NEUROPSICOLOGIA DEI DISTURBI DI CALCOLO
Luisa Girelli Università Milano-Bicocca Luisa Girelli, ARLL ott 2010 ARLL Roma 1 OTTOBRE 2010
LE ORIGINI: GLI STUDI CLASSICI • Lesioni cerebrali possono determinare l’insorgenza di difficoltà specifiche nella capacità di utilizzare i numeri e nel calcolo (Lewandosky & Stadelmann, 1908; Henschen, 1919 - acalculia) • Acalculia primaria – non associata ad alcun deficit - vs. Acalculia secondaria (Bergen, 1926). • Acalculia non è una sindrome unitaria: ) alessia e agrafia per le cifre, b) acalculia spaziale, c) anaritmetia. (Hécaen, 1961)
Luisa Girelli, ARLL ott 2010
Luisa Girelli, ARLL ott 2010
LA COGNITIVA LaNEUROPSICOLOGIA neuropsicologia cognitiva
LA NEUROPSICOLOGIA COGNITIVA I disturbi di calcolo acquisiti conseguono prevalentemente a lesioni del lobulo parietale inferiore, in particolare nell’emisfero sinistro.
Luisa Girelli, ARLL ott 2010
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Calcolo e Intelligenza
A. Identificazione di:
B. calcolo a mente
numeri quadrati
841, 4096,…
numeri primi
839, 4099, …
437 x 293
“437 x 300 = 131.100, 437 x 7 = 3059, 131.100-3059 = 128.041”
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Numeri e Parole
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Calcolo e Linguaggio • Deficit selettivi in assenza di disturbi di linguaggio (Warrington, 1982, Delazer et al, 1994) • Abilità di calcolo intatte in afasia globale (Rossor et al, 1999)
Sistema Numerico ARABICO
0, 1, 2, 3……
24 [20+4]
lessico
sintassi
uno, due, tre...
ventiquattro
VERBALE Luisa Girelli, ARLL ott 2010
SINTASSI NUMERICA relazione moltiplicativa duecento
[2 x 100]
200
[100 + 2]
102
relazione additiva centodue
tremilaventi
[3x1000 + 2] Luisa Girelli, ARLL ott 2010
3020
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Processi di calcolo 27 + 13 + 32 + 6...?
4x3?
capacità di stima
conoscenze automatiche
“Cinquanta meno dodici” ? calcolo mentale
calcolo scritto
5 x 9 =(5 x10) – 5 = 9 x 5 conoscenza concettuale
LA NEUROPSICOLOGIA COGNITIVA
Un modello modulare della abilità numeriche McCloskey 1985
2
COMPRENSIONE NUMERI ARABICI
PRODUZIONE NUMERI ARABICI
Meccanismi lessicali
Meccanismi lessicali
Meccanismi sintattici
Meccanismi sintattici
COMPRENSIONE NUMERI VERBALI
due
SISTEMA SEMANTICO
PRODUZIONE NUMERI VERBALI
meccanismi lessicali
meccanismi lessicali
fonologico
fonologico
ortografico
ortografico
meccanismi sintattici
meccanismi sintattici
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2
due
Analisi qualitativa : LESSICO vs. SINTASSI
x
5
sette
quarantanove
59
906
duecentosei
meccanismi lessicali meccanismi sintattici
duecentoventiquattro
224
20024
111
undici
meccanismi lessicali
x
meccanismi sintattici
duemilacinquecentotrenta
2530
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200050030
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Errori
UNO Æ 1
(Granà, Girelli & Semenza, NEUROCASE 2003)
Sistema di calcolo Segni aritmetici Procedure aritmetiche
Fatti aritmetici
Meccanismi di comprensione dei numeri
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Meccanismi di produzione dei numeri
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Deficit selettivi nei fatti aritmetici • Contabile 45 anni, embolia cerebrale sinistra
(Hittmair-Delazer et al., BRAIN 1994)
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Deficit nelle procedure aritmetiche
Esempi di errori procedurali nel calcolo scritto: a) omissione dell’uso del riporto nel calcolo dei prodotti parziali; b) violazione nell’uso del prestito risultante dalla sottrazione del numero più piccolo dal numero più grande; bug “smaller from larger ” (Girelli & Delazer, CORTEX 1996)
Oltre la modularità…
IL MODELLO DI McCLOSKEY - Non considera competenze numeriche di base, ma solo quelle acquisite - Tratta solo di un aspetto semantico dei numeri, associato al sistema posizionale - L’accesso al sistema semantico è sempre obbligatorio
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Transcodifica numerica
codice analogico di quantità
vie
semantiche ∞
0
codice Arabico visivo
codice uditivo verbale
/tredici/
13
vie asemantiche
(Dehaene, 1992) Luisa Girelli, ARLL ott 2010
Modello del Triplo Codice
codice Arabico visivo
13
LETTURA E SCRITTURA DI NUMERI ARABI INFORMAZIONI DI PARITA’ CALCOLO SCRITTO
Luisa Girelli, ARLL ott 2010
Modello del Triplo Codice
codice uditivo verbale
/tredici/
LETTURA E SCRITTURA NUMERI VERBALI FATTI ARITMETICI (tabelline e addizioni semplici)
6x4 ventiquattro
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Modello del Triplo Codice
codice analogico di quantità
0
∞
COMPARAZIONE NUMERICA SUBITIZING STIMA QUANTITATIVA CALCOLO APPROSSIMATIVO
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Aree perisilviane di sinistra
Aree intraparietali bilaterali
Aree occipito-temporali ventrali bilaterali
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Processi di calcolo stime, strategie di back-up
approximate calculation
codice analogico di quantità
0
multi-digit operation
calcolo semplice non automatico ∞
codice Arabico visivo
codice uditivo verbale
/tredici/
13
arithmetic facts
Calcolo scritto complesso
Fatti aritmetici (tabelline)
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(Dehaene, 1992)
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Calcolo esatto vs. approssimativo evidenze neuropsicologiche • DRC (Warrington, 1982) Deficit dei fatti aritmetici Buon calcolo approssimativo
• Case X (Dehaene & Cohen, 1991) 2+2=3 2+2=9
“vero” “falso”
• Case JG (Delazer & Benke, 1997) Tabelline ok Conoscenze aritmetiche ko
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Fatti aritmetici senza significato • JG 56 anni, tumore parietale sinistra Calcolo semplice addizioni
6+3 = ?
45%
sottrazioni
6-2 = ?
30%
moltiplicazioni
3x4 = ?
100%
Conoscenza concettuale se 12 x 4 = 48
48 : 4 = ?
0%
se 12 x 4 = 48
4 x 12 = ?
0%
se 12 x 4 = 48
120 x 40 =?
0% (Delazer & Benke, CORTEX 1997)
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Sottrazione vs. Moltiplicazione SOTTRAZIONE (IPS)
MOLTIPLICAZIONE (AG)
Evidenza: Doppie dissociazioni Æ indipendenza funzionale Æ indipendenza neurale
bilateral horizontal segment of intraparietal sulcus (HIPS) left angular gyrus (AG) bilateral posterior superior parietal lobe (PSPL)
(Cohen & Dehaene, 1997, Delazer et al. 2005; Dhomas & Delazer, 2005)
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Semantica vs. Dichiarativa Demenza Semantica atrofia temporale anteriore e inferiore
X
Conoscenza enciclopedica
Quanti giorni ci sono in un anno?
Fatti numerici personali
Quanto è il suo peso-forma?
Fatti aritmetici
Quanto fa 7 x 8 ?
Transcodifica
23 Æ ventitre
Comparazione numerica
345
ⱱ
543
Calcolo scritto Calcolo approssimativo Stime cognitive
Quanto è lungo questo tavolo?
( Cappelletti et al., 2005; Lemer et al., 2003, Julien et al., 2008)
DISTURBI DI CALCOLO NELLE SINDROMI NEUROLOGICHE
complessità funzionale complessità neurale 1. Il lobulo parietale inferiore è cruciale per l‘elaborazione
quantitativa del numero MA è parte di un network corticosottocorticale che sostiene le diverse componenti delle abilità numeriche.
2. I disturbi acquisiti possono essere selettivi e specifici MA
anche associarsi a quadri clinici più complessi e, comunque, informativi.
DISTURBI DI CALCOLO NELLE SINDROMI NEUROLOGICHE
Ictus Afasia Demenza Disfunzione ai lobi frontali Neglect
ICTUS E DISTURBI DI CALCOLO
Ictus e disturbi del calcolo • Elevata incidenza di deficit di elaborazione numerica e del calcolo soprattutto a seguito di lesioni parietali all´emisfero sinistro. • Tipologia di deficit varia, correlata alla precisa localizzazione. Il disturbo può essere anche altamente selettivo e specificico.
Luisa Girelli, ARLL ott 2010
Luisa Girelli, ARLL ott 2010
ABILITA’ DI CALCOLO IN DEMENZA
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
Fatti Aritm. Procedure
DA
Emisfero Controlli Sx
(Mantovan et al., 1997 CORTEX)
TRANSCODIFICA in AD -Completa:
quattordici Æ 14
-Parziale:
4 cento Æ 400
-Intralessicale:
cento2enti Æ centoventi
Possono emergere in compiti diversi (conteggio scritto, calcolo, scrittura) ¾ TIPICI in paziente con sospetta demenza di Alzheimer, ed interpretati come risultanti dalla co-occorrenza di un deficit di transcodifica numerica ed inefficienti meccanismi inibitori
Luisa Girelli, ARLL ott 2010
Luisa Girelli, ARLL ott 2010
DEMENZA di tipo AD >Orario dei treni >Programmi TV >Acquisti >Cambio, resto
2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000
Distanza1
G
Distanza2
Distanza3
30
Errori (%) 25 20 Fatti Aritm. transcoding
15 10 5
*Abilitá num. di base preservate *Deficit nelle procedure di calcolo *Deficit nei fatti aritmetici *Transcodifica Æ Intrusioni *Rilevanza ecologica
0 DA
Controlli
( Martini et al., 2003 JINS)
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AFASIA E DITURBI DI CALCOLO
Transcodifica Calcolo
80
Lettura A
20
ne sic Am
Br oc a
0
Delazer M, Girelli L., Semenza C., Denes G. JINS, 1999, 5, 213-221. Delazer M, Girelli L. Brain and Language 1999, 43, 484-486. Delazer M, Bartha L. Aphasiology, 2001, 15, 7, 649-680.
Scrittura A Lettura NW Scrittura NW
Addizione Sottrazione Moltiplicazione
G lo ba le W er ni ck e No nAf as ic i Co nt ro lli
40
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
G lo ba le W er ni ck e No Percentuale corr nAf Am as ic ne i sic i Co nt ro Br lli oc a
60
i
Percentuale corr
100
( Delazer et al., 1999 JINS)
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Afasia
Problema
Lettura
Risposta verbale
Risposta scritta
SG
3x2
sei per tre
diciotto
18
BP
3x2
sei per tre
otto
6
Girelli L, Delazer M. Differential effects of verbal paraphasias on calculation. Brain and Language 1999, 43, 361-364.
LOBI FRONTALI E ABILITA’ NUMERICHE
• Soluzione di problemi aritmetici (Bodner et al, 2001) • Switching tra operazioni (Zamarian et al., 2004) • Esecuzione e monitoraggio di procedure aritmetiche (Semenza et al, 1997) • Stime cognitive: stima di grandezza (es., piante), peso (es., topo), numerositá (es., fiammiferi), tempo (es., viaggio aereo)
Luisa Girelli, ARLL ott 2010
Luisa Girelli, ARLL ott 2010
NEUROPSICOLOGIA DEI DISTURBI DI CALCOLO • Evidenze neuropsicologiche - valore localizzatorio (….associato a neuroimaging)
- valore conoscitivo: • il danno neurologico rivela dettagli dell’architettura funzionale che non sarebbero altrimenti osservabili (es., numeri come categoria semantica) • dissociazioni e associazioni di sintomi contribuiscono parimenti alla comprensione dell’organizzazione neurofunzionale delle abilità numeriche (es., numeri e afasia).