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ALLA SCOPERTA DEI NEURONI SPECCHIO

neuroni specchio
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L’essere umano, nella sua complessa e sofisticata organizzazione, presenta tante affascinanti proprietà, tra cui quella di saper rispecchiare ciò che viene osservato in un altro soggetto. In questi termini possiamo dire che la nostra mente riflette internamente ciò che vediamo all’esterno, proprio come uno specchio.

Per avere un’idea più chiara di questo meccanismo, consideriamo un episodio frequente della quotidianità. Immaginiamo di vedere un nostro caro amico che, con un bel sorriso, alza il braccio e scuote la mano verso di noi. La comprensione dell’azione risulta immediata: ci sta salutando. Ma come arriviamo a questa conclusione?

L’azione di alzare il braccio e muovere la mano viene rispecchiata, ossia riprodotta internamente. In termini neuroscientifici, questo significa che viene registrata un’attivazione neurale simile a quella che serve per eseguire lo stesso atto motorio osservato. Questa simulazione permette di percepire l’azione da una prospettiva interna, così da cogliere il significato dell’azione e, di conseguenza, l’intenzione espressa dall’agente. Detto così sembra tutto molto semplice, ma in realtà, in quella frazione di secondo, il nostro cervello analizza tutti i fattori in gioco, restituendo un quadro completo della situazione, così da poter rispondere in linea con quanto osservato. Ah, il cervello!

L’osservazione, quindi, è una preziosa fonte di conoscenza che permette di comprendere le intenzioni, le credenze, le emozioni e, in generale, gli stati mentali dell’altro.

Questa incredibile proprietà viene attribuita al sistema dei neuroni specchio, osservato per la prima volta agli inizi degli anni ‘90 nella corteccia premotoria e parietale della scimmia. I neuroni specchio, situati in queste aree del cervello, sono dei neuroni motori con proprietà anche visive, che si attivano durante l’esecuzione e l’osservazione di un atto motorio orientato al raggiungimento di un obiettivo [1].

Nel mondo delle neuroscienze cognitive, la scoperta dei neuroni specchio viene considerata un evento rivoluzionario. In primo luogo, l’identificazione di tale sistema ha evidenziato il coinvolgimento del sistema motorio nel funzionamento cognitivo, dando inizio ad una nuova era in cui movimento e cognizione non sono più visti come mondi separati [2]. D’altra parte, i neuroni specchio hanno permesso di raggiungere una maggiore comprensione del funzionamento cognitivo e sociale nell’essere umano.

Generalità dei neuroni specchio

Il sistema dei neuroni specchio si caratterizza per due principali proprietà: la codifica dell’obiettivo dell’atto motorio e la corrispondenza tra atto motorio osservato ed eseguito [3].

La prima caratteristica fa riferimento al fatto che la risposta dei neuroni specchio non viene innescata dal semplice movimento, ma piuttosto dallo scopo legato all’atto motorio eseguito.

Diversi studi hanno dimostrato come l’attivazione si verifichi sia quando la scimmia afferra il cibo con la mano e/o bocca [4], sia quando lo fa attraverso uno strumento (ad esempio una pinza). I movimenti da eseguire nei due casi sono diversi, ma alla base vi è lo stesso obiettivo. Questo dimostra come l’attivazione dei neuroni specchio non sia legata alla semplice esecuzione di un movimento, ma invece dipenda dallo scopo dell’azione stessa [5].

La seconda proprietà del sistema specchio, ossia l’associazione tra atto motorio eseguito ed osservato, permette di comprendere nell’immediato l’intenzione dell’altro soltanto attraverso l’osservazione [3].

In questo processo sembrerebbe che l’azione osservata venga proiettata nel repertorio dell’osservatore dando una rappresentazione interna simile a quella che si attiva nell’agente. Rizzolatti e colleghi [6] ritengono che questo meccanismo sia da attribuire ai neuroni specchio che, rispondendo a informazioni sia visive che motorie, permettono il collegamento diretto tra l’analisi visiva relativa all’azione osservata e il repertorio motorio dell’osservatore [1].

In questo modo si raggiugerebbe la comprensione del significato dell’atto motorio osservato e, di conseguenza, dell’intenzione ad esso sottesa [6].

Finora abbiamo visto il sistema dei neuroni specchio nella sua totalità, assumendo una prospettiva generale. Se però lo osserviamo un po’ più da vicino, possiamo notare diverse tipologie di neuroni che risultano attratti da aspetti specifici dell’azione. Sappiamo, infatti, che esistono diverse classi di neuroni specchio che rispondono in modo selettivo a diverse caratteristiche dell’atto motorio osservato.

Ad esempio, ci sono quelli specifici per il tipo di atto motorio osservato (afferrare o raggiungere un oggetto); quelli per lo spazio interessato dall’azione (peri-personale o extra-personale) [7]; quelli per la prospettiva di osservazione dell’atto motorio (soggettiva, frontale o laterale) [8]; e infine, quelli sensibili al valore associato all’atto motorio osservato (afferrare un oggetto associato a ricompensa, come il cibo) [9].

Nell’essere umano, l’esistenza dei neuroni specchio è stata dimostrata, in primo luogo, dagli studi di neuroimaging, attraverso l’utilizzo di tecniche per indagare la struttura e le funzioni del sistema nervoso. Con la risonanza magnetica funzionale (fMRI) e la tomografia ad emissione di positroni (PET) [10] [11], è stato possibile individuare le regioni corticali che si attivano durante l’esecuzione e l’osservazione di un atto motorio. Tra queste rientrano le aree del cervello umano corrispondenti a quelle riscontrate nella corteccia cerebrale della scimmia (corteccia premotoria ventrale e lobo parietale inferiore) e altre regioni corticali presenti unicamente nell’essere umano (corteccia premotoria dorsale, lobo parietale superiore, giro temporale e cervelletto) [11].

Recentemente, a questi si sono aggiunti gli studi sul pattern di attivazione delle onde cerebrali “mu” attraverso l’utilizzo dell’elettroencefalogramma (EEG). In particolare, si è visto che il ritmo delle onde viene amplificato durante l’esecuzione e l’osservazione di un’azione [12]. Questo significa che l’alterazione nel segnale delle onde mu è legata all’attività del sistema di neuroni specchio [13].

Il significato funzionale

Dopo una scoperta di tale portata, gli scienziati hanno iniziato a chiedersi quale fosse il significato funzionale di un sistema neurale tanto complesso e sofisticato. Da quel momento, infatti, le ricerche si sono focalizzate principalmente sul ruolo giocato dai neuroni specchio nella vita quotidiana. Pensiamoci: cosa ci permette di fare nella pratica il sistema specchio?

Nei primati, i neuroni specchio risultano implicati principalmente nel comportamento di osservazione degli atti motori finalizzati e nel riconoscimento delle azioni [14]. Ma, come potete immaginare, nell’uomo la faccenda si complica!

L’essere umano risponde ad un sistema di organizzazione sociale molto più complesso e articolato. Per questi motivi, molti studiosi ritengono che il circuito specchio vada ben oltre il semplice dominio dell’azione [13]. Infatti, oltre al ruolo svolto nella percezione sociale (ad esempio nella previsione dei movimenti altrui e nella simulazione mentale delle azioni osservate), il sistema dei neuroni specchio è implicato nell’imitazione e nello sviluppo cognitivo e sociale.

L’imitazione risulta estremamente importante nell’essere umano, in quanto permette lo sviluppo e l’apprendimento di abilità motorie, comunicative e sociali [15].

I primi comportamenti imitativi si possono osservare dopo poche ore dalla nascita, quando i neonati riproducono le espressioni facciali osservate nell’adulto. Ebbene sì, grandi imitatori nascono, ma soprattutto crescono! Nasciamo con un grande potenziale imitativo, che migliora e si affina con lo sviluppo. E pensate, se da neonati siamo in grado di replicare l’espressione facciale di una persona, cosa possiamo imitare da adulti?

L’imitazione ricopre un ruolo molto importante rispetto allo sviluppo dell’individuo. Infatti, con l’imitazione i bambini possono cogliere aspetti psicologici che riguardano l’altro [16]; imparano a riconoscere le emozioni proprie e altrui e, di conseguenza, a rispondere in linea con l’ambiente di riferimento; hanno la possibilità di conoscere il proprio modo di essere; e capiscono come relazionarsi con gli altri. In tutti queste capacità troviamo un filo conduttore: l’empatia. Questa abilità ci permette di riconoscere gli stati mentali ed emotivi e di comprendere la prospettiva dell’altro, tanto da manifestare una vicinanza affettiva. L’empatia si pone alla base della comunicazione sociale e della costruzione di relazioni significative con gli altri.

Dal punto di vista neuroscientifico, è stato evidenziato il coinvolgimento del sistema dei neuroni specchio nella comprensione delle emozioni. In particolare, l’empatia richiede l’attivazione delle rappresentazioni motorie associate alle emozioni osservate. In questo modo non facciamo altro che rispecchiare al nostro interno lo stato emotivo manifestato dall’altro, e associarlo con azioni ed emozioni del nostro repertorio personale. Grazie al rispecchiamento e al confronto, si ottiene una comprensione immediata, proprio come avviene con tutti gli atti motori [17].

Le capacità imitative permettono anche lo sviluppo del linguaggio. In particolare, sembrerebbe che i neuroni specchio siano responsabili dell’imitazione dei movimenti delle labbra e della lingua altrui. Tra i tanti eventi che hanno permesso l’evoluzione del linguaggio, troviamo proprio l’imitazione delle vocalizzazioni e l’interpretazione delle intenzioni altrui [18].

Ma non è finita qui, perché l’imitazione svolge un ruolo molto importante anche nella trasmissione di tutte le pratiche culturali e sociali della nostra specie. Infatti, la cultura si è formata grazie all’attività dei neuroni specchio che hanno permesso la riproduzione dei gesti e simboli osservati. Questo significa che i comportamenti imitativi si pongono come base per l’evoluzione della nostra specie. Se ci pensiamo, le grandi scoperte o invenzioni, come i primi utensili o le prime forme di scrittura, hanno permesso lo sviluppo della nostra specie solo perché sono state replicate e diffuse. Senza l’imitazione, infatti, queste sarebbero finite nel nulla. Quindi è anche grazie al sofisticato sistema di neuroni specchio se oggi viviamo in una società tanto evoluta! [18]

Insomma, i nostri amici neuroni hanno un grosso carico da portare sulle spalle e noi non possiamo che esserne orgogliosi!

Giada Murgia

BIBLIOGRAFIA

  1. Casile, A., Caggiano, V., & Ferrari, P.F. (2011). The Mirror Neuron System: A Fresh View. Neuroscientist, 17(5), 524–538.
  2. Ferrari, P.F., & Rizzolatti, G. (2014). Mirror neuron research: the past and the future. Phylosophycal Transactions of the Royal Society B, 369: 20130169.
  3. Rizzolatti, G., & Fogassi, L. (2014). The mirror mechanism: recent findings and perspectives. Phylosophycal Transactions of the Royal Society B, 369: 20130420.
  4. Rizzolatti, G., Camarda, R., Fogassi, L., Gentilucci, M., Luppino, G., & Matelli, M. (1988). Functional organization of inferior area 6 in the macaque monkey: II. Area F5 and the control of distal movements. Experimental Brain Research, 71, 491 –507.
  5. Umilta`, M.A., Escola, L., Intskirveli, I., Grammont, F., Rochat, M., Caruana, F., Jezzini, A., Gallese, V., & Rizzolatti, G. (2008). How pliers become fingers in the monkey motor system. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 105, 2209 –2213.
  6. Rizzolatti, G., Fogassi, L., & Gallese, V. (2001). Neurophysiological mechanisms underlying the understanding and imitation of action. Nature Reviews Neuroscience, 2, 661–670.
  7. Caggiano, V., Fogassi, L., Rizzolatti, G., Their, P., & Casile, A. (2009). Mirror neurons differentially encode the peripersonal and extrapersonal space of monkeys. Science, 324, 403–406.
  8. Caggiano, V., Fogassi, L., Rizzolatti, G., Pomper, J.K., Their, P., Giese, M.A., & Casile, A. (2011) View-based encoding of actions in mirror neurons of area F5 in macaque premotor cortex. Current Biology, 21, 144 –148.
  9. Caggiano, V., Fogassi, L., Rizzolatti, G., Casile, A., Giese, M.A., & Their, P. (2012) Mirror neurons encode the subjective value of an observed action. Proceedings of the National Academy of Sciences USA, 109(11), 848–853.
  10. Caspers, S., Zilles, K., Laird, A.R., & Eickhoff, S.B. (2010). ALE meta-analysis of action observation and imitation in the human brain. NeuroImage, 50, 1148–1167.
  11. Molenberghs, P., Cunnington, R., & Mattingley, J.B. (2012). Brain regions with mirror properties: A meta-analysis of 125 human fMRI studies. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 36, 341–349.
  12. Cuevas, K., Cannon, E.N., Yoo, K., & Fox, N.A. (2014). The infant EEG mu rhythm: Methodological considerations and best practices. Developmental Review, 34, 26–43.
  13. Fox, N.A., Bakermans-Kranenburg, M.J., Yoo, K.H., Bowman, L.C., Cannon, E.N., Vanderwert, R.E., Ferrari, P.F., & van IJzendoorn, M.H. (2016). Assessing human mirror activity with EEG mu rhythm: A meta-analysis. Psychological bulletin, 142(3), 291–313.
  14. Saffin, J.M., & Tohid, H. (2016). Walk like me, talk like me. The connection between mirror neurons and autism spectrum disorder. Neurosciences, 21(2).
  15. Iacoboni, M., Woods, R.P., Brass, M., Bekkering, H., Mazziotta, J.C., & Rizzolatti, G. (1999). Cortical mechanisms of human imitation. Science, 286, 2526-2528.
  16. Marshall, P.J., & Meltzoff, A.N. (2014). Neural mirroring mechanisms and imitation in human infants. Phylosophycal Transactions of the Royal Society B, 369, 20130620.
  17. Carr, L., Iacoboni, M., Dubeau, M.C., Mazziotta, J.C., & Lenzi, G.L. (2003). Neural mechanisms of empathy in humans: A relay from neural systems for imitation to limbic areas. PNAS Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 100, 5497–5502.
  18. Ramachandran, V.S. (2013). L’uomo che credeva di essere morto e altri casi clinici sul mistero della natura umana. Mondadori, Milano.

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