50 grandi idee cervello

Introduzione

Possiamo far risalire l’origine delle moderne neuroscienze alla fine dell’Ottocento, quando per la prima volta i ricercatori stabilirono che il sistema nervoso era costituito, come gli organi di tutte le creature viventi, da cellule. Facciamo un balzo in avanti di un secolo: il Presidente degli Stati Uniti George W. Bush dichiara gli anni ’90 il «decennio del cervello».

Da allora, la ricerca sul funzionamento di questo complesso organo ha fatto passi da gigante.

Qualcuno sostiene che ciò che abbiamo imparato sul cervello negli ultimi dieci anni sorpassi tutto quel che è stato fatto nei cento precedenti: anche se fosse vero, stiamo solo iniziando a scalfirne la superficie, e molto ancora rimane da scoprire.

In questo breve lasso di tempo, molte sono le teorie salite alla ribalta sul funzionamento del cervello e sulla sua capacità di generare pensieri e comportamenti. Alcune delle prime, come la frenologia, che nel XIX secolo tentava di correlare i tratti di personalità con la forma del cranio, hanno avuto grande influenza ma sono state in seguito messe da parte ed etichettate come pseudoscienze.

Altre, come la teoria del neurone, secondo cui il cervello è costituito da cellule, continuano a occupare un posto centrale nelle neuroscienze moderne.

Con il progredire della tecnologia e il miglioramento delle conoscenze sul cervello, è cresciuta l’attenzione per le neuroscienze e per il significato delle sue scoperte. Questo tipo di ricerca, tuttavia, è circondato da grande sensazionalismo e da una pletora di informazioni errate: i miti sul cervello abbondano, e alcuni dei più popolari – come l’idea che l’emisfero sinistro sia «logico» e il destro «creativo» – sembrano prendere sempre più piede, specialmente in campi come l’istruzione e l’economia.

Questo libro tenta di distillare più di cento anni di riflessioni sul cervello, riunendo le idee più influenti, aggiornando vecchi concetti alla luce di nuove prove e introducendone altri emersi di recente. Cercherò di spiegare queste idee in maniera accurata e facilmente comprensibile, di separare il grano dal loglio e rimuovere quel velo di mistero che avvolge ciò che abbiamo nelle nostre teste. Dove possibile, spiegherò in che modo sono stati realizzati gli studi e quali tecniche sono state usate, e come i ricercatori ridefiniscono un’idea all’affiorare di nuove prove.

Qualcuno è convinto che comprendere meglio il funzionamento del cervello ci aiuterà a trovare le risposte alle grandi domande della vita. Non è così: la ricerca non può essere la soluzione di ogni cosa, né può spiegare cosa significhi essere uomini, ma ci offre la possibilità di trovare una cura per numerose condizioni debilitanti come le dipendenze, la malattia di Alzheimer, l’ictus e la paralisi. Il volume affronta anche queste speranze, con cauto ottimismo.

01 Il sistema nervoso

Due sono i principali componenti del sistema nervoso:

il sistema nervoso centrale (cervello e midollo spinale),

che riceve e integra le informazioni sensoriali,

e il sistema nervoso periferico, composto dalle fibre nervose

che trasportano le informazioni da e verso il corpo.

Il cervello dell’uomo contiene centinaia di miliardi di cellule, disposte in maniera altamente organizzata, ed è spesso stato definito la struttura più complessa dell’Universo conosciuto, pur pesando solo 1,5 kg circa. È costituito da due emisferi, ciascuno dei quali controlla e riceve informazioni dalla parte opposta del corpo. La corteccia cerebrale che li ricopre è divisa in quattro lobi specializzati che svolgono funzioni differenti, separati da profonde incisure chiamate solchi.

Il lobo frontale esegue funzioni mentali complesse quali il ragionamento e i processi decisionali; contiene le aree motorie che pianificano ed eseguono i movimenti volontari.

Il lobo parietale comprende le aree somatosensoriali, adibite all’elaborazione delle informazioni sensoriali provenienti dal corpo. Tale elaborazione genera la cosiddetta consapevolezza spaziale, ovvero la coscienza dell’orientamento del corpo rispetto all’ambiente circostante.

Il lobo temporale riceve le informazioni che provengono dalle orecchie: la superficie esterna contiene aree specializzate nella comprensione del linguaggio, mentre all’interno troviamo l’ippocampo, una struttura importantissima per la formazione della memoria che, assieme all’area circostante, gioca un ruolo essenziale nell’orientamento spaziale.

Il lobo occipitale si trova nella parte posteriore del cervello: contiene diverse regioni distinte, ognuna specializzata nell’elaborazione e nell’interpretazione delle informazioni visive.

Il cervello «senza veli» Al di sotto della corteccia i neuroni sono raggruppati in grandi ammassi. Il talamo (dal greco «stanza celata») si trova proprio al centro del cervello e la sua funzione è quella di trasmettere le informazioni che provengono dagli organi di senso alle diverse regioni cerebrali.

Attorno al talamo troviamo i gangli basali, un gruppo di strutture nervose coinvolte principalmente nel controllo del movimento volontario.

Il sistema limbico è un altro complesso subcorticale localizzato tra i gangli basali e la corteccia: questo, talvolta chiamato anche «cervello rettile», è antichissimo dal punto di vista evolutivo e controlla le emozioni, i processi di gratificazione e la motivazione. Include anche l’ippocampo e l’amigdala, entrambi importanti per le funzioni mnemoniche.

Il mesencefalo è una piccola area in cima al tronco encefalico; contiene aggregati di neuroni che controllano il movimento degli occhi ed è la principale fonte di dopamina, un neurotrasmettitore. I neuroni dopaminergici producono, inoltre, un pigmento chiamato melatonina, dando al mesencefalo una colorazione nera, motivo per cui questa parte è chiamata anche substantia nigra (sostanza nera).

Il romboencefalo comprende tre strutture poste alla sommità del midollo spinale. La porzione inferiore, il midollo allungato, controlla le funzioni vitali involontarie, quali il respiro e la frequenza cardiaca, ed è strettamente associato all’eccitazione, così come il ponte, che si trova al di sopra del midollo allungato e connette la corteccia cerebrale al midollo spinale. Il terzo componente del romboencefalo, il cervelletto, controlla l’equilibrio e la coordinazione motoria. È essenziale per l’apprendimento di abilità motorie come andare in bicicletta, ma è anche associato alle emozioni e ai processi mentali.

Traffico di punta Il midollo spinale, il cuore della più importante via di comunicazione nervosa nell’uomo, è un enorme fascio di milioni di fibre nervose che veicola le informazioni tra corpo e cervello. Protetto dalla colonna vertebrale, questa fragilissima struttura può svolgere alcune funzioni in autonomia, ovvero senza il coinvolgimento del cervello, come ad esempio l’esecuzione del riflesso patellare (del ginocchio). Ha un aspetto segmentato (in sezione trasversale assomiglia a una farfalla) e da qui partono e arrivano i nervi, disposti a intervalli regolari e ordinati.

Le fibre dei neuroni motori si diramano dalla parte anteriore del midollo spinale e si estendono fino ai muscoli del corpo, ai quali trasferiscono le informazioni provenienti dal cervello per l’esecuzione dei movimenti volontari.

Gli assoni dei neuroni sensoriali trasportano le informazioni provenienti dal corpo fino alla parte posteriore del midollo spinale e, tramite i neuroni di secondo livello, formano connessioni che inoltrano l’informazione fino al cervello. Gli assoni dei neuroni motori e sensoriali sono raccolti in fasci all’interno dei nervi periferici.

Messaggeri Le fibre nervose provenienti dal cervello e dal midollo spinale costituiscono il sistema nervoso periferico. Questo si distingue in due elementi: il sistema nervoso somatico – composto da fibre nervose sensoriali e motorie che veicolano le informazioni tra corpo e midollo spinale e che sono coinvolte nella comunicazione delle sensazioni e nel controllo del movimento volontario – e il sistema nervoso autonomo, che controlla la frequenza cardiaca, le ghiandole e la muscolatura liscia dei vasi sanguigni, nonché il movimento degli occhi e l’intestino, di cui non abbiamo il controllo volontario.

Il sistema nervoso autonomo può essere ulteriormente suddiviso in sistema nervoso simpatico e parasimpatico, che svolgono funzioni opposte. Il primo usa il neurotrasmettitore noradrenalina per accelerare il battito cardiaco, dilatare le pupille e le vie respiratorie, e dirottare il sangue dal sistema digerente verso altri organi. Questi effetti preparano il corpo all’azione, in quella che viene chiamata la risposta «combatti o fuggi». Il secondo usa, invece, il neurotrasmettitore acetilcolina per restringere le pupille e le vie respiratorie, rallentare il battito cardiaco e accelerare i processi digestivi.

Anche i nervi del cranio sono parte del sistema nervoso periferico. Questi partono dal tronco cerebrale e veicolano le informazioni tra cervello e organi sensoriali. Il nervo vago, o decimo nervo craniale, è il più lungo di tutti e si ramifica fino al cuore, al torace e all’addome.