La Macchina della Mente – terza parte

 

 Strutture Cerebrali e Processi Neurodinamici

Abstract: In questa parte saranno discussi alcuni aspetti strutturali e funzionali comuni ai cervelli dei mammiferi e illustrati i modelli più rappresentativi del paradigma neurodinamico. Con ciò s’intende rivolgere l’attenzione in primo luogo alla complessità delle funzioni cerebrali, in secondo luogo ad alcune fenomenologie nervose caratterizzate da proprietà non riconducibili ai modelli descritti nella parte seconda. L’interesse per i fenomeni e i modelli neurodinamici nasce dall’osservazione che i cervelli delle specie superiori sono sedi d’attività elettriche oscillatorie di natura e di funzioni non ancora ben capite. Il paradigma neurodinamico comprende quei comportamenti delle reti neuronali che si presentano all’osservazione microscopica intracellulare come oscillazioni delle frequenze di scarica dei neuroni e all’osservazione macroscopica extracellulare come attività elettroencefalografica (EEG).

fonte: http://andj4613.files.wordpress.com/ 2009/06/ mind_machine_by_neodecay.jpg

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Questo paradigma non è in contrasto con gli assunti principali di quello connessionista, in particolare con la teoria del rinforzo sinaptico ipotizzata da Hebb nel 1949 e confermata sperimentalmente nel 1973 da Bliss and Lømo con la scoperta del potenziamento a lungo termine (long-term potentiation). Al contrario, esso richiede un ampliamento del modello connessionista, poiché si conoscono anche fenomeni di depotenziamento a lungo termine (long-term depression) e di rinforzo o indebolimento delle connessioni sinaptiche (short-term potentiation, depression ecc.) di varia durata temporale (Artola et. al, 1990). Esso impone semmai il trasferimento dei concetti connessionisti ad un livello descrittivo più complesso, di cui manca tuttavia una completa comprensione. Secondo il paradigma neurodinamico il reclutamento di un ricordo da parte d’un messaggio evocatore dovrebbe spiegarsi non tanto come un processo innescato da un insieme di stimoli esterni e rapidamente convergente verso un attrattore stabile d’una rete nervosa multistabile, quanto piuttosto come un processo oscillatorio con più componenti, di una rete nervosa capace di oscillatore in molti modi diversi, che converge verso un modo oscillatorio di frequenza determinata. I fenomeni neurodinamici non riguardano solo il funzionamento della memoria, ma anche, ad esempio, l’integrazione e la selezione di pattern sensoriali mediante la sincronizzazione delle scariche neuronali, la selezione di pattern d’informazione sensoriale, la formazione temporanea di reti di comunicazione temporanea tra le diverse parti del sistema nervoso centrale e probabilmente altri importanti processi non ancora individuati.

 

Alla seconda parte – Alla prima parte

 

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Renato Nobili

Author: Renato Nobili

Short biography and publications Renato Nobili: Born in Adria (RO, Italy) on 1 November 1937. Professor of General Physics at the Physics Department of Padova University from 1970 to 1984 and Assistant Professor of Institution of Theoretical Physics since 1972. Member of the Acoustical Society of America. His research activity passed from elementary particle physics to biophysics and theoretical biology in 1984. Since 1991 his research was mainly devoted to the development of a reliable theory of the non-linear dynamics of the mammalian cochlea. -------------------------------------------------------------------------------- Publications on biophysical and biotheoretical subjects: R.Nobili (1984) - L’informazione olografica - In Quaderni de Le Scienze N.19: La Memoria, a cura di P.Omodeo, Milano. R.Nobili (1985) - Schrödinger wave holography in brain cortex - Physical Review A, 32, 3618-3626. R.Nobili (1987) - Ionic waves in animal tissues - Physical Review A, 35, 1901-1922. R.Nobili (1987) - Ordine e disordine nella memoria olografica - in Ordine e Disordine, a cura di M.Nicolini, Ed.Documentazione Scientifica, Bologna. R.Nobili e F.Mammano (1987) - Theoretical approaches to the problem of EEG activity - Atti della Classe di Scienze MM.FF.NN., Accademia Peloritana dei Pericolanti, Vol.LXV, 149-222. R.Nobili (1989) - EEG wave equation - In Advances in Biomagnetism: Functional Localizations. World Scient. Pub., 380-397, Singapore. R.Nobili (1990) - Strongly multistable neural networks - Proceedings of INNC-90 (held in Paris) Vol.I, 512, Kluver Acad. Pub. R.Nobili (1991) - Modelli di reti nervose e funzionamento cerebrale - in Biologica 5: Epistemologia Informatica, a cura di M.Galzigna, 71-108, Ed. Transeuropa, Bologna. R.Nobili and F.Mammano (1993) - Biophysics of the cochlea: Linear approximation - Journ. Acous. Soc. Am., 93, 3320-3332. R.Nobili and F.Mammano (1993) - The active cochlea in the linear approximation. - Proceedings of the International Symposium on Biophysics of Hair Cell Sensory Systems, E.Duifhuis et. al Ed.s, World Scientific, Singapore. R.Nobili and F.Mammano (1995) - Mechano-electrical transducer saturation accounts for nonlinear phenomena in cochlear mechanics - Proceedings of 18th ARO Midwinter Research Meeting, 189, S.Petersbourg (FL). R.Nobili and F.Mammano (1996) - Biophysics of the cochlea II: Stationary nonlinear phenomenology. - Journ. Acous. Soc. Am., 99, 2244-2255. R.Nobili and F.Mammano (1996) - Energy transfer amongst coupled oscillating modes in the nonlinear cochlea: The physical basis of the basilar membrane response to transients. - Proceedings of the VI Conference on the Auditory System “Diversity in Auditory Mechanics”, 24-28 June, 7 pages, Berkeley (CA). R.Nobili and U.Pesavento (1996) - Generalised von Neumann's Automata I: a Revisitation - in Artificial Worlds and Urban Studies, E.Besussi and A.Cecchini Ed.s, DAEST Pubblication, Convegni 1, Venezia. R.Nobili (1997) - The conceptual basis of theoretical biology - In Annales Biotheoretici, Vol.1, pp.15-68, L.Galleni and M.Rizzotti Editors, SEU (Servizio Editoriale Universitario di Pisa). R.Nobili, F.Mammano e J.Ashmore (1998) - How well do we understand the cochlea? - (Review). Trends in Neurosciences, 21, 159-167. Elsevier Pub., London. R.Nobili, S.Balliello and G. DePoli (1998}) - The Colour of Music: Spectral Characterisation of Musical Sounds Filtered by a Cochlear Model - Journal of New Music Research, M.Leman and P.Berg, 27, 325-358, Swets & Zeitlinger Pub., The Netherlands. R.Nobili (1999) - Le basi logiche della biologia teorica e gli automi di von Neumann - in La Matematizzazione della Biologia, Storia e Problematiche Attuali - pp.179-185. Atti del Workshop di Arcidosso 1997, a cura di P.Cerrai e P.Freguglia, Edizione QuattroVenti, Urbino. R.Nobili (2003). Explanation of two curious phenomena regarding the relationship between tectorial membrane and basilar membrane dynamics. Biophysics of the Cochlea: From Molecule to Model - A.W.Gummer Editor. August -2002. (vol. 1, pp. 524-530). World Scientific, New Jersey, London, Singapore, Hong Kong. R. Nobili, A.Vetesnik (2003). Phase behavior of the primaries in distortion product analysis. Biophysics of the Cochlea: From Molecules to Model - A.W.Gummer Editor. August 2002. (vol. 1, pp. 557-558). World Scientific, New Jersey, London, Singapore, Hong Kong. R. Nobili, A.Vetesnik, L. Turicchia and F. Mammano (2003). Otoacoustic emissions simulated in the time-domain by a hydrodynamic model of the human cochlea. Biophysics of the Cochlea: From Molecule to Model - A.W. Gummer Editor. August-2002. (vol. 1, pp. 524-530). World Scientific, New Jersey, London, Singapore, Hong Kong. R. 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Publications on physical subjects: R.Nobili (1973) - Conformal covariant Wightman functions - Il Nuovo Cimento, 13 A, 129-143. R.Nobili (1973) - Properties of the Green’s functions under finite transformations of a soft-broken symmetry group - Il Nuovo Cimento, 17 A, 171-188. R.Nobili (1975) - Il ruolo delle trasformazioni di gruppo nelle teorie fisiche - In Matematica e Fisica, a cura di E.Donini et al., De Donato Ed., Bari. Publications on epistemological subjects: R.Nobili (1984) - Le determinazioni del concetto di tempo tra la fisica e la scienza dell’informazione - In Le Forme del Tempo e della Memoria, a cura Di G.Barbieri e P.Vidali, 111-124, Edizioni 1+1, Padova. R.Nobili (1987) - Le metamorfosi della razionalità scientifica - in Metamorfosi, a cura di G.Barbieri e P.Vidali, Ed. Laterza, 239-264, Roma. R.Nobili (1987) - Sul concetto di stato di un sistema - in La Ragione Possibile, a cura di G.Barbieri e P.Vidali, Ed. Longanesi, 441-452. Other works R.Nobili, S.Pravato e F.Mammano (1994) - Apparecchiatura elettronica simulante la coclea di un mammifero. - Patent N. PD94A000209. R.Nobili and U.Pesavento (1995) - The John von Neumann Universal Constructor - Programme for the simulation of cellular automata for MS-DOS: first worldwide implementation of the celebrated universal costructor endowed with self-reproducing capabilities. Demo available at sites: http:\\alife.santafe.edu and ftp.ira.uka.de. Back to Home Page

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