Neuroscienze

LE NEUROSCIENZE: PER INIZIARE

neuroscienze

Come fa il cervello a produrre le nostre azioni, i pensieri, la consapevolezza e le percezioni? Come può registrare informazioni, produrre linguaggio, essere responsabile della personalità individuale? In che modo il cervello riesce a modificare le sue connessioni, a produrre la mente, le emozioni, i processi cognitivi e a regolare il corpo? Esistono delle correlazioni tra variazioni somatiche e comportamentali?

Queste sono solo alcune delle tantissime domande a cui le neuroscienze cercano di rispondere, attraverso un metodo empirico che consiste nel formulare ipotesi e progettare esperimenti che permettano di validarle o respingerle.

Le neuroscienze sono un settore di indagine multidisciplinare che si occupa dello studio scientifico del sistema nervoso centrale e periferico. Il quesito principale al quale cercano di rispondere è: come funzionano e che rapporto c’è tra cervello e mente.

La storia dello studio del cervello

Stiamo parlando dello studio dell’organo che permette all’uomo di pensare, di studiare (e compiere innumerevoli altri compiti). Si comprende come lo studio del cervello, sebbene sia da sempre stato considerato una delle attività più elevate degli esseri umani, abbia incontrato difficoltà di percorso.

Un papiro del XVII secolo a.C. ci indica come già nell’antico Egitto la conoscenza sul cervello fosse già ben avviata, si usava infatti trapanare il cranio in caso di lesioni. Muovendosi nei secoli, però, le credenze sul cervello hanno preso un’altra strada, infatti per molto tempo si è ritenuto che la sede delle facoltà mentali fosse il cuore. Per arrivare alle neuroscienze moderne è stato fondamentale il contributo di una serie di pensatori rivoluzionari. Ippocrate già nel 400 a.C. attribuì le emozioni, le percezioni e il pensiero al funzionamento del cervello e Galeno nel 200 d.C. osservò che ci possono essere disfunzioni mentali a seguito di danni cerebrali. Dobbiamo a Leonardo da Vinci le prime gradi scoperte sull’anatomia dei nervi e delle strutture cerebrali; a Renè Descartes il concetto di riflesso spinale e l’associazione del cervello a una macchina in termini di funzionamento.

Nel 1800, a seguito dell’invenzione del microscopio, Camillo Golgi scoprì che il cervello è costituito da reti e le reti da neuroni, fino ad arrivare a Franz Joseph Gall (padre della frenologia) che fu il primo a suddividere il cervello in aree funzionali. L’uscita di “The Principles of Psychology” di William James (1890) segnò l’approccio moderno della psicologia biologica (ovvero l’ambito delle neuroscienze che si occupa dello studio generale del comportamento). La coscienza e altri aspetti dell’esperienza umana iniziarono ad essere considerati proprietà del sistema nervoso: da questo momento in poi la psicologia biologica è progredita in numerosi campi di ricerca e prospettive diverse. Ad oggi le neuroscienze generano continuamente nuove scoperte, molte delle quali promettenti a livello di applicazione.

Branche e ambiti applicativi delle neuroscienze

Chi si occupa di neuroscienze svolge attività clinica e di ricerca; per orientarci all’interno di un campo di studio così vasto, proviamo a individuarne le principali branche e ambiti applicativi:  

  • Neuroscienze cognitive e affettive: studiano le basi cerebrali e i processi implicati nelle diverse funzioni e processi mentali cognitivi. Con “cognitivi” s’intendono quei processi conoscitivi che avvengono per mezzo dell’attività della mente (ad esempio la memoria, l’attenzione, il linguaggio, la pianificazione). Questa branca si occupa sia del cervello sano che patologico e cerca di evidenziare i cambiamenti associati alle principali tappe evolutive. Alcuni neuroscienziati cognitivi, attraverso l’osservazione di immagini cerebrali (tecnica di neuro-imaging), hanno osservato le modificazioni che avvengono nelle varie parti del cervello quando soggetti volontari eseguono compiti mnemonici: ad esempio mentre osservano il disegno di una figura astratta per 30 minuti, finché l’immagine non viene tolta dalla loro vista. Le neuroscienze affettive invece, si occupano principalmente della ricerca di meccanismi cerebrali e neurali associati a processi affettivi, emotivi e motivazionali e alla regolazione degli stessi.
  • Neuroscienze cellulari e molecolari: si occupano della biologia del sistema nervoso a diversi livelli: morfologia e fisiologia dei neuroni (cellulare), come i neuroni producono e ricevono segnali e come gli assoni, conduttori di impulsi nervosi, formano la connettività (molecolare). Grazie a questo ambito di studio, siamo a conoscenza di come i cambiamenti genetici influenzino le funzioni biologiche e anche di come le diverse caratteristiche dei neuroni siano connesse a diversi tipi di comportamento.
  • Neuroscienze computazionali: elaborano modelli matematici in grado di simulare le reti neurali artificiali, permettendo di esplorare le relazioni strutturali e funzionali tra diverse aree cerebrali senza le variabili umane che potrebbero essere “interferenti” per lo studio. Ad esempio, tramite la simulazione di una rete neurale per l’apprendimento di specifici fonemi (suoni di una lingua) è stato scoperto che le connessioni deputate alla comprensione di suoni linguistici a cui siamo frequentemente esposti tendono a rafforzarsi, a differenza di quelle per i suoni rari.
  • Neuroscienze sociali e del comportamento: si occupano del modo in cui il sistema nervoso è collegato all’evoluzione socioculturale e si indaga sulla comprensione dei meccanismi posti alla base del comportamento sociale. Una delle più grandi scoperte nell’ambito delle neuroscienze sociali è quella che fornì le prove dell’esistenza dei “neuroni a specchio”, ovvero una classe di neuroni che si attivano quando eseguiamo un’azione e quando osserviamo lo stesso comportamento negli altri, questi neuroni sarebbero alla base dell’imitazione e dell’empatia.
  • Neurologia: studia le patologie del sistema nervoso centrale e periferico, è una branca specialistica della medicina, ma i contenuti dello studio e gli strumenti di ricerca sono condivisi tra la neurologia e gli ambiti di studio precedentemente elencati. La ricerca neuro-scientifica ha dato enormi contributi per la comprensione e il trattamento delle malattie neurologiche, basti pensare a quanto di più sappiamo rispetto a qualche anno fa sulla Sclerosi multipla (patologia infiammatoria autoimmune), sul morbo di Alzheimer, sul morbo di Parkinson (patologie neuro-degenerative) e su altre malattie neurologiche che hanno un impatto anche su aspetti affettivi, mentali e comportamentali della vita dei pazienti.

Una tra le applicazioni cliniche di questi settori di indagine è la Neuropsicologia, che studia l’espressione comportamentale dei deficit mentali e i loro correlati anatomo-fisiologici. Si occupa della valutazione e del trattamento di pazienti che hanno subito lesioni cerebrali o malattie a carico del sistema nervoso.

Quest’ultima rappresenta l’ambito applicativo che maggiormente segue un approccio incentrato sul paziente con l’obiettivo di apportare a quest’ultimo qualche beneficio. Ad esempio, i neuropsicologi che si occupano di dipendenze hanno evidenziato che i pazienti con danno cerebrale indotto da alcool presentano una particolare difficoltà a ricordare eventi recenti. Nell’ambito dell’invecchiamento, invece, sappiamo che dopo i 65 anni il rischio di contrarre malattie neurologiche e sviluppare demenza aumenta esponenzialmente e che quest’ultima è associata alla perdita neuronale in determinate aree della corteccia cerebrale.

Per rendere l’idea dell’interdisciplinarità e applicabilità di questo settore, forse il migliore esempio è dato dalla neuropsicologia in ambito forense. Questa combinazione di discipline permette di dare risposte a problemi e domande di rilevanza giuridica, come ad esempio: se un imputato sia in grado di intendere e di volere, se il suo comportamento potrà essere ancora pericoloso o se un soggetto rappresenti un testimone credibile (a tal proposito rimandiamo alla lettura dell’articolo sulla psicologia del testimone). Ad esempio la neuropsicologia forense potrebbe intervenire per valutare la responsabilità dei coinvolti in un incidente stradale: dopo una valutazione delle capacità di guida dell’individuo indagato per aver causato il sinistro, potrebbe emergere che egli ha scarsa capacità di pianificazione dovuta a un’alterazione cerebrale e che sia questa la ragione dello scontro .

Metodi e strumenti

I metodi maggiormente utilizzati dalle neuroscienze sono: il metodo sperimentale che consente di scoprire le relazioni causa-effetto tra variabili corporee e comportamentali attraverso una sperimentazione controllata, ovvero una manipolazione delle variabili indipendenti; il metodo correlazionale, che indica la covariazione di due misure solo in termini di associazione tra i due eventi e non di direzione di causalità; e il metodo descrittivo che consiste nell’osservazione e nella raccolta di più informazioni possibili su un caso.

fig.2 L’immagine raffigura l’ambiente in cui si svolge l’esame EEG, sul monitor la registrazione dell’attività elettrica cerebrale della bambina.

Ad oggi, però, questi metodi sono accompagnati da una serie di strumenti specifici di imaging che permettono la visualizzazione ad alta risoluzione  delle strutture del cervello (TAC, MRI) e altri che permettono di ottenere mappe funzionali dell’attività encefalica mentre l’individuo svolge determinati comportamenti (PET, fMRI, MEG). Tutte queste tecniche, come anche la misurazione elettrica dell’attività cerebrale (EEG) (fig.2), consentono non solo di localizzare le funzioni cerebrali ma anche di studiarne il funzionamento.

Le scoperte delle neuroscienze negli ultimi anni ci hanno permesso di conoscere meglio i processi che regolano l’essere umano, sia a livello cerebrale che comportamentale. Per il suo carattere multidisciplinare, questo settore ha impatto su tantissimi ambiti di vita e di ricerca, basti pensare al contributo che la ricerca neuroscientifica ha dato al mondo del diritto, dello sport, dell’educazione, oltre che ovviamente della salute. Sebbene la strada da percorrere sia ancora lunga, il comune interesse di queste discipline per l’essere umano ha dato vita ad uno scambio proficuo e continuo. Credo che, per questo motivo, il cervello possa essere considerato la base della conoscenza.

Irene Sanità Gigante

Bibliografia

Ladavas E, Berti A, (eds 3, 2014 ). Neuropsicologia. Il Mulino, Bologna.

Squire LR, Bloom FE, McConnell SK, Roberts JL, Spitzer NC, Zigmond MJ, (eds. 2003). Fundamentals of Neuroscience. San Diego, CA: Academic.

Watson Neil V., Breedlove S. Mark (2014) Il cervello e la mente-Le basi biologiche del comportamento.Trad. di R. Lucchi, A. Poli, G. Zunica

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