Per tutti gli anni 60 del secolo scorso non si poteva vedere il cervello, se non indirettamente utilizzando esami invasivi, o attendendo i risultati dell’autopsia. Ricordo ancora l’emozione che provai quando, nel 1973, il prof. Giuseppe Scotti, tornando da Montreal, mi fece vedere – in una fotografia più piccola di una cartolina – la prima immagine di una Tomografia Assiale Computerizzata. Da allora in poi ci sono stati straordinari sviluppi che hanno portato alla Risonanza Magnetica (RM), alla Tomografia ad Emissione di Positroni (PET) e infine alla Risonanza Magnetica funzionale (fMRI), per mezzo della quale è stato possibile letteralmente vedere cosa succede nel cervello mentre esegue compiti diversi. Ho avuto la fortuna di trovarmi negli Stati Uniti dal 1991 al 1993, proprio nel periodo e in uno dei laboratori in cui si sono sviluppate le tecniche di fMRI. Sono state soprattutto la RM e la fMRI, che hanno consentito di sviluppare nuove ipotesi e nuove teorie sul funzionamento del cervello.In che modo le lesioni cerebrali ci consentono di comprendere meglio il funzionamento del cervello?
Gli studi scientifici del rapporto fra funzioni cognitive e cervello cominciarono nella seconda metà dell’800 con l’esame autoptico di persone che avevano perso il linguaggio in seguito a lesioni in sedi diverse del cervello. Inizialmente ci si accontentava di associare la funzione persa all’area danneggiata. Era l’approccio frenologico, quello che ci ha lasciato l’idea che la matematica abbia un suo “bernoccolo”. Poi cominciarono le prime teorie, come quella di Wernicke e Lichtheim sull’organizzazione del linguaggio. In base alle teorie si potevano fare previsioni e verificare la validità dei presupposti teorici. Era l’inizio del metodo scientifico, ma le conoscenze procedevano lentamente e con molte contraddizioni. Bisognava aspettare l’autopsia per verificare se le ipotesi erano corrette e questa avveniva a distanza di tempo dall’osservazione clinica. Le cose sono migliorate con l’arrivo delle neuroimmagini, la TC e, soprattutto, la RM. Elaborando i dati della RM cerebrale è possibile mettere in relazione differenze focali nell’anatomia del cervello, ad esempio successive a lesioni o a malattie, con le funzioni di interesse. Il tutto in modo assolutamente non invasivo. Così possiamo sapere quali aree sono indispensabili per svolgere quelle funzioni. Ma anche altre aree potrebbero esser implicate. È necessario quindi confrontare i dati delle persone con lesioni o malattie con quelli che emergono dallo studio di soggetti normali utilizzando la fMRI e altre tecniche neurofisiologiche. I progressi nella conoscenza del cervello provengono insomma dalla convergenza di metodiche diverse.
È possibile vedere senza capire e capire senza vedere?
La lesioni cerebrali ci mostrano dissociazioni fra coscienza e percezione. Le persone che hanno un’agnosia visiva vedono gli oggetti che li circondano. Camminando cercano di evitarli, ma non li riconoscono. In alcuni casi non riescono a distinguerli l’uno dall’altro, in altri pur distinguendo gli oggetti non capiscono di cosa si tratti a meno che non possano esplorarli con il tatto. Ma è possibile anche la dissociazione opposta, che va sotto il nome di “visione cieca”, un vero e proprio ossimoro. Con questo termine ci si riferisce a persone che non vedono nulla in una porzione del loro campo visivo, ma invitati a rispondere a caso, riescono a localizzare gli oggetti che non avevano visto.
Come si riorganizza il cervello dei ciechi?
La riorganizzazione del cervello nelle persone non vedenti ci da una dimostrazione della grande plasticità del nostro sistema nervoso. Sappiamo da tempo che le aree del lobo occipitale alle quali arrivano le immagini che colpiscono la retina si attivano quando una persona non vedente legge i caratteri Braille o discrimina stimoli tattili. La corteccia visiva viene dunque “reclutata” da stimoli che impegnano altri canali sensoriali (il tatto e l’udito). Sembra insomma che la vista non sia indispensabile per formare una rappresentazione efficace di ciò che ci circonda, per “vedere” il mondo. Del resto, abbiamo vari esempi di persone non vedenti che eccellono nella pittura, nella scultura o nella fotografia.
Cosa si può fare per migliorare l’attenzione?
Dipende da quale tipo di attenzione si vuole migliorare. Quando sto guidando l’auto è necessario che mantenga viva l’attenzione sul percorso da compiere, ma che sia anche molto efficiente la mia capacità di orientare l’attenzione verso uno stimolo inatteso, ad esempio un bimbo che decide improvvisamente di attraversare la strada. Se, mentre devo preparare una relazione, il cellulare continua a squillare per l’arrivo di messaggi e di tweet, risulta difficile per chiunque concentrarsi. In questo caso l’obiettivo è quello di potenziare l’attenzione sostenuta a scapito dell’orientamento automatico verso gli stimoli distraenti. In questo caso, il modo più semplice ed efficace è quello di diminuire le fonti di distrazione. Ma forse, in futuro, lo studio delle persone affette da negligenza spaziale unilaterale, un disturbo nell’orientamento dell’attenzione verso lo spazio opposto alla lesione, potrebbe offrire qualche spunto interessante per utilizzare interventi di altro tipo. Questi pazienti hanno difficoltà a sganciare l’attenzione dal punto sul quale era concentrata. In loro si altera il rapporto fra attenzione sostenuta, quella che ci permette di mantenere l’attenzione focalizzata sul compito che vogliamo portare a termine, e orientamento automatico dell’attenzione verso uno stimolo inatteso. Una sperimentazione, in fase molto preliminare, sembra indicare che stimolando la corteccia prefrontale sia possibile migliorare il primo tipo di attenzione.
Quale nuovo modello neuroanatomico del linguaggio si è imposto in seguito alle più recenti ricerche?
I primi modelli neuroanatomici del linguaggio si basavano su una dicotomia fra regioni deputate alla comprensione e alla produzione del linguaggio. Ora descriviamo il rapporto fra cervello e funzioni linguistiche in termini di rappresentazioni (fonologiche, ortografiche, semantiche e sintattiche) e cerchiamo di comprendere il ruolo delle connessioni fra le diverse aree. Sappiamo che il flusso delle informazioni non è unidirezionale o bottom-up (ad esempio, per la comprensione uditiva, dalla fonologia alla sintassi), ma che le rappresentazioni di livello più complesso (nell’esempio quelle sintattiche) influenzano top-down le rappresentazioni semantiche e queste le fonologiche. Questi processi si svolgono prevalentemente, ma non unicamente, nell’emisfero sinistro, e coinvolgono l’area di Broca (comprendente la parte opercolare e la parte triangolare) e le prime due circonvoluzioni temporali. Fondamentale importanza hanno le connessioni cerebrali e, fra queste, il fascio arcuato che connette direttamente la parte opercolare dell’area di Broca con l’area di Wernicke e media gli aspetti più complessi dell’elaborazione sintattica e il fascicolo longitudinale superiore, presente alla nascita, e implicato nell’accoppiamento uditivo-motorio e dunque nella ripetizione e nella preparazione del linguaggio. L’attenzione alle connessioni fra le aree impegnate nei diversi aspetti del linguaggio è una delle caratteristiche principali del nuovo modello neuroanatomico del linguaggio e permette già ora ai neurochirurghi di effettuare interventi di asportazione di tumori, in modo più selettivo e quindi con risultati migliori.
Quanti tipi di memoria esistono?
La memoria è una proprietà pervasiva del sistema nervoso, ma non è una facoltà unica. La distinguiamo in base alla durata della traccia, al materiale che immagazzina e al suo rapporto con la coscienza. La durata della traccia può essere brevissima – dell’ordine di qualche centinaio di millisecondi – come per la memoria iconica, di poche decine di secondi (memoria a breve termine), e lunga quanto la nostra vita (memoria a lungo termine). La memoria a breve termine è una memoria “di lavoro” che utilizziamo per portare a termine le attività che stiamo compiendo. Nell’ambito della memoria di lavoro distinguiamo una memoria verbale e una memoria visuo-spaziale. Per parlare o per comprendere ciò che mi viene detto devo memorizzare le informazioni per un tempo sufficiente ad elaborare il significato della frase, per attraversare la strada devo controllare che non arrivino veicoli e se non ne stava arrivando nessuno da sinistra devo ricordarmelo quando volto il capo verso destra.
Nell’ambito della memoria a lungo termine c’è la memoria dichiarativa e quella non-dichiarativa. La prima è quella che più comunemente associamo al concetto di “ricordare”. Comprende a sua volta le nozioni che abbiamo appreso (la memoria semantica) e la memoria episodica, i ricordi associati a un tempo e a un luogo, di cui fa parte la memoria autobiografica. Ma non sempre siamo coscienti di ciò che ha registrato la nostra memoria. Non sempre l’apprendimento è cosciente. Quando non lo è, parliamo di memoria non-dichiarativa, o implicita, che comprende le procedure, i riflessi condizionati e una serie di fenomeni che sono studiati dalla neuropsicologia sperimentale.
Ci sono dunque molti diversi tipi di memoria. Lo studio degli effetti delle lesioni cerebrali ci ha permesso di capire che ciascuno di questi aspetti della memoria può comparire isolato dagli altri, perché dipende da diverse reti neuronali.
Come si formano emozioni, decisioni e carattere?
Le emozioni, i sentimenti e il carattere sono alla base di molte delle nostre decisioni. Da un punto di vista fisiologico, le emozioni sono lo strumento per garantire all’individuo, quando è necessario, una risposta rapida, che non richieda l’intervento del sistema cognitivo. Se sollevando una pietra in un bosco vedessi qualcosa che somiglia ad un serpente, farei un rapido passo indietro ancor prima di aver riconosciuto l’oggetto che mi ha spaventato. Se si trattasse di un innocuo ramo d’albero sarei sempre in tempo a raccoglierlo o ad allontanarlo con un calcio dal sentiero che sto percorrendo. Il batticuore e la sudorazione che accompagnerebbero il passo indietro mi farebbero dire che il gesto è stato dettato dalla paura. Ma la paura, come tutte le emozioni fondamentali, non si rivela solo per mezzo della rapidità della risposta e per la sensazione che la accompagna. Le emozioni sono accompagnate anche da espressioni del volto, da atteggiamenti del corpo e da intonazioni della voce che le comunicano ai nostri simili. Sono uno strumento di coesione sociale geneticamente determinato. Non a caso le espressioni che rivelano la paura, il disgusto, la sorpresa, la tristezza e la felicità interessano ciascuna specifici gruppi di muscoli facciali indipendentemente dalla cultura e dall’etnia. Saper cogliere le emozioni nello sguardo degli altri dipende dall’attività di aree cerebrali ben definite. Se, per qualche ragione, queste aree non si sono bene sviluppate o se la loro attività è stata compromessa da una lesione cerebrale ne derivano conseguenze di grande importanza per l’individuo. Molte volte mi è capitato di vedere coppie di coniugi andare in crisi perché uno dei due non riconosceva più le emozioni dell’altro.
Le emozioni, i sentimenti – che durano più a lungo delle emozioni – e gli eventi della vita formano il carattere della persona, quell’impronta particolare che distingue il comportamento di ciascuno di noi. Alla base del carattere c’è un’interazione fra genetica e ambiente, che solo in parte i risultati della ricerca ci consentono di cogliere. Una mutazione del gene della mono-amino ossidasi A (MAO-A, il principale enzima che si occupa del metabolismo delle catecolamine) determina concentrazioni maggiori di serotonina e noradrenalina, molecole che agiscono come neurotrasmettitori nel sistema nervoso. Coloro che sono portatori di questa mutazione (Low MAO-A) hanno una maggiore predisposizione all’avventura e all’esplorazione, ma anche all’aggressività. Saranno gli eventi della vita, in particolare quelli che si verificano nei primi anni dello sviluppo, a decidere, insieme alla mappa genetica, se la personalità di un portatore di quella mutazione avrà la tendenza a sviluppare comportamenti aggressivi.
Paolo F. Nichelli è professore senior di Neurologia presso l’Università di Modena e Reggio Emilia. Si è formato prima a Milano e poi, dal 1974, a Modena, dove è stato direttore del Dipartimento di Neuroscienze e Preside della Facoltà di Medicina e Chirurgia. Nel 1991-93 è stato “Visiting Scientist” presso i National Institutes of Health a Bethesda, MD (USA). Il suo lavoro di ricerca si è svolto principalmente nell’ambito delle Neuroscienze Cognitive. Ha pubblicato più di 250 lavori scientifici. È stato presidente della Società Italiana di Neuropsicologia, di cui è stato uno dei soci fondatori.
