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Sabato, 09 Marzo 2019 12:38

La scoperta della neuroplasticità- parte II In evidenza

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Il neurochirurgo canadese Wilder Panfield fu tra i primi (anni Trenta del Novecento) a servirsi della “stereotassi” per studiare il cervello. Egli stimolava minuscole zone di tessuto nervoso mediante aghi o elettrodi e così non solo riusciva a fare rievocare avvenimenti dimenticati, ma individuò anche le zone in cui erano rappresentate le diverse parti del corpo. Infatti, è a lui che si deve la descrizione delle mappe sensoriali somatica e motoria. “Homunculus sensitivo” e “homunculus motorio” furono ritenuti fissi, immutabili, universali (a quel tempo gli scienziati non pensavano che il cervello fosse dotato di plasticità), oltre a essere caratterizzati da proprietà quali: 1) dislocazione nella corteccia cerebrale di lobi parietale il primo e frontale l’altro; 2) topograficità (ad aree adiacenti sulla superficie del corpo corrispondono zone adiacenti sulle mappe cerebrali); 3) somatotopicità (l’ampiezza delle porzioni dedicate ai singoli distretti corporei non corrisponde alle dimensioni delle corrispondenti parti periferiche).

 

Negli anni Cinquanta Vernon Mountcastle della Johns Hopkins inizia a infiggere microelettrodi ad ago in uno o più neuroni cerebrali e poi misura la loro attività elettrica mentre essi stanno interagendo. Grazie alla micro-mappatura egli approfondisce la conoscenza dell’architettura del cervello. Questa tecnica, pur avendo limiti (è una vera e propria operazione di microchirurgia che spesso non riesce a captare il segnale elettrico emesso da un neurone perché troppo breve, un millesimo di secondo), è più precisa di qualsiasi moderno processo di neuroimaging (essa può rivelare il segnale elettrico emesso da un singolo neurone e non picchi d’attività della durata d’un secondo in migliaia di neuroni simultaneamente, il che significa dover trascurare molte informazioni) e nel decennio successivo permetterà a due ricercatori della squadra di Mountcastle quella sensazionale scoperta che gli varrà il premio Nobel.

Negli anni Sessanta David Hubel e Torsten Wiesel stanno micromappando la corteccia visiva del gatto per studiare come esso elabori ciò che vede e scoprono ciò che la teoria del cervello immutabile non contempla: esiste un “periodo critico” (nella fattispecie esso dura dalla terza all’ottava settimana di vita) durante il quale il cervello dell’animale deve ricevere stimoli per potersi sviluppare normalmente (nel dettaglio i ricercatori cucirono al micino, nel suo periodo sensibile, una palpebra per evitare che esso ricevesse input dall’esterno; dopo qualche tempo essi rimossero la sutura e certificarono che le aree della mappa cerebrale che avrebbe dovuto processare i segnali visivi dell’occhio inabilitato non si erano sviluppate: il gattino era cieco da quell’occhio). In pratica, in questo periodo il cervello dell’animale è plastico e si forma letteralmente attraverso l’esperienza (gli scienziati dimostreranno poi per ciascun sistema neurale un breve periodo critico di sensibilità all’ambiente).

Dopo che era stata data la dimostrazione dell’esistenza di un breve periodo di plasticità per il cervello giovane, il neuroscienziato Michael Merzenich prese a indagare (fu questo il tema del suo post-dottorato) se pure il cervello adulto godesse d’una simile peculiarità.

Nel 1968 egli prima micromappò la mano nel cervello d’alcune giovani scimmie, poi sezionò un nervo periferico di quella mano e subito dopo riavvicinò le due estremità senza però porle a diretto contatto. A quel tempo nessuno più dubitava della plasticità del sistema nervoso periferico, ma restava inspiegata la particolare interazione tra questo e SNC in conseguenza della quale si produceva lo strano fenomeno della “falsa localizzazione”. Si ipotizzava che durante la loro rigenerazione gli assoni recisi non si saldassero come avrebbero dovuto, ma che in qualche modo s’incrociassero rendendo possibile che al tocco (per esempio) dell’indice s’attivasse la mappa cerebrale del pollice e in quel dito si sperimentasse una sensazione tattile.

Sette mesi dopo il primo intervento, la mano della scimmia operata fu rimappata. Ci si aspettava di trovare una mappa cerebrale molto disturbata, invece essa appariva quasi normale. Il fatto che la mappa si fosse riordinata topograficamente (come se il cervello avesse interpretato in modo corretto i segnali provenienti dai nervi nonostante questi fossero incrociati) era un’altra prova contro la tuttora dominante teoria d’un cervello cablato dalla nascita. Ciò non piacque negli ambienti accademici (essi potevano accettare l’idea della plasticità cerebrale nell’infanzia – dopotutto, in quel periodo il cervello è nel pieno del suo sviluppo – ma una sua estensione a un’età posteriore era fuori discussione) e la scoperta di Merzenich fu respinta. Egli era comunque convinto che la plasticità fosse una proprietà basilare del cervello e nel 1971, dall’autorevole posizione di professore all’Università della California a San Francisco che ormai aveva raggiunto, iniziò una serie d’esperimenti che avrebbero dovuto provare definitivamente la realtà della plasticità cerebrale.

Il primo coinvolse Jon Kaas, un neuroscienziato della Vanderbilt University di Nashville che lavorava con scimmie adulte. I due scienziati mapparono la mano d’una di quelle, le recisero il nervo mediano e aspettarono due mesi. Successivamente la mano operata fu rimappata e s’accertò che la porzione di mappa cerebrale relativa al nervo mediano – che naturalmente non mostrava alcuna attività quand’era toccata la parte centrale della mano – s’attivava allo sfioramento delle aree limitrofe (quelle che inviano segnali attraverso i nervi radiale e ulnare). Ciò mise in evidenza che quando si tratta d’assegnare le zone per l’elaborazione degli input sensoriali, le mappe cerebrali competono fra loro secondo il principio del “o lo usi o lo perdi” (ciò non solo significa che se smettiamo d’esercitare alcune nostre facoltà mentali le dimentichiamo, ma anche che la parte di mappa cerebrale per esse sarà affidata a mappe che nel frattempo continuano a essere attivate).

A questo punto Merzenich condusse l’esperimento che contribuì più d’ogni altro a vincere lo scetticismo dei suoi Colleghi. Egli mappò una mano a una scimmia, le amputò il dito medio e fece una seconda mappatura dopo alcuni mesi. Risultò che la mappa del medio amputato era scomparsa e contestualmente quelle delle dita vicine s’erano estese nello spazio lasciato libero. In definitiva, dal suo lavoro si evince che: 1) le mappe cerebrali sono dinamiche; 2) esiste una competizione per le aree corticali; 3) le risorse cerebrali sono assegnate secondo il principio del ”use it or lose it”.

Merzenich scoprì anche che in condizioni normali le mappe delle parti del corpo cambiano ogni qualche settimana (egli mappò più volte il viso d’una scimmia e tutte le volte otteneva risultati inequivocabilmente diversi) e ipotizzò che ciò fosse possibile grazie a una neoformazione di connessioni tra neuroni. Inoltre, egli provò che le mappe non possono avere una base anatomica. Prelevò dal dito d’una scimmia una piccola porzione di pelle con le rispettive fibre nervose ancora collegate alla corrispondente mappa cerebrale e trapiantò il tutto sul dito adiacente in modo che quelle fibre erano stimolate quando il dito recettore del trapianto si muoveva. Secondo il modello anatomico di cablatura i segnali avrebbero dovuto essere inviati ancora alla mappa cerebrale relativa al dito originario, invece era la mappa dell’altro dito a rispondere perché pelle trapiantata e dito ospitante erano stimolati simultaneamente.

L’avvento d’uno psicologo comportamentista nel laboratorio di Merzenich fu l’occasione per nuovi esperimenti. Bill Jenkins suggerì d’insegnare alle scimmie nuove abilità e valutare l’influsso dell’apprendimento su neuroni e mappe cerebrali. Fu evidenziato che: 1) le mappe interessate a un certo apprendimento aumentano le proprie dimensioni e si fanno più definite; 2) i singoli neuroni componenti tali mappe funzionano meglio, cioè diventano più selettivi, elaborano in modo più rapido i dati (ma allora anche la velocità del pensiero è plastica!) e generano segnali più chiari e potenti (probabilmente perché diventano capaci d’attivarsi simultaneamente e quindi di legarsi maggiormente tra loro).

Infine Merzenich scoprì in soggetti adulti che agire focalizzando su quel che si sta facendo consente cambiamenti neuroplastici a lungo termine, mentre svolgere compiti in modo automatico modifica le mappe cerebrali solo a breve termine. Ciò significa che fuori dal periodo critico – durante il quale le mappe cerebrali si modificano per la sola esposizione a nuovi input esterni, dato che «la macchina dell’apprendimento è sempre accesa» e probabilmente lo è perché gli infanti, non sapendo cosa sarà importante nella vita, fanno attenzione a ogni cosa (bisogna sottolineare come il “fattore neurotropico cervello-derivato” – BDNF – scoperto da Levi-Montalcini giochi un ruolo fondamentale nel rinforzare i cambiamenti plastici prodotti nel cervello durante il periodo critico perché consolida le connessioni tra neuroni, promuove la crescita della guaina mielinica che accelera la trasmissione dei segnali elettrici, attiva il nucleo basale che permette di concentrare l’attenzione e ricordare le esperienze) – possiamo ancora ricablare il cervello.

In definitiva si può affermare che la plasticità è una proprietà del cervello e che possiamo usufruirne in modo naturale (Merzenich riteneva di poter estendere artificialmente il periodo critico dell’apprendimento spontaneo agendo sul nucleo basale mediante inserzione in esso d’elettrodi, oppure per microiniezioni di sostanze specifiche o, più in generale, usando farmaci) anche in età adulta … basta praticare un’attività fisica in modo costante, esporsi al nuovo (cambiare lavoro, abitazione, zona di residenza), imparare ulteriori abilità (e/o concentrarsi a risolvere puzzle e cruciverba). Purtroppo molto spesso, giunti in età adulta, si rinuncia all’apprendimento intenso – sono davvero pochi i soggetti di mezz’età impegnati in attività a concentrazione pari a quella richiesta per superare gli esami universitari (d’altra parte leggere il giornale e parlare la propria lingua sono in larga parte la ripetizione d’abilità già acquisite e funzionano solo marginalmente) – e questo modo di fare deteriora (per riduzione della produzione di acetilcolina) l’attività del nucleo basale, il vero modulatore della plasticità.

Letto 121 volte Ultima modifica il Sabato, 09 Marzo 2019 12:59

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