Programma Spais 2013
01/06/2017
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Programma provvisorio di SPAIS 2013 Lun 22
mar-23
Mer 24
Gio 25
9.00
Raffaele
Nicolai
Pessa2
10.00
Mulè
Serio
Tomasello
Pellegri
Pessa1
Gembillo
Ven 26
Sab 27
Tavola rotonda DSA
11.00 11.30
Ting
12.30
Chiusura e saluti
13.00
PRANZO
14.00 15.00
Registrazione
16.00
Apertura
Poster
Arecchi
Pellegri
17.00 18.00
Programma sociale
lab ting1 lab ting2
19.00 20.00 20.30 21.30
CENA Dei
Elenco docenti provvisorio Fortunato Tito Arecchi, Dipartimento di Fisica, Università di Firenze e INO-CNR,
[email protected] Caos , Percezione e Linguaggio: dinamica dei processi cognitivi Il nome di Caos deterministico è stato attribuito al fatto che il modello matematico di un sistema fisico, anche se apparentemente semplice perché consiste di poche equazioni, non garantisce una soluzione che preveda il futuro remoto, in quanto l’informazione si “consuma” al passare del tempo e va rimpiazzata da nuova informazione. Il tempo entro cui il grosso dell’informazione si perde dipende dal sistema: nel caso del sistema solare, esso è attorno al milione di anni (è perciò che il sistema solare ci appare stabile) ma nel caso degli impulsi elettrici (detti spikes) con cui i neuroni del cervello comunicano fra di loro, è solo 2 millesimi di secondo. Qui occorre distinguere fra due tipi di caos: un caos geometrico, per cui il punto rappresentativo di un evento si scosta da una traiettoria “ semplice” ed esegue figure non prevedibili ( il cosiddetto “effetto farfalla”dei modelli meteorologici) e un caos temporale per cui una forma stereotipata (un impulso di forma fissa) si ripete a tempi imprevedibili .Questo secondo tipo è detto “caos omoclinico” perché consiste nel ritorno di un punto alla stessa posizione ( come la lancetta dei secondi dell’orologio che ritorna ogni minuto alle 12) ma se ne diparte con tempi non uguali l’uno all’altro.
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Un vivente si mantiene con successo perché all’arrivo di uno stimolo sensorio reagisce con una adeguata risposta motoria. In un monocellulare si tratta di un riflesso (le ciglia del paramecio stimolato da un segnale chimico o luminoso), in un animale con cervello, il codice dello stimolo viene confrontato con il codice di memorie pregresse e ne consegue una “interpretazione”, cioè una percezione. Ma perché ciò avvenga, occorre sincronizzare le spikes di folle di neuroni, perché si adeguino allo stesso codice (la sincronizzazione si raggiunge quando ad esempio una folla batte le mani all’unisono). Ciò richiede un certo numero di millisecondi (qualche centinaio, fino a 1 secondo), ben oltre i 2 millisecondi entro cui il caos cancella l’informazione di una spike. La sincronizzazione si configura dunque come un “controllo del caos”; senza di questo , saremmo condannati a non “capire” niente del mondo che ci circonda. Se ora passiamo a noi umani, qui c’è una novità legata al linguaggio, per cui la coppia “stimolo-memoria” della percezione diventa la coppia “1° brano-2° brano” di un testo linguistico (letterario, musicale ecc) e al posto della risposta motoria qui abbiamo un “giudizio” cioè decidiamo sulla concordanza dei significati del 2° brano in base ai significati del 1° brano. L’esplorazione dei possibili significati del 1° brano, per scegliere quelli che più si conformino al 2°, corrisponde a prospettarsi diverse sequenze di spikes fino a scegliere quella che assicura la migliore sincronizzazione. Qui interviene un elemento nuovo, cioè la coscienza di se stesso: colui che sceglie il significato del 1° brano deve essere consapevole di essere lo stesso cui si presenta il 2°-.Questa coscienza è ben distinta dalla semplice consapevolezza di essere esposti a un certo stimolo da cui nasce la percezione e la corrispondente risposta motoria in un animale. Nella esplorazione di procedure linguistiche, piuttosto che risolvere modelli di reti di neuroni accoppiati da sincronizzazione, si ricorre a una spiegazione olistica, che tratti il problema da un punto di vista unitario. Precisamente, nei processi percettivi, si ricorre alla “inferenza di Bayes”; essa presuppone l’esistenza di algoritmi appropriati nella memoria. E’ una strategia rapida ma che vale solo per un mondo semplice. Per contro in presenza della “complessità”, gli algoritmi preesistenti non sono applicabili e occorre costruirne “ad hoc” di nuovi. Si mostra come la “inferenza di Bayes inversa” permetta la costruzione di nuovi algoritmi. Nella lettura di un testo (letterario,musicale, pittorico) il nuovo algoritmo connette i brani del testo , interpretando il successivo in termini del precedente. Nella esplorazione cognitiva del mondo, l’algoritmo che interpreta situazioni diverse ma legate da un filo comune (analogia) è il “concetto” che ha perciò un base ontologica e non è una pura invenzione mentale.
Luigi Dei, Dipartimento di Chimica "Ugo Schiff", Università di Firenze,
[email protected] Da Schubert a De André: i misteri della voce in musica Lo spettacolo per voce recitante, multimedia e musica cantata, è una sorta di favola in cui il narratore – la voce recitante interpretata dall’autore –, avvalendosi delle immagini di una presentazione multimediale e ricorrendo a registrazioni audio o video, accompagna il pubblico in un percorso affascinante fra le caratteristiche fisiologiche della voce e le sue applicazioni al canto, avventurandosi anche nei meandri delle interazioni fra la voce in musica e le nostre percezioni neurofisiologiche. Il percorso della pièce è, in breve, il seguente. La canzone, l’aria d’opera, il Lied, insomma la voce in musica, quale stimolo culturale produce rilascio di dopamina al pari di stimoli biologici pre-culturali quali fame, sesso, paura: questo l’esito di uno studio di scienziati canadesi pubblicato nel 2011 su Nature Neuroscience. La "voce cantata" è strumento musicale di straordinaria complessità scientifica, potentissimo marchingegno umano per suscitare immaginazione: le parole cantate, esprimendo il loro valore semantico, generano tuttavia non una, bensì centinaia di idee e mettono in stato di allerta ed eccitazione tutto il nostro essere. Lo spettacolo illustra gli aspetti scientifici della voce cantata, ma al contempo cerca di penetrare il mistero psicologico che sta dietro alla percezione delle parole cantate, le quali, senza il potere seducente della musica, sarebbero spesso assolutamente insignificanti, talvolta obsolete, quasi sempre totalmente prive di fascino. In una sorta di abbecedario della canzone dalla A dell’amore che viene e che va di De André, fino all’ultima lettera dell’alfabeto che conclude, dando la Gute Nacht, lo Schubertiano “viaggio d’inverno” per i sentieri della voce in musica, la pièce analizza i misteri della voce cantata, quella educata e ben formata dei cantanti lirici, così come quelle dei cantautori, dei cantanti di musica leggera, delle rock- e pop-star, dei jazzisti.
Giuseppe Gembillo, Dipartimento di Scienze Umane e Sociali, Università di Messina,
[email protected] L’albero della Conoscenza
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Flavia Mulè, Dipartimento di Scienze Biologiche, Chimiche e Farmaceutiche, Università di Palermo,
[email protected] Messaggi elettrici e chimici nella fisiologia del sistema nervoso Il sistema nervoso ha la funzione di acquisire, coordinare e comunicare informazioni riguardanti sia l’ambiente interno dell’organismo che quello esterno. Per realizzare questo compito, i neuroni hanno elaborato un sistema sofisticato per generare segnali elettrici e segnali chimici. Un tipo di segnale elettrico, il potenziale d’azione, che consiste in una rapida variazione del potenziale di membrana negativo a riposo, consente alle informazioni di viaggiare per tutta la lunghezza di una cellula nervosa. La sua genesi può essere spiegata sulla base della permeabilità selettiva delle cellule nervose ai diversi ioni e della normale distribuzione di questi ioni ai due lati della membrana cellulare. Altri tipi di segnali, sia elettrici che chimici, si generano in corrispondenza delle connessioni sinaptiche tra le cellule nervose. Le sinapsi rendono possibile la trasmissione delle informazioni mettendo in reciproco collegamento i neuroni che formano circuiti dai quali dipende l’elaborazione nervosa. Questi due tipi di meccanismi di comunicazione – i potenziali d’azione ed i segnali sinaptici – sono alla base di tutte le straordinarie capacità, proprie dell’encefalo, di percepire, interpretare ed infine reagire agli stimoli.
Emanuele Nicolai, S.D.N., Istituto di Diagnostica Nucleare, Napoli,
[email protected] Imaging morfofunzionale in neurologia Eliano Pessa, Dipartimento di Studi Umanistici, Università di Pavia,
[email protected] Prima Lezione : I più semplici modelli matematici del sistema nervoso In questa lezione si passano in rassegna alcuni dei modelli più semplici del funzionamento di una rete neuronale, focalizzandosi sui meccanismi basilari di apprendimento sia supervisionato che non supervisionato. Vengono analizzate le soluzioni finora proposte ai problemi fondamentali che affliggono questi modelli di rete, quali il dilemma plasticità-stabilità, l’interferenza catastrofica, il binding problem e il grounding problem. Particolare attenzione viene dedicata alla plausibilità psicologica di questi modelli, visti come descrittori del funzionamento del sistema cognitivo umano o animale. L’esposizione viene arricchita dalla presentazione di implementazioni software di specifici modelli di rete.
Seconda Lezione : I modelli realistici del funzionamento del sistema nervoso In questa lezione si prendono in esame i modelli più sofisticati di ‘spiking neurons’, in grado di render conto di vari aspetti del comportamento dei neuroni biologici. Questo permette di affrontare in modo più accurato il problema del rapporto tra i comportamenti locali dei singoli neuroni e il funzionamento globale di una rete. Allo studio di tali aspetti si aggiungono alcune nozioni sul ruolo della struttura topologica delle reti nel vincolare le leggi di funzionamento dei singoli neuroni e sulla dipendenza di queste leggi dalle strutture esistenti all’interno delle cellule neuronali. In quest’ultimo ambito viene data particolare rilevanza al citoscheletro e ai modelli che ne descrivono la dinamica.
Massimo Raffaele, Neuroscienze, Scienze Psichiatriche e Anestesiologiche, Università di Messina,
[email protected] Struttura, funzionamento e plasticità del sistema nervoso
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Giovanni Pellegri, Università della Svizzera Italiana, Lugano,
[email protected] Cervello, percezione e coscienza Miliardi di cellule nervose concorrono al funzionamento della sorgente dei nostri pensieri: il nostro cervello. Il ricordo, la conoscenza, la riflessione, il sogno, la logica e il linguaggio, che sono il fondamento della nostra natura di esseri umani, poggiano su una struttura molle, fatta di carne. Persino la nostra capacità di percepire la realtà attraverso i sensi dipende dalla complessa struttura del nostro cervello: immagini, profumi, suoni e gusti si ritrovano così a danzare fra i nostri neuroni, restituendoci una « visione ricostruita » del mondo. Ma com’è possibile che la materia veda, senta, ami, parli? Come possono le scariche dei neuroni dare origine a sensazioni e pensieri soggettivi? E se noi siamo guidati da processi neurochimici, se le nostre intenzioni sono iscritte nelle nostre connessioni neuronali, come possiamo essere quello che siamo? Se le nostre scelte e i nostri pensieri scaturiscono da precisi meccanismi molecolari, che cosa resta della nostra libertà? Le più recenti scoperte delle neuroscienze rimettono quindi in discussione alcuni dei capisaldi del nostro ‘modo di pensare noi stessi’ e della nostra cultura. Ponendo al centro della riflessione il rapporto mente-cervello, l’incontro intende mostrare come il nostro cervello percepisca il mondo, le semplificazioni che adotta e come da queste informazioni si possa arrivare ad affrontare il tema della coscienza. L’incontro sarà giocoso e interattivo - in modo da fornire spunti utili per gli insegnanti – senza tuttavia mai rinunciare alle riflessioni di fondo sulla nostra natura.
Giocando con il proprio cervello Verranno proposti alcuni semplici esperimenti per parlare di percezione, memoria, patologie cerebrali, intelligenze, neuroni specchio, elettroencefalogramma e delle interazioni macchina – cervello. Alla fine, giocando e sperimentando, riemerge prepotentemente la domanda sulla nostra natura: com’è possibile che quel pezzo di materia – il cervello – possa parlare, amare, vedere e avere coscienza di noi stessi che parliamo, amiamo e vediamo e riconosciamo il mondo ? Chi siamo?
Rosa Serio, Dipartimento di Scienze Biologiche, Chimiche e Farmaceutiche, Università di Palermo,
[email protected] Basi biologiche della memoria e apprendimento Secondo il neuroscienziato Larry Squire “Per apprendimento si intende il processo attraverso il quale un organismo acquisisce nuove informazioni; la memoria è l’immagazzinamento di queste informazioni nel sistema nervoso centrale in modo che possano essere successivamente utilizzate. In tal modo l’animale trae vantaggio dall’esperienze e il suo comportamento futuro risulta più adatto all’ambiente in cui vive.” Le fasi principali nell'elaborazione della memoria sono: la codificazione o l'elaborazione delle informazioni ricevute; l'immagazzinamento o la creazione di registrazioni permanenti delle informazioni codificate ed il richiamo o il recupero delle informazioni immagazzinate, in risposta a qualche sollecitazione. Il più diffuso criterio di classificazione della memoria si basa sulla durata della ritenzione del ricordo, e identifica tre tipi distinti di memoria: memoria sensoriale (conserva le informazioni veicolate dagli organi di senso che possono essere poi trasferite nella memoria a breve termine ); memoria a breve termine (conserva le informazioni per la durata di alcuni minuti, si sviluppa come la memoria sensoriale tramite modificazioni transitorie della connessione tra le cellule nervose ); memoria a lungo termine (conserva tutte le informazioni del nostro passato e si realizza tramite modifiche più stabili della struttura neuronale ). La memoria a lungo termine può a sua volta essere suddivisa in: memoria procedurale e memoria dichiarativa. La memoria procedurale riguarda soprattutto le abilità motorie e fonetiche, che vengono apprese con il semplice esercizio e utilizzate inconsciamente, mentre la memoria dichiarativa o esplicita riguarda le informazioni comunicabili e che vengono richiamate consciamente. Di contro dimenticare è almeno importante quanto ricordare. Da un punto di vista fisiologico “l’oblio” è il processo che ci permette di selezionare tra miliardi di esperienze quelle che sono più utili per la nostra sopravvivenza, storia personale, cultura. Si potrebbe dire che “senza oblio la memoria sarebbe inutile”. Vi è generale consenso sul fatto che tali processi avvengono a livello dei neuroni e delle loro connessioni: le sinapsi. Le sinapsi, che consentono ai neuroni di organizzarsi in "reti" più o meno complesse, non sono solo in grado di trasmettere l'informazione, ma anche di trasformarla e di memorizzarla. La plasticità sinaptica, definita come una modificazione duratura nell’efficacia di una sinapsi, è oggi considerata la base cellulare della memoria e dell’apprendimento.
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Teresa Ting, Dipartimenti Area Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali, Università della Calabria,
[email protected] Progettare una didattica delle scienze “brain-compatible” Chi insegna è consapevole del fatto che ciò che insegniamo spesso non ha molto in comune con ciò che i nostri studenti hanno imparato. Il rinnovamento degli stili educativi deve pertanto considerare non tanto quello che i docenti insegnano, quanto il come apprendiamo. Se saremo in grado di usare le nostre conoscenze sul come gli individui imparano allo scopo di cambiare il come gli insegnanti insegnano, senza dubbio saremo in grado di aumentare l’efficacia dell’insegnamento. La sfida è pertanto duplice: da un lato bisogna rendere accessibili agli insegnanti i risultati della ricerca su come si impara, dall’altro bisogna trovare il modo di aiutare gli insegnanti ad usare questa informazione per modificare il loro approccio all’insegnamento. Piuttosto che affrontare queste due sfide separatamente, possiamo considerare il fatto che l’apprendimento è reale e concreto solo in relazione alla sua compatibilità con il funzionamento del cervello, cioè solo quando è “brain-compatible”. Esistono iniziative che spingono nella direzione di rendere accessibili agli insegnanti i risultati della ricerca neuroscientifica sull’apprendimento (Understanding the Brain: The Birth of a Learning Science pubblicato dal Centre for Educational Research and Innovation dell’OCSE nel 2007; il Centre for Neuroscience in Education della Cambridge University; L’iniziativa Mind Brain and Education e l’omonima rivista della Harvard Graduate School of Education). Naturalmente esistono molte conoscenze neuroscientifiche che non sono di alcun valore per gli insegnanti: sapere che l’ippocampo (la struttura cerebrale attaccata dal morbo di Alzheimer) è responsabile del recupero delle informazioni immagazzinate nella memoria di lungo termine non è di alcuna utilità ad insegnanti che non possono certo impiantare elettrodi negli ippocampi dei loro studenti. Esiste tuttavia un corpus di dati neuroscientifici che possono invece informare gli insegnanti ed aiutarli a modificare in maniera sostenibile le loro prassi didattiche. Queste tre sessioni identificano non soltanto i risultati di ricerche neuroscientifiche utili per gli insegnanti, ma presentano anche dei “materiali di apprendimento” delle Scienze che sono stati formulati secondo la conoscenza di come il cervello apprende e i risultati, learning outcomes, ottenuti dall’uso di questi materiali. Nelle sessioni si cercherà di sensibilizzare i partecipanti della scuola al fatto che, quando insegnano, insegnano a cervelli. Mentre l’istruzione è una creazione moderna, progettata con il nobile proposito di democratizzare la conoscenza, il cervello è una creazione dell’evoluzione, progettato con il semplice proposito della sopravvivenza della specie: se il cervello ha la forma di una margherita, è inutile cercare di farci entrare una enciclopedia di forma rettangolare. 1) Workshop: Un esempio 2) Lezione: Le neuroscienze e la didattica: un collegamento ancora troppo lontano o è tempo di una nuova scienza dell’apprendimento? 3) Workshop: Analisi dell’esempio dal punto di visto neurobiologico.
Francesco Tomasello, Magnifico Rettore Università di Messina, Dipartimento di Neuroscienze,
[email protected] Il presente ed il futuro delle Neuroscienze: che cosa è la connettività cerebrale? TAVOLA ROTONDA Disturbi Specifici dell'Apprendimento (DSA) Coordina: Maria Luisa Altomonte, Direttore Generale USR Sicilia. Intervengono Patrizia Arrigo, Liceo socio-psicopedagogico Finocchiaro Aprile, Palermo,
[email protected] L’intervento mira a fare acquisire ai partecipanti un ventaglio di conoscenze, metodologie e di tecniche di tipo didattico, a cui far riferimento nella quotidiana attività scolastica per l’elaborazione di interventi per gli alunni con DSA. Si affronteranno i seguenti argomenti : classificazioni dei Disturbi Specifici di Apprendimento ; quadro teorico e riferimenti normativi (legge 170/2010) ; rilevazione e diagnosi dei DSA ;
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gli strumenti compensativi e dispensativi ; modelli di piani personalizzati.
Maurizio Elia, Oasi Maria SS., Istituto di Ricovero e Cura a Carattere Scientifico, Troina (Enna),
[email protected]
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