riflettere sulle modalità di screening precoce che è possibile attivare all’interno della scuola dell’infanzia e sui relativi strumenti di assessment che è possibile utilizzare. Di conseguenza, sono passati in rassegna alcuni dei principali strumenti psicometrici editi in Italia, dal 1999 ad oggi, per la valutazione dei prerequisiti delle abilità di letto-scrittura in allievi a partire dai 5 anni di età.

Il lavoro presenta le principali caratteristiche del PTSD complesso nel contesto dell'abuso sessuale e l'impatto che questo disturbo e la condizione di stress cronico ad esso associata può avere sulla persona traumatizzata, in particolar modo sul sistema immunitario. Una caratteristica importante del sistema immunitario è la sua capacità di reagire in modo differente in base allo stimolo specifico, ma anche la capacità di apprendimento e di memoria, mostrando come questo sistema si strutturi fondamentalmente in rapporto con l'ambiente. È sempre più evidente che le diverse modalità di risposta del sistema immunitario non dipendono solo dal ti-po di stimolo (ad esempio, virus, batteri), ma anche dal microambiente e dalle condizioni generali dell'organismo, dunque anche dallo stress psicologico. È chiaro, pertanto, come il sistema immunitario sia in grado di interagire con il sistema ner-voso e quindi con i fenomeni mentali e relazionali. Lo stress psichico di tipo croni-co che si osserva in coloro che hanno subito un trauma cumulativo interpersonale può quindi costituire un importante fattore di disfunzione del sistema immunitario, con un'alterata risposta che è alla base di molte patologie in cui il sistema immunitario svolge un ruolo cruciale. Oltre a ciò, nelle persone vittime di abuso è stato rilevato uno sfasamento del sistema nervoso autonomo, per cui risultano essere iperattiva-te da un sistema viscerale che invia loro un continuo segnale di pericolo. Questa condizione ha importanti ripercussioni anche sulla capacità interattiva e sociale, con un grave impatto sul benessere psicofisico della persona. Per questo motivo, è necessario sviluppare interventi basati su un approccio multidisciplinare e biopsi-cosociale che aiutino le persone traumatizzate a risintonizzare la regolazione au-tonomica per favorire la fiducia e un coinvolgimento sociale spontaneo, e ad ela-borare le componenti emotive e somatiche dell'esperienza traumatica.

In questo lavoro, gli autori hanno voluto analizzare la novità e gli aspetti fondamentali positivi e negativi, di quella che è stata chiamata "Rivoluzione digitale" e della società tecnoliquida, mettendo in luce come queste esaltano e plasmano alcune caratteristiche dell'uomo liquido: il narcisismo, la velocità, l'ambiguità la ricerca di emozioni e il bisogno di infinite relazioni "light". Gli autori si sono concentrati sull'impatto che la Rete detiene sulle cognitive functions, in particolar modo su attenzione, memoria e apprendimento. Rispetto all'apprendimento, studi longitudinali hanno messo in luce come l'utilizzo del computer a scuola determini un calo dei risultati sia nella scrittura che nella lettura non dando la possibilità all'alunno di stimolare tracce mnemotecniche motorie che si attivano nella percezione della lettura e che ne facilitano il riconoscimento visivo. Inoltre vengono brevemente descritte le manifestazioni patologiche conseguenti all'eccessivo utilizzo della tecnologia digitale: ansia, depressione, fobie sociali, insonnia ed altre.Parole chiave: rivoluzione digitale, cognitive functions, psicopatologia

This essay aims to show some approaches in the understanding of the lifelong learning concepts, knowledge, competence, from a literature review with the contributions of Dewey, Bruner, Freire, Schon and Tardif among others. Coming from theoretical studies carried out by Italian researchers and a Brazilian researcher, through their Research Centers/Laboratories and international collaborative partnership between Brazilian and Italian Universities, this text addresses from the undertake scientific literature, key terms which support the held studies. From the considerations, it is highlighted the regular understanding around lifelong learning concept, which considers the human condition for the permanent learning and valuing experiences from different contexts, such as family and school (basic and higher education). In view of this, the approximation between the concepts of competence and knowledge was also highlighted, recognized and valued as fundamental elements for the learning process and for the development of critical and reflexive thinking, and consequently transforming daily problems and challenges. The task reinforces the research network, pursuing the improving theoretical knowledge to subsidize the scientific research production in the educational field, besides Brazilian or Italian academic walls.SommarioQuesto saggio ha l’obiettivo di presentare gli approcci sulla definizione dei concetti di apprendimento permanente, saperi e competenze, partendo da una revisione della letteratura, con i contributi,tra gli altri, di Dewey, Bruner, Freire, Schon e Tardif. A partire dall’analisi teorica condotta da ricercatori italiani e una ricercatrice brasiliana, mediante i loro centri di ricerca/laboratório, e l’accordo di collaborazione internazionale tra l’università brasiliana e italiana, questo testo affronta, in base alla letteratura scientifica, i termini chiave che supportano gli studi realizzati. Dalle argomentazioni espresse, emerge la posizione comune sul concetto di apprendimento permanente o per tutta la vita, che considera l’approccio umanistico e la valorizzazione delle esperienze provenienti da diversi contesti come la famiglia e la scuola (in particolare di base e superiore). In questa prospettiva, si mette in evidenzia anche l'approssimazione semantica tra i concetti di competenza e saperi, riconosciuti e valorizzati come elementi fondamentali per il processo di apprendimento e per lo sviluppo del pensiero critico e riflessivo, e di conseguenza trasformatore rispetto ai problemi e alle sfide quotidiane della vita. Il presente contributo rafforza la rete di ricerca congiunta, con l'obiettivo di migliorare le conoscenze teoriche per supportare lo sviluppo di ricerche in campo educativo, al di là delle mura accademiche brasiliane o italiane.Keywords: Lifelong learning, Knowledge, Strategic competence, Reflexive competence.Parole chiave: Apprendimento permanente, Saperi, Competenze strategiche, Competenze di riflessione.Palavras-chave: Aprendizagem permanente, Conhecimento, Competência estratégica, Competência reflexiva.ReferencesALBERICI, A. La possibilità di cambiare. Apprendere ad apprendere come risorsa strategica per la vita. Milano: Franco Angeli, 2008.ALBERICI, A.; DI RIENZO, P. Learning to learn for individual and society. In: R. Deakin CRICK, C. S.; K. REN (Eds), Learning to Learn. International perspectives from theory and practice. New York: Routledge, 2014, p. 87-104.BALDACCI M. Trattato di pedagogia generale, Roma: Carocci Editore, 2002.BANDURA A. 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I metodi di memorizzazione, o meglio le mnemotecniche, sono l’argomento principale di questa tesi. Si cerca di evidenziare l’importanza delle tecniche mnemoniche nell’età moderna e di illustrare la loro secolare storia, mettendo in evidenza l’importanza della memoria durante lo svolgimento degli studi universitari. Infine, si illustra una eventuale applicazione di certe mnemotecniche all’interpretazione dialogica. A tale scopo si fa riferimento ai libri di Paolo Fabiani “Il cerchio delle illusioni” e “Ricordo e immaginazione” e al libro di Frances A. Yates “L’arte della memoria”. Si procede con la descrizione generale fornita da fonti precedentemente citate e da Quintiliano nel suo Instituto oratoria. Inoltre, una parte della tesi è dedicata agli studiosi dell’arte della memoria e ai loro scritti più famosi e importanti. In primo luogo, si descrive “Rhetorica ad Herennium”, spiegandone l’importanza e le idee principali, che a loro volta rappresentano le basi per la mnemotecnica antica e contemporanea. Di seguito si tratta del secondo testo più famoso sull’arte della memoria “De Oratore” di Marco Tullio Cicerone, che narra non solo della memoria ma anche della retorica oratoria e dei doveri e diritti dell’oratore. Infine, si parla dell’importanza della memoria e dell’eventuale applicazione delle tecniche mnemoniche nell’ambito accademico e lavorativo. A tale fine si analizzano i pensieri contemporanei, espressi da due professori universitari. In primo luogo, si analizzano le idee di Paolo Fabiani, laureato in pedagogia, con un master di secondo livello in psicologia e un dottorato di ricerca in filosofia ottenuto all'Università degli Studi di Firenze dove ha anche insegnato lingua e cultura italiana, espresse nel suo libro Il cerchio delle illusioni. Successivamente si parla di Andrea Kriston, che analizza i processi mentali degli interpreti durante i loro studi e la loro attività lavorativa.

Le basi neurali della memoria semantica e lessicale sono oggetto di indagine da anni nelle neuroscienze cognitive. In tale ambito, un ruolo crescente è svolto dall’uso di modelli matematici basati su reti di neuroni. Scopo del presente lavoro è di utilizzare e migliorare un modello sviluppato in anni recenti, per spiegare come la conoscenza del significato di parole e concetti sia immagazzinata nel sistema nervoso e successivamente utilizzata. Il principio alla base del modello è che la semantica di un concetto è descritta attraverso una collezione di proprietà, che sintetizzano la percezione del concetto stesso nelle diverse regioni corticali. Gli aspetti semantici e lessicali sono memorizzati in regioni separate, ma reciprocamente connesse sulla base dell’esperienza passata, secondo un meccanismo di apprendimento Hebbiano. L’obiettivo del lavoro è stato quello di indagare i meccanismi che portano alla formazione di categorie. Una importante modifica effettuata è consistita nell’utilizzare un meccanismo di apprendimento Hebbiano a soglia variabile, in grado di adattarsi automaticamente alla statistica delle proprietà date in input. Ciò ha portato ad un miglioramento significativo dei risultati. In particolare, è stato possibile evitare che un proprietà comune a molti (ma non a tutti) i membri di una categoria (come la proprietà “vola” per la categoria “uccelli”) sia erroneamente attribuita all’intera categoria. Nel lavoro viene presentato lo stesso modello con quattro differenti tassonomie, relative ad animali e a oggetti artificiali. La rete, una volta addestrata con una delle 4 tassonomie, è in grado di risolvere compiti di riconoscimento e denominazione di concetti, mantenendo una distinzione tra le categorie e i suoi membri, e attribuendo un diverso ruolo alle proprietà salienti rispetto alle proprietà marginali. Le tassonomie presentano un numero di concetti e features crescente, per avvicinarsi al reale funzionamento della memoria semantica, in cui ai diversi concetti è associato un numero diverso di caratteristiche.

Nel corso degli anni sono stati sviluppati modelli matematici con lo scopo di studiare i meccanismi alla base del sistema neurale. In questo elaborato è stato utilizzato un modello neurale, che comprende una rete semantica e una lessicale, che sfrutta la regola di Hebb per addestrare le sinapsi. Il principio alla base di tale modello è che la semantica di un concetto è descritta da una collezione di proprietà, che sintetizzano la percezione del concetto nelle diverse regioni corticali. Gli aspetti semantici e lessicali sono memorizzati in regioni separate del cervello, ma reciprocamente connesse sulla base dell’esperienza, secondo un meccanismo di apprendimento fisiologico. Si è addestrato il modello con una soglia post-sinaptica variabile che dipende dall’attività del neurone pre-senaptico, migliorando così il concetto di salienza, che diventa diverso per le proprietà distintive e per quelle condivise; ed è possibile evitare che una proprietà condivisa da molti membri della stessa categoria (come “vola” per gli uccelli) divenga saliente e sia attribuita erroneamente all’intera categoria. Nel lavoro viene presentato lo stesso modello con 2 diverse tassonomie, relative ad animali e a oggetti artificiali. La rete, una volta addestrata risolve compiti di riconoscimento e denominazione di concetti, mantenendo una distinzione tra le categorie e i suoi membri, e attribuendo un diverso ruolo alle proprietà dominanti rispetto alle proprietà marginali. In questa tesi viene, inoltre, simulato il danneggiamento della rete neurale sia a livello sinaptico che a livello del singolo neurone. In entrambi i casi il modello rispecchia il processo fisiologico. È stato simulato, inoltre, il fenomeno del priming. I risultati mostrano che il tempo di riconoscimento della seconda parola dipenda dal grado di somiglianza fra la prima e la seconda parola usate durante la simulazione.

Lo studio della memoria semantica gioca un ruolo importante nelle neuroscienze; in tale ambito i modelli teorici possono dare un contributo fondamentale per comprendere i meccanismi operanti. Il modello neurale presentato in questa tesi è una rappresentazione della memoria semantica e lessicale, che sfrutta la regola di Hebb per addestrare le sinapsi. Il principio alla base è che la semantica di un oggetto è descritta attraverso una collezione di proprietà, caratterizzate da una differente frequenza di occorrenza che determina il diverso grado di “salienza”. L’obiettivo del lavoro è quello di estendere un modello sviluppato negli anni precedenti (Ursino et al., 2015) e, analizzare il ruolo delle diverse proprietà nella costruzione di un concetto e il loro legame con la parola. Un aspetto innovativo è comprendere come la rappresentazione concettuale sia eventualmente dipendente da un contesto. Tutti i modelli sono stati addestrati con una soglia post-sinaptica variabile che dipende dall’attività del neurone presinaptico. Soffermandoci sulla regola di apprendimento è stato migliorato il concetto di salienza, evitando che una proprietà condivisa da molti concetti divenga saliente e sia attribuita erroneamente all’intera categoria. È stato simulato il concetto di contesto facendo uso della probabilità condizionata; realizzando una rete caratterizzata da proprietà context dependent e context independent. Le successive simulazioni, con la rete addestrata, hanno mostrato come, la rappresentazione semantica dipenda dal contesto. Infine è stato realizzato un modello per simulare soggetti diversi con differenti rappresentazioni semantiche. Ogni soggetto, ha mostrato, al termine della simulazione, una propria rappresentazione semantica della parola strettamente dipendente dall’esperienza personale.

2008/2009
I neuroni del Locus Coeruleus (LC) sono la principale fonte di innervazione noradrenergica del sistema nervoso centrale. Le fibre ascendenti innervano principalmente l’ippocampo e la neocorteccia mentre quelle discendenti innervano diffusamente tutti i livelli del midollo spinale. Le fibre discendenti determinano un aumento tonico dell’eccitabilità motoneuronale da un lato e la regolazione delle afferenze sensoriali dall’altra. Le fibre ascendenti sembrano invece essere coinvolte in diversi processi, dalla regolazione dell’attività cardiovascolare e respiratoria alla regolazione di anche complesse come quelle cognitive. Nel corso degli ultimi decenni le funzioni del sistema noradrenergico sono state investigate attraverso approcci di lesone mediante neurotossine. Tuttavia nessuna di esse si è dimostrata selettiva per i neuroni noradrenergci. La recente introduzione dell’immunotossina anti-DBH-saporin (αDBHsap), che nel ratto adulto è stata vista indurre deplezioni pressoché complete e selettive dei neuroni noradrenergici del LC, ha rappresentato un utile strumento per lo studio di tale sistema. Nella presente serie di esperimenti si è voluto testare l’efficacia e la selettività della lesione mediante αDBHsap in animali immaturi. Ciò per osservare gli effetti della rimozione di questi neuroni in un sistema ancora in via di sviluppo, e quindi caratterizzato da una notevole plasticità intrinseca, e per esplorare il possibile ruolo del sistema noradrenergico nello sviluppo delle abilità cognitive. Negli studi iniziali sono stati valutati gli effetti della somministrazione intracerebroventricolare di dosi crescenti di αDBHsap ad animali nei primi giorni dopo la nascita. Si è osservato come la tossina, anche a dosi molto elevate, non abbia effetti su altri tipi neuronali (es. colinergici, adrenergici, serotoninergici e dopaminergici), e venga generalmente ben tollerata dagli animali. La lesione comunque porta ad una riduzione marcata e dose dipendente dell’innervazione noradrenergica sia nelle strutture superiori sia nel midollo spinale. Alla dose ottimale (0.5μg), questa riduzione dell’innervazione è pressoché totale, e rimane invariata fino a 40 settimane post-lesione. In contrasto, dosi più basse della tossina (0.25 µg) determinavano deplezioni più modeste a 5 settimane che apparivano recuperare siignificativamente nel lungo termine. Sono stati infatti osservati marcati fenomeni di sprouting assonale nelle fibre noradrenergiche discendenti tali da ripristinare quasi interamente l’innervazione noradrenergica spinale . In uno studio parallelo, lo stesso approccio di lesione è stato impiegato per investigare il contributo noradrenergico allo sviluppo delle abilità cognitive. Utilizzando test di apprendimento e memoria spaziali, quali il Morris Water Maze ed il Radial Arm Water Maze per valutare le funzioni di Reference e Working Memory in gruppi di controllo e di lesionati, sono stati osservati chiari deficit nella memoria di lavoro (Working Memory), mentre gli iniziali deficit di acquisizione nel reference memory test si risolvevano con l’addestramento. Deficit simili, anche se meno marcati, venivano osservati anche in animali con lesioni somministrate in età adulta. In un altro studio si è voluto anche investigare la possibilità di interazioni funzionali tra il sistema noradrenergico ed il sistema colinergico ascendente, anch’esso fortemente implicato nei processi di apprendimento e memoria. Come atteso, lesionando simultaneamente i due sistemi neurotrasmettitoriali in animali neonati si ottenevano deficit di memoria spaziale superiori a quelli ottenibili lesionando ciascun sistema separatamente. Ciò indica un’importante interazione tra il sistema noradrenergico e quello colinergico nella regolazione delle abilità cognitive e del loro sviluppo. Strettamente correlato ai processi di apprendimento e memoria è anche il processo di formazione di nuovi neuroni nel giro dentato dell’ippocampo. Tale possibilità è stata investigata in animali con lesione singola e/o doppia. I risultati non hanno rivelato differenze tra i gruppi nel numero totale dei neuroni in grado di sopravvivere per 3 settimane post-lesione. Tuttavia è stata osservata una una significativa eterogeneità nei pattern di presentazione cellulare dell’immunoreattivita per la Bromo-Deossiuridina. Alla localizzazione prevalentemente nucleare nei soggetti di controllo, si contrapponeva quella nucleare puntiforme o citoplasmatica nei soggetti sottoposti a lesione noradrenergica e/o colinergica neonatale. Il modello di deplezione noradrenergica neonatale, è stato inoltre utilizzato per valutare le capacità di sopravvivenza, sviluppo ed integrazione di precursori neuronali noradrenergici dopo impianto nel midollo spinale deafferentato. I risultati hanno mostrato una notevole capacità dei neuroblasti impiantati di ristabilire quasi completamente l’innervazione noradrenergica nelle regioni terminali deplete, con un grado di accuratezza superiore a quello riportato in precedenza dopo trapianto in soggetti adulti lesionati con altre procedure. Nel loro complesso, i risultati della presente tesi mettono in evidenza la grande importanza funzionale del sistema noradrenergico, in grado di regolare attività funzionalmente ed anatomicamente differenti. La possibilità di rimuovere selettivamente tale sistema, diversificando l’efficacia della deafferentazione risultante, rendo inoltre l’approccio di lesione immunotossica neonatale particolarmente indicato per studi mirati all’analisi delle potenzialità plastiche del sistema noradrenergico in via di sviluppo e anche per investigare la possibilità di restituzione funzionale dopo impianto di precursori noradrenergici.
XXII Ciclo
1981

Gli alti costi in termini di gestione, tempo e lavoro legati all'uso dei mammiferi nella ricerca biomedica hanno reso sempre più urgente la necessità di individuare modelli alternativi più economici e semplici ma altrettanto efficaci. Lo scopo della mia tesi è stata la caratterizzazione della chiocciola di stagno Lymnaea stagnalis come modello per le Neuroscienze Traslazionali. Gli studi bioinformatici, molecolari e comportamentali condotti hanno dimostrato la validità e la versatilità di questo modello e hanno permesso di esaminare fenomeni finora osservati solo nei mammiferi. In particolare, è emerso che: (1) L. stagnalis consente di approfondire il dialogo tra il sistema nervoso e immunitario, inclusi gli effetti dell’infiammazione sulle funzioni cognitive. Il trattamento con uno stimolo infiammatorio (lipopolisaccaride - LPS) è stato in grado di modulare l’espressione degli enzimi della pathway delle chinurenine nel sistema nervoso centrale di L. stagnalis. Questa pathway è altamente conservata tra vertebrati e invertebrati e metabolizza il triptofano in diversi cataboliti neuroattivi, i quali possono essere sia neurotossici che neuroprotettivi. Lo stesso stimolo è stato in grado di alterare il comportamento e le performance cognitive delle chiocciole, come osservato in organismi più complessi, uomo incluso. Questi effetti possono essere eliminati trattando preventivamente gli animali con un composto antinfiammatorio come l’aspirina. (2) L. stagnalis è in grado di formare il Garcia effect, una forma di apprendimento complesso che consiste in un’avversione condizionata a un sapore nuovo a seguito della sua associazione a uno stimolo avverso che induce un malessere viscerale, incontrato fino a 48h ore dopo. Come precedentemente dimostrato nel modello di roditore e nell’uomo, è stata sufficiente una singola presentazione dei due stimoli per generare una duratura e specifica avversione per questo sapore. L. stagnalis rappresenta quindi un modello semplificato per lo studio dei meccanismi alla base del Garcia effect negli organismi più complessi. (3) L. stagnalis può essere utilizzata per studiare gli effetti del riscaldamento globale sulla resilienza, i comportamenti adattativi e le funzioni cognitive degli organismi. L'esposizione giornaliera a uno shock termico ha aumentato la sensibilità alle temperature delle chiocciole di laboratorio (mantenute a temperature costanti per generazioni), ma non è stato un fattore di stress per le chiocciole appena raccolte nei loro habitat naturali (dove sono state esposte a considerevoli escursioni termiche), né per la loro progenie nata e allevata in laboratorio. Questi risultati hanno suggerito un duplice ruolo della genetica e della plasticità fisiologica nella termo-tolleranza. (4) L. stagnalis permette di studiare gli effetti di composti naturali bioattivi su apprendimento e memoria. L'esposizione acuta al flavonoide quercetina si è dimostrata in grado di migliorare la formazione della memoria a lungo termine, mentre a livello molecolare ha indotto un’up-regolazione della via serotoninergica e di CREB1 (cAMP response element-binding protein 1), i quali svolgono un ruolo chiave e altamente conservato nei processi di plasticità sinaptica. Anche se i modelli animali non potranno mai riassumere l'intero fenotipo dei cervelli umani, i risultati presentati nella mia tesi hanno illustrato che, se spostata dallo stagno al banco di laboratorio, L. stagnalis rappresenta un modello valido per aprire nuove frontiere nelle Neuroscienze Traslazionali. L'obiettivo finale di questo progetto è quello di fornire un ulteriore strumento per promuovere lo spostamento della ricerca dal banco di laboratorio al letto dei pazienti, 'traducendo' i dati ottenuti nelle chiocciole ai mammiferi.
The high costs in time and efforts associated with the use of mammals in biomedical research are creating a pressing demand for alternative models that are cheaper and simpler, but still effective. The aim of my thesis was the characterization of the pond snail Lymnaea stagnalis as a model for Translational Neuroscience. Different bioinformatics, molecular, and behavioural studies have been performed to show the validity and versatility of this model to study phenomena so far demonstrated only in mammals. In particular, it has been shown that (1) L. stagnalis can be used to elucidate the conserved dialogue between the immune and nervous systems and to study the effects of inflammation on cognitive functions. An immune challenge (i.e., injection of lipopolysaccharide – LPS) affected the transcriptional levels of the enzymes of the kynurenine pathway in L. stagnalis’ central nervous ganglia. This conserved pathway in vertebrates and invertebrates catabolizes the aminoacid tryptophan into several neuroactive metabolites which can exert both neuroprotective and neurotoxic effects. The same immune challenge was able to alter snails’ adaptive behaviours and to obstruct their ability to form or show long-term memory (LTM), as observed for more complex organisms. These behavioural effects were prevented by exposing L. stagnalis to an anti-inflammatory compound, like aspirin, before the LPS injection, suggesting the involvement of immune-related molecules in mediating LPS-induced sequelae. The results of these studies gave important translational contributions for elucidating the effects of inflammation on the central nervous system. (2) L. stagnalis is capable of the Garcia effect, a higher form of learning, consisting of a conditioned aversion to an appetitive food stimulus consumed hours before the exposure to an aversive, nausea-inducing stimulus. As previously demonstrated in rodents and humans, a single paired presentation of these stimuli was sufficient to create a long-lasting and taste-specific gustatory aversion. This study allowed to elucidate the causal underpinnings of the Garcia effect in higher animals. (3) L. stagnalis can be used to predict the effects of the current global warming on animal resilience, adaptive behaviours, and cognitive functions. Daily exposure to a thermal shock increased the thermal sensitivity of laboratory-reared snails, which have been maintained under constant laboratory temperatures for generations. However, this ‘habitat-related challenge’ did not appear to be a stressor in freshly collected snails, that had experienced severe thermal fluctuations in their natural environment, nor in their progeny born and raised in lab conditions. These results allowed a better understanding of the role of genetic changes and physiological plasticity on thermotolerance. (4) L. stagnalis is a versatile model to examine the effects of bioactive natural compounds on learning and memory. Exposure to the flavonoid quercetin upregulated the serotoninergic pathway and CREB1 (cAMP response element-binding protein 1), a key regulator of synaptic plasticity in several in vivo models, in L. stagnalis’ central ganglia. This molecular effect was accompanied by an enhancement of LTM acquisition, consolidation, recall, and reconsolidation. Although animal models can never summarize the full phenotype of human brains, findings presented in my thesis illustrated that, when moved from pond to bench, L. stagnalis represents a valid model to open new frontiers in Translational Neuroscience. The ultimate goal of this project is to provide an additional tool to promote and sustain the rational and move research from bench to bedside, ‘translating’ data from snails to mammals, and maybe to humans.

Nel sistema nervoso centrale i neuroni comunicano l'uno con l'altro attraverso le connessioni sinaptiche e sono soggetti a centinaia di stimoli, ma hanno la capacità di distinguerli l'uno dall'altro. L'abilità delle sinapsi di interpretare questi cambiamenti morfologici e biochimici è detta \textit{plasticità sinaptica} e l'obiettivo di questa tesi è proprio studiare un modello per le dinamiche di questo affascinante processo, da un punto di vista prima deterministico e poi stocastico. Infatti le reazioni che inducono la plasticità sinaptica sono ben approssimate da equazioni differenziali non lineari, ma nel caso di poche molecole bisogna tener conto delle fluttuazioni e quindi sono necessari dei metodi di analisi stocastici. Nel primo capitolo, dopo aver introdotto gli aspetti fondamentali del sistema biochimico coinvolto e dopo aver accennato ai diversi studi che hanno approcciato l'argomento, viene illustrato il modello basato sull'aggregazione delle proteine (PADP) volto a spiegare la plasticità sinaptica. Con il secondo capitolo si introducono i concetti matematici che stanno alla base dei processi stocastici, strumenti utili per studiare e descrivere la dinamica dei sistemi biochimici. Il terzo capitolo introduce una giustificazione matematica riguardo la modellizzazione in campo medio e vede una prima trattazione del modello, con relativa applicazione, sui moscerini. Successivamente si applica il modello di cui sopra ai mammiferi e se ne studia nel dettaglio la dinamica del sistema e la dipendenza dai parametri di soglia che portano alle varie transizioni di fase che coinvolgono le proteine. Infine si è voluto osservare questo sistema da un punto di vista stocastico inserendo il rumore di Wiener per poi confrontare i risultati con quelli ottenuti dall'approccio deterministico.

Lo studio sperimentale condotto è nato dall’esigenza di personalizzare e adattare l’esercizio allenante al singolo o a ristretti gruppi di persone. La sua finalità scientifica è quella di indagare gli effetti prodotti da uno stimolo multisensoriale traumatizzante di bassa entità sulla memoria emozionale e sul sistema motorio. L’esigenza di dimostrare scientificamente le conseguenze di un trauma sul movimento e sulla postura nasce dall’esperienza clinica, osservando soggetti realmente traumatizzati e l’augurio migliore per il futuro è quello di riuscire a creare dei protocolli di allenamento adattato per consentire il miglioramento delle strategie posturali e quindi il recupero delle attività motorie progressivamente condizionate da esperienze negative vissute. Questo lavoro, svoltosi presso il reparto di Medicina Fisica e Riabilitativa del Policlinico Tor Vergata, vede unite diverse figure professionali come il fisiatra, il fisioterapista e il laureato in scienze motorie. L’obiettivo specifico è quello di valutare se la stimolazione multisensoriale riprodotta in laboratorio (esperienza spiacevole o simulazione di trauma in multisensorialità) causi un indebolimento degli arti inferiori ed in particolare dell’arto destro, ossia la parte di maggiore entrata dello stimolo sensoriale. Un altro obiettivo specifico è quello di valutare se la stimolazione multisensoriale riprodotta in laboratorio, finalizzata alla rievocazione del trauma vissuto, sia in grado di scatenare meccanismi anticipatori di allerta. Il campione osservato ai fini di tale studio è composto da 46 persone di età compresa tra i 20 e i 40 anni; sono esclusi coloro che in passato hanno subito traumi cranici. Il campione è suddiviso in due gruppi: il Gruppo Sperimentale è disturbato da una simulazione di trauma in multisensorialità durante un’esercitazione di forza massima ed è sottoposto a Re-Test 24 ore dopo; il Gruppo di Controllo esegue un esercizio di forza massima ed è sottoposto a Re-Test 24 ore dopo. La valutazione della forza massima è data da un guanto dinamometrico contro il quale i soggetti effettuano una pressione per entrambi gli arti, l’esercizio è quindi in contrazione isometrica contro resistenza. I risultati ottenuti dall’analisi dei dati sono significativi infatti, nei soggetti appartenenti al Gruppo Sperimentale la resistenza dei muscoli flessori dell’anca destra (in particolare l’ileopsoas) è risultata inferiore rispetto al rilevamento iniziale e rimane tale il giorno dopo quando il soggetto è testato nuovamente nelle stesse condizioni.
The experimental study conducted was born from the need to customize and adapt the exercise workout to the individual or small groups of people. Its scientific aim is to investigate the effects of a multisensory stimulus traumatic low amount of memory and the emotional motor system. The need to scientifically prove the effects of trauma on the movement and posture comes from clinical experience, watching actors really traumatized the wish the best for the future is to be able to create customized training protocols to enable the improvement of strategies postural and then the recovery of motor activity progressively influenced by negative experiences lived. This work was held at the Department of Physical Medicine and Rehabilitation Medicine of the Policlinico Tor Vergata, seen together several professionals such as physiotherapist, physiotherapist and a graduate in physical sciences. The specific objective is to assess whether the multisensory stimulation reproduced in the laboratory (unpleasant experience or trauma in multisensory simulation) causes a weakening of the lower limbs and right limb in particular, that the greater part of the incoming sensory stimulus. Another specific objective is to assess whether the multisensory stimulation reproduced in the laboratory, aimed at re-enactment of trauma, is able to trigger anticipatory warning mechanisms. Observed the sample for this study consists of 46 people aged between 20 and 40 years, but excluding those who have suffered head injuries in the past. The sample is divided into two groups: The experimental group is disturbed by a simulated trauma during multisensory exercise maximum force and is subject to re-test after 24 hours; the control group performs an exercise in full force and subject to re-test 24 hours later. The assessment of maximum force is given by a glove dynamometer against which subjects perform a pressure to both legs, the exercise is therefore isometric contraction against resistance. The results obtained from the data are significant because, in subjects belonging to the Experimental Group to the strength of the right hip flexors (iliopsoas in particular) was lower than the initial detection and remains the next day when the subject is tested again under the same conditions.

La tesi tratta una panoramica del campo innovativo del Deep Learning, analizzandone i principali campi di applicazione (Computer Vision e Natural Language Processing) per poi approfondirne nei dettagli più tecnici le reti neurali utilizzate. Si inizia la trattazione di questi modelli con le reti convoluzionali e le LSTM per poi descrivere strutture più elaborate e recenti che sono identificate come stato dell'arte di alcuni task fondamentali dell'intelligenza artificiale. Si è cercato di fornire in questo modo una visione più ampia delle tipologie di reti esistenti, evidenziando un’analisi contrapposta di reti feed-forward e reti ricorrenti, ponendo al lettore uno spunto di riflessione scaturito dalla dualità di queste due branche dell’apprendimento automatico, diverse nell’approccio, ma con il medesimo successo in ambito scientifico per la risoluzione di problemi che agevolano le nostre vite. Viene conclusa l’argomentazione con un piccolo sguardo al futuro che ci aspetta e che prepotentemente influirà sul modo di approcciarci e vivere il mondo come lo conosciamo oggi.

La mia tesi di dottorato descrive i risultati di quattro ricerche riguardanti la memoria e l'apprendimento dei volti. Nella prima e seconda ricerca ho valutato le prestazioni di memoria relative a caratteristiche facciali transienti, per volti in orientamento canonico e invertito, e per volti other-race e same-race. La discriminabilità percettiva degli stimoli è stata controllata. Le prestazioni sono risultate meno accurate per volti in orientamento canonico rispetto a volti invertiti e per volti same-race rispetto a volti other-race. La terza ricerca riporta i risultati di un esperimento sull'apprendimento percettivo implicito. Nella fase di apprendimento i soggetti svolgevano un compito di discriminazione del contrasto su stimoli-volto, ma non erano consapevoli di variazioni irrilevanti per il compito relative alle proprietà transienti dei volti. Un apprendimento implicito si è verificato solo quando le variazioni irrilevanti per il compito avevano un contenuto emotivo. Nell'ultima ricerca ho indagato la precisione della memoria per attributi transienti usando il metodo del ``continuous report'' (Zhang \& Luck, 2008), con volti espressivi e neutri eguagliati per discriminabilità percettiva attraverso il metodo dello scaling fechneriano. I risultati mostrano che la precisione della memoria diminuisce al crescere dell’intensità dell'espressione emotiva. In generale, i risultati di questi esperimenti mettono in luce l’importanza dei processi categoriali per la memoria dei volti e l'importanza delle espressioni facciali per l’apprendimento delle facce. This thesis presents the results of four studies of face memory and learning in humans. The first two studies examined memory performance for transient facial features, when faces were presented upright and upside-down, and for same-race and other-race faces. The perceptual discriminability of the stimuli was controlled. Memory performance was worst for upright compared to upside-down faces, and for same-race compared to other-race faces. The third study describes a task-irrelevant perceptual learning experiment. In the learning phase, participants performed a contrast discrimination task on face stimuli, but they were not informed that transient facial features also varied from trial to trial. Task-irrelevant perceptual learning occurred, but only when the task-irrelevant features were endowed of an emotional content. The last study examined the fidelity of visual memory for emotional and neutral faces equated in terms of perceptual discriminability with a Fechnerian scaling procedure. The ``continuous report procedure'' of Zhang and Luck (2008) was used. The results show that memory precision decreases as the intensity of facial emotions increases. In general, the results of these experiments highlight the importance of the categorical processes for facial memory and the importance of facial expressions for face learning.

Working memory is one of the most investigated topics in cognitive psychology and neuropsychology since it plays a key role in the architecture of cognitive human system. Reasoning, problem solving, and learning would be not possible without the contribution of working memory. Working memory is deeply involved in linguistic processes and in essential activities such as reading. Recent scientific research, especially in Anglo-Saxon context, has begun to investigate the role played by working memory not only in learning L1, but also in the acquisition processes of L2. Nevertheless, the overview of Italian language education still presents a lack of adequate literature on the important implications of the activity of working memory both for the theories of language learning and the practices of language teaching. This paper has the goal to identify some possible convergences between the working memory processes – especially of phonological loop and phonological memory – and the theoretical-practical system of Lexical Approach proposed by Lewis (1993; 1997). In this latter, specific attention is paid to the structure and learning of lexical chunks which are, according to Lewis, a fundamental element of the nature of lexicon and especially of collocations.