19 febbraio 2017

IL CERVELLO UMANO

È l’oggetto più complesso e misterioso che si conosca: 1.300-1.500 grammi di tessuto gelatinoso composto da 100 miliardi di cellule (i neuroni), ognuna delle quali sviluppa in media 10 mila connessioni con le cellule vicine. Prova a moltiplicare 100 miliardi per 10 mila e capirai perché:
i numeri che riguardano il minuscolo volume del cervello umano, superano quelli di una intera galassia: siamo nell’universo e l’universo è in noi …. e ciò è sconvolgente!
Il cervello ha alcuni punti di contatto con i computer, 
ma anche una differenza essenziale: è "plastico".
Che cosa significa? Che ogni volta che lo usiamo, si modifica.
Solo di recente si è osservato che nella "dualità onda particella", ad esempio nella luce, osservandola si modifica: i fotoni manifestando la loro natura corpuscolare. La luce è "plastica", in maniera del tutto analoga al cervello umano.
3 CERVELLI
Il cervello umano (più correttamente "encefalo") è il risultato della sovrapposizione dei tre tipi di cervello apparsi nel corso dell’evoluzione dei vertebrati.
Dal basso (alla base del cranio), il cervello più antico, o romboencefalo, specializzato nel controllo di funzioni involontarie come vigilanza, respirazione, circolazione e tono muscolare. Comprende il cervelletto e le parti del midollo spinale che si allungano nel cervello.
Salendo, c’è il mesencefalo: una piccola porzione di tessuto nervoso costituita dai cosiddetti peduncoli cerebrali e dalla lamina quadrigemina. Infine c’è il prosencefalo, la parte più "moderna", suddiviso in diencefalo e telencefalo. Il primo, chiamato anche "sistema limbico", contiene strutture come talamo, ipotalamo, ipofisi e ippocampo, da cui provengono sensazioni come fame, sete o desiderio sessuale. Infine, la parte più recente in assoluto: la corteccia, dove hanno sede le funzioni intelligenza e linguaggio.
IL NEURONE: LA CELLULA BASE
Ma veniamo ai mattoni del cervello, i neuroni: cellule specializzate nel raccogliere, elaborare e trasferire impulsi nervosi. Dal loro corpo cellulare si diramano vari rametti, i dendriti, e un ramo più grosso, l’assone.
I primi ricevono i segnali in arrivo, il secondo conduce i messaggi in uscita. Grazie a dendriti e assoni, il numero totale delle connessioni che i neuroni di un cervello umano riescono a stabilire supera il numero di tutti i corpi celesti presenti nell’universo.
L’esistenza di queste connessioni, o sinapsi, fu scoperta alla fine del XIX secolo dal fisiologo inglese Charles Scott Shemngton, anche se non si tratta di connessioni fisiche perché tra due neuroni s’interpone sempre una microscopica fessura.
Per superare questo varco, i segnali cambiano faccia: da elettrici, diventano chimici.
La terminazione dell’assone rilascia sostanze, dette neurotrasmettitori, che sono raccolte dagli appositi recettori presenti sulla membrana della cellula-obiettivo. Catturato il neurotrasmettitore, il messaggio chimico viene riconvertito in impulso elettrico.
Per rendere il viaggio più veloce, sull’assone l’impulso procede a balzi.
L’assone, infatti, è ricoperto da un materiale isolante chiamato guaina mielinica, che però lascia scoperti alcuni punti: i nodi di Ranvier. E saltando da un nodo all’altro, l’impulso raggiunge i 400 km/h.
I MESSAGGI CHIMICI
I neurotrasmettitori sono come parole di un linguaggio limitato ma molto complesso, composto da appena una cinquantina di vocaboli, ma capaci di fornire istruzioni dettagliate.
Purtroppo non esiste ancora un vocabolario per tradurre i messaggi chimici, ma possiamo almeno raggruppare i neurotrasmettitori in due gruppi distinti: quelli ad azione rapida e quelli ad azione lenta.
Tra i primi troviamo molecole come l’acetilcolina, l’adrenalina, la noradrenalina, la dopamina, la serotonina: molecole di piccole dimensioni, che hanno il compito di provocare risposte immediate, dalla percezione di un profumo alla reazione (per esempio, un sorriso).
Del secondo gruppo fanno parte i neuropeptidi (i più noti sono la somatostatina e le betaendorflne): grosse molecole, lente ad agire ma capaci di indurre modifiche durevoli. Danno per esempio forma alle sinapsi, ma possono anche ridurre i recettori per un certo neurotrasmettitore, rendendo così i neuroni "sordi" a certi comandi.
Il processo, chiamato facilitazione, è, con tutta probabilità, la base fisica dei processi di apprendimento e memorizzazione: quando un’informazione è passata un gran numero di volte attraverso la medesima sequenza di sinapsi, le sinapsi stesse sono così "facilitate" che anche segnali o impulsi diversi, ma attinenti (per esempio il nome del fiore che ha un certo profumo) generano una trasmissione di impulsi nella stessa sequenza di sinapsi.
Ciò determina nel soggetto la percezione dell’esperienza fatta in precedenza numerosissime volte, e cioè il sentire quel piacevole profumo anche se il profumo non viene in realtà "sentito". Ecco generato il ricordo.
Una cosa però è certa: alla base della memoria c’è la plasticità neuronale.
Con queste parole si definisce l’abilità del cervello di plasmare se stesso attraverso il continuo rimodellamento delle sinapsi vecchie e la creazione di sinapsi nuove.
Il cervello è infatti in costante rimodellamento, ed è proprio per questo che si deve mantenerlo sempre in esercizio per garantirne l’efficienza.
Certo, è legittimo pensare che l’apprendimento sia qualcosa di più della ristrutturazione di un certo numero di sinapsi... ma esiste una prova concreta che senza la plasticità neuronale non saremmo più capaci di apprendere.
Innanzi tutto, una premessa: per essere "plastico", il cervello deve poter fabbricare rapidamente nuove proteine.
La semplice espulsione del neurotrasmettitore dall’estremità dell'assone richiede la presenza di proteine: il loro compito in questo caso, è quello di spingere le vescicole piene di neurotrasmettitori in prossimità della membrana presinaptica.
Altre proteine hanno una funzione simile a quella delle gru nelle costruzioni edilizie: spostano i dendriti e gli assoni in nuove posizioni, dove possono connettersi con altre cellule prima fuori portata.
Ebbene, è stato notato che l’uso di farmaci capaci di bloccare la sintesi proteica blocca anche apprendimento e memorizzazione. Il cervello, insomma, non impara se non modificandosi.
Lo stesso accade quando si cerca di memorizzare un nuovo numero telefonico o un nuovo numero del Bancomat: occorrerà ricomporlo più volte prima di fissarlo nella memoria.
A meno che non si usino strategie di memorizzazione che legano il nuovo numero a percorsi già formati, sarebbe facile per esempio ricordare un numero come 191518 collegandolo al concetto "Prima guerra mondiale" (cominciata nel 1915 e finita nel 1918).
Questo meccanismo spiega anche un altro piccolo mistero: perché mai, quando abbiamo imparato una canzone o una poesia, è così difficile recitarla partendo dalla seconda strofa e non dall’inizio?
Proprio perché l’intera memorizzazione fa parte di un percorso "facilitato": solo imboccandolo dall’inizio si riesce a ripercorrerlo senza difficoltà.
L’HOMUNCULUS
Il cervello ha molte altre funzioni, oltre all’apprendimento e alla memoria. In particolare, funge da centrale di controllo per le sensazioni e il movimento. E oggi i ricercatori hanno costruito con una certa precisione la mappa sensoriale e motoria del cervello.
Come? Un sistema è quello di applicare, nel corso di interventi chirurgici in anestesia locale, minime stimolazioni elettriche in aree precise della corteccia e chiedere al paziente quali sensazioni prova.
Viceversa, una stimolazione periferica (per esempio una puntura su un piede) produce nella corteccia un segnale elettrico che può essere rilevato grazie, per esempio, alla risonanza magnetica.
Lo stesso dicasi per la corteccia motoria, la cui stimolazione elettrica può produrre un movimento specifico e viceversa.
Da qui è nato l’homunculus , ovvero la rappresentazione di come sarebbe il corpo umano se tutti gli organi fossero proporzionati alle aree cerebrali che li controllano: grande testa (con lingua ancora più grande), mani enormi, organi di senso in evidenza, genitali piccolissimi, muscoli insignificanti e cosi via.
TRA DESTRA E SINISTRA
Con la stessa tecnica si è messo m evidenza il modo in cui i due emisferi del cervello che sono sostanzialmente identici, si sono suddivisi alcune funzioni.
L’emisfero destro è più specializzato nei compiti spaziali e di sintesi come la lettura delle mappe, l’esecuzione di disegni geometrici, il riconoscimento dei volti e la sensibilità musicale.
L’emisfero sinistro predilige invece l’espressione e la comprensione del linguaggio, l’analisi dei dettagli, il ragionamento simbolico.
Sono legate proprio a questa differenziazione tra gli emisferi anche alcune differenze statistiche tra i due sessi: gli uomini, che usano prevalentemente l’emisfero destro, si rivelano migliori nell’orientamento spaziale e nella logica matematica, le donne nella ricchezza di vocabolario e nell’abilità manuale.
E la nota differenza di volume tra il cervello di lui e quello di lei? Esiste, ma pare che ciò sia dovuto soltanto al fatto che il maschio è più grosso e ha più muscoli, per cui al suo cervello è richiesto un maggior lavoro di controllo: per quanto riguarda la corteccia con funzioni cognitive, però, l’estensione è assolutamente identica nei due sessi.
C’è invece una disparità, meno nota, che si manifesta a livello di emisferi: nella donna i due emisferi cerebrali sono mediamente più simili tra loro.
Con la conseguenza che, nel caso di una malattia che colpisce soltanto un emisfero, le capacità di recupero della donna risultano nettamente superiori a quelle del maschio.

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