Бесплатный фрагмент - Psicofisiologia dell’età

Gli interessi della psicofisiologia dell’età

Certamente, l’essere umano costituisce un apparato biologico di notevole complessità. Ciò non suscita dubbi in alcuno. È persino più articolato di un computer portatile o di una macchina da caffè, e la psicofisiologia dell’età, naturalmente, ne rappresenta il manuale di istruzioni per l’assemblaggio e gli aggiornamenti del software di base.

La psicofisiologia dell’età è di per sé una disciplina scientifica interdisciplinare alquanto singolare. Essa venne alla luce in seguito a un esperimento audace e originale: cosa accadrebbe se si prendesse uno psicologo, che ripete instancabilmente «è tutta colpa dei vostri traumi infantili e dei problemi con vostra madre», e un fisiologo, che sussurra come un suggeritore «io so come funziona il vostro cervello a livello ionico, e vostra madre non c’entra affatto», e li si rinchiudesse in un laboratorio con neonati che urlano e adolescenti che ascoltano musica a volume eccessivo?

La psicofisiologia dell’età nacque alla confluenza di due ambiti distinti: quello fisiologico e quello psichico. Questa scienza aiuta i ricercatori moderni a trovare risposte agli interrogativi più pressanti dell’umanità:

— per qual motivo un bambino piccolo scorge nel grano saraceno un nemico personale e mette in scena una recita, lanciando la pappa per terra?

— cosa avviene nel cervello di un adolescente mentre fa i compiti, scorre video su Internet ed è convinto che il mondo non lo comprenda?

— perché vostra nonna rammenta ciò che accadde 40 anni fa, ma dimentica dove ha riposto gli occhiali? In verità, se li ha in testa.

In effetti, i psicofisiologi sono persone concrete, al contrario di certi psicologi; concepiscono l’anima come qualcosa di etereo meno di chiunque altro e considerano l’essere umano una torta a strati, composta da diversi livelli:

— il livello molecolare, dove i neuroni si scambiano messaggi del tipo: «Ehi, sta guardando ancora il gattino, rilasciamo della dopamina!»;

— il livello cellulare, dove il cervello costruisce attivamente connessioni neurali mentre dormiamo, come se fosse un armadio da montare privo di istruzioni;

— il livello dell’organismo, dove il corpo periodicamente sabota la psiche, per esempio con l’improvviso desiderio di piangere per la stanchezza o di mangiarsi una torta intera.

Dunque, la psicofisiologia dell’età è la storia di come la nostra «cucina interna» — cervello, neuroni, ormoni — prepari un piatto denominato «personalità».

A volte il piatto che ne risulta può essere troppo salato e dannoso per l’ambiente sociale. E sapete bene quanto possano essere testardi gli adolescenti e sospettose le signore anziane all’ingresso del palazzo.

«Sti scienziati con tutte le parole che si inventano, incomprensibili! Che cos’è allora l’ontogenesi? Una specie di terribile lucertola volante preistorica, come l’archeotterige? Forse un qualche tipo di analisi biochimica? O un periodo specifico?

Esatto, è un periodo!

L’ontogenesi umana è il periodo di sviluppo individuale dell’organismo, che abbraccia l’intero arco di vita dalla formazione dello zigote — una cellula speciale che ha origine dopo la fecondazione — fino alla morte.

In questa stessa ontogenesi è consuetudine distinguere due grandi fasi: quella prenatale, detta anche fase intrauterina o antenatale, e quella postnatale (dopo il parto); la prima dura dal concepimento alla nascita, la seconda — dalla nascita al termine della vita.

Se la natura organizzasse una gara di «reclusione prenatale in una stanza buia senza connessione Internet», i bambini in sviluppo nel grembo materno vincerebbero l’oro stracciando la concorrenza di tutti gli altri esseri umani già venuti alla luce. Ben 9 mesi di sviluppo intrauterino dell’organismo umano! Pensate soltanto! Esseri più incredibili dell’uomo potrebbero essere solo le femmine di elefante africano, che portano in grembo i propri piccoli per circa 2 anni.

Mentre i comuni topi grigi, per esempio, tagliano il traguardo già al 21° giorno, come se avessero fretta di andare ai saldi nel reparto formaggi. L’opossum della Virginia, addirittura, ha una gestazione di soli 12—13 giorni.

Perché è tutto così complicato e diverso per ogni creatura? Ad alcune occorrono addirittura due anni interi per portare avanti una gravidanza, ad altre bastano 12 giorni?

È semplice: la durata dello sviluppo prenatale è come il tempo di consegna di un ordine complesso. Il «kit biologico» umano comprende l’assemblaggio di circa 200 ossa, la regolazione di circa 86 miliardi di neuroni e l’installazione del software per le future crisi isteriche per la matematica in terza media. L’organismo del topo è un progetto leggermente più semplice: baffi, coda, l’istinto di fuggire dal gatto. Fatto!

I psicofisiologi ci suggeriscono che tutto questo, naturalmente, rientri nelle «caratteristiche specifiche della specie». Cose ovvie per uno scienziato, chi mai avrebbe dubitato.

Tuttavia, l’uomo ama fare le cose in grande. La gestazione e la nascita di un bambino umano dura normalmente 9 mesi calendaristici.

Se i topi portassero in grembo i piccoli per 9 mesi, la loro popolazione avrebbe ormai raggiunto proporzioni apocalittiche. Grazie, evoluzione, per i tuoi tempismi!

La fase prenatale umana, a sua volta, si suddivide in due periodi: quello embrionale, dal concepimento ai 2 mesi — estremamente importante e vulnerabile alle influenze esterne, poiché in questi mesi avviene la formazione dello scheletro e degli organi interni; e quello fetale, che dura dal terzo mese fino al parto, durante il quale si realizza la crescita, lo sviluppo ulteriore e il perfezionamento di tutti gli organi e tessuti formatisi.

Dopo l’uscita trionfale dall’accogliente grembo materno, dotato del servizio all-inclusive di prima classe con nutrizione intrauterina e nuoto confortevole, ha inizio l’ontogenesi postnatale — una maratona a vita della durata di 70—80 anni, in cui il percorso a volte si trasforma in montagne russe, a volte in una pista a ostacoli costituita da stress, inquinamento e incontri casuali con una torta di compleanno. Il traguardo è personale per ciascuno, e gli organizzatori — geni e stile di vita — molto spesso litigano tra di loro.

In teoria, le risorse dell’organismo umano sono calcolate per una durata più lunga: fino a 100 anni e oltre, tuttavia le condizioni di vita moderne in ogni modo ne favoriscono l’accorciamento, sebbene il fenomeno dei longevi permanga.

Nella psicofisiologia dell’età, nell’analisi dell’ontogenesi, è consuetudine distinguere i concetti di «accrescimento» e «sviluppo».

L’accrescimento indica l’aumento di lunghezza, volume e massa corporea nei bambini e negli adolescenti, determinato principalmente dalla moltiplicazione del numero di cellule nei tessuti. Pertanto, l’accrescimento riflette le trasformazioni quantitative nell’organismo, l’accumulo di biomassa.

Lo sviluppo, invece, è un processo di carattere qualitativo. Per sviluppo si intende il complicarsi dell’organizzazione morfofunzionale dell’organismo in crescita. Entrambi i processi sono strettamente interconnessi e si completano a vicenda: i cambiamenti quantitativi graduali che accompagnano l’accrescimento portano all’emergere di nuove caratteristiche qualitative.

Ad esempio, la formazione delle funzioni motorie del bambino è associata alla maturazione dell’apparato neuromuscolare: l’aumento della massa muscolare e del numero di connessioni neuronali nel cervello favoriscono la graduale acquisizione di movimenti complessi e finalizzati, come il camminare o la motricità fine delle dita. Lo sviluppo dell’organismo è un processo continuo, e ogni sua fase è contraddistinta da specifiche caratteristiche morfofunzionali, che servono come base per una periodizzazione dell’età scientificamente fondata.

La periodizzazione dell’età è la suddivisione dello sviluppo postnatale dell’essere umano in specifici intervalli temporali. Essa si basa su diversi criteri.

Il primo è l’età ossea, ovvero il grado di maturità dello scheletro, la sequenza e i tempi della ossificazione. Il secondo è l’età dentale, determinata dal momento dell’eruzione dei denti decidui e permanenti. Il terzo è il livello di maturazione sessuale, espresso attraverso lo sviluppo dei caratteri sessuali secondari.

In conformità con questi criteri, l’intera vita postnatale viene suddivisa nei seguenti periodi:

— neonatale (1–10 giorni);

— prima infanzia (lattante) (10 giorni — 1 anno);

— seconda infanzia (prima fanciullezza) (1–3 anni);

— terza infanzia (seconda fanciullezza) (4–7 anni);

— quarta infanzia (terza fanciullezza): (maschi 8–12 anni, femmine 8–11 anni);

— adolescenza (maschi 13–16 anni, femmine 12–15 anni);

— giovinezza (maschi 17–21 anni, femmine 16–20 anni);

— età adulta, primo periodo (uomini 22–35 anni, donne 21–35 anni);

— età adulta, secondo periodo (uomini 36–60 anni, donne 36–55 anni);

— età anziana (uomini 61–74 anni, donne 56–74 anni);

— età senile (75–90 anni);

— longevità (90 anni e oltre).

È importante notare che la periodizzazione dell’età ha un carattere convenzionale, poiché si distingue un’età anagrafica — il numero di anni vissuti, un’età biologica — il livello di maturità morfofunzionale dell’organismo, e un’età psicologica — determinata dalla percezione interiore e soggettiva dell’individuo. Questi indicatori anagrafici possono non coincidere e non sempre corrispondersi, specialmente durante l’infanzia e l’adolescenza.

Leggi dell’ontogenesi e caratteristiche della maturazione dell’organismo

Dunque, abbiamo stabilito che lo sviluppo individuale umano comprende due fasi dell’ontogenesi: quella prenatale — dalla formazione dello zigote alla nascita — e quella postnatale — dal momento della venuta al mondo.

L’organismo cresce e si sviluppa attraverso cambiamenti quantitativi delle strutture e delle funzioni, accompagnati da un aumento della biomassa. Tuttavia, lo sviluppo sarebbe impossibile senza la differenziazione — la specializzazione di cellule, tessuti e organi, che garantisce le trasformazioni e la maturazione funzionale dell’organismo.

Una legge chiave dello sviluppo è l’eterocronia, formulata da A.N. Severcov.

Scheda biografica: Aleksej Nikolaevič Severcov (1866–1936) — eminente biologo russo e sovietico, fondatore della morfologia evolutiva degli animali. Accademico dell’Accademia delle Scienze dell’URSS (1920). Allievo del celebre zoologo M.A. Menzbir. Le sue opere principali sono dedicate allo studio delle regolarità del processo evolutivo e ai problemi dell’origine e dello sviluppo degli animali vertebrati. Elaborò la teoria della filembriogenesi, che spiega l’evoluzione attraverso i cambiamenti nell’ontogenesi. Introdusse il concetto di eterocronia — la non contemporaneità dello sviluppo di organi e sistemi nell’ontogenesi — divenuto fondamentale per la biologia evoluzionistica e la psicofisiologia dell’età. I suoi lavori influenzarono significativamente lo sviluppo della teoria evolutiva in Russia e nel mondo. Fondatore di una scuola scientifica di morfologia evolutiva.

Il principio dell’eterocronia consiste nella formazione selettiva e non simultanea dei sistemi funzionali dell’organismo, determinata da meccanismi evolutivi e fissata ereditariamente.

Perché avviene ciò?

Questo principio garantisce l’adattabilità dello sviluppo, come dettagliatamente illustrato dalla teoria dei sistemi funzionali di P.K. Anochin.

Scheda biografica: Petr Kuz’mič Anochin (1898 — 1974) nacque in una famiglia di operai. Nell’autunno del 1950, durante una sessione scientifica dedicata alla dottrina di I.P. Pavlov, la sua teoria dei sistemi funzionali fu oggetto di aspre critiche. Il professor Ė.A. Asratjan dichiarò: «Quando un allievo di Pavlov, Anochin, sotto la maschera della fedeltà, revisiona sistematicamente la sua dottrina da posizioni di teorie idealistiche, questo è scandaloso». Di conseguenza, Anochin fu rimosso dall’incarico e fino al 1952 insegnò presso l’Istituto Medico di Rjazan’.

Il principio dell’eterocronia si manifesta nel fatto che i sistemi maturano in sequenza: per primi, quelli che garantiscono la sopravvivenza dopo la nascita. Ad esempio, si sviluppano precocemente il muscolo orbicolare della bocca e i muscoli cervicali, responsabili della rotazione della testa verso la fonte di nutrimento. Contemporaneamente, si formano i meccanismi di coordinazione tra respirazione e deglutizione, che impediscono l’ingresso del latte nelle vie aeree.

In tal modo, vengono assicurate le operazioni fondamentali: la presa del capezzolo, la suzione, il trasporto del cibo. Tutti i sistemi funzionali della prima età sono finalizzati al mantenimento delle funzioni vitali, alla formazione di un comportamento adattativo e all’accumulo di esperienza individuale.

La maturazione è un processo prolungato nel tempo, per descrivere il quale si utilizzano i concetti di maturità e suo grado.

La maturità dei sistemi fisiologici è valutata in base a criteri specifici, che riflettono la prontezza dell’organismo a svolgere le funzioni proprie di ogni fase ontogenetica.

Nella valutazione dei criteri morfologici di maturazione del sistema nervoso, riveste fondamentale importanza la formazione della guaina mielinica attorno alle fibre nervose e alle vie di conduzione. La formazione di questo rivestimento isolante aumenta notevolmente la velocità di trasmissione degli impulsi nervosi.

Il processo di mielinizzazione obbedisce a determinate regolarità: le vie sensitive si mielinizzano prima di quelle motorie, quelle di proiezione prima di quelle associative, le strutture centrali del SNC prima di quelle periferiche, e i lobi occipitali prima di quelli frontali.

La maturazione del sistema nervoso centrale è evidenziata anche dal raggiungimento, da parte dei neuroni, di determinate dimensioni, dalla presenza di un numero sufficiente di prolungamenti e dalla loro adeguata lunghezza. Un ulteriore criterio morfologico di maturazione è il raggiungimento, da parte delle strutture cerebrali, delle dimensioni caratteristiche di uno specifico stadio di sviluppo umano.

Si può paragonare il cervello di un bambino a un organismo in una fase di crescita tumultuosa: i neuroni stabiliscono connessioni in modo apparentemente disordinato, creando un numero elevatissimo di sinapsi. Verso i due anni, questa fitta rete raggiunge il suo apice. Successivamente, come in un processo di razionalizzazione, il cervello attua una selezione, eliminando le connessioni superflue e preservando quelle stabilmente impiegate per elaborare gli stimoli esterni.

Così, l’eccesso di sinaptogenesi cede il passo a un principio di efficienza, per cui si consolidano solo i circuiti neurali più utili e utilizzati, ottimizzando il funzionamento cerebrale.

Quando parliamo di criteri funzionali di maturazione, ci riferiamo a parametri dell’attività bioelettrica del cervello, rilevati tramite elettroencefalogramma (EEG).

Fino agli anni Trenta-Quaranta del XX secolo, nella comunità scientifica prevaleva l’opinione che nei primi mesi di vita dei bambini non vi fosse attività bioelettrica cerebrale. Tuttavia, il primo tracciato EEG di successo fu ottenuto dal fisiologo e psichiatra tedesco Hans Berger, che registrò l’elettroencefalogramma del suo figlioletto. Berger, riconosciuto come uno dei padri dell’elettroencefalografia, diresse la clinica psichiatrica dell’Università di Jena.

Scheda biografica: Hans Berger (1873–1941) — psichiatra tedesco, pioniere dell’elettroencefalografia. Dopo una depressione prolungata e una grave malattia cutanea, si suicidò il 1 giugno 1941 a Jena.

Il grado di maturità dell’attività bioelettrica cerebrale è caratterizzato dai seguenti parametri:

— caratteristiche dello spettro frequenza-ampiezza dell’EEG;

— presenza di un’attività ritmica stabile;

— frequenza media delle onde dominanti;

— caratteristiche regionali dell’EEG;

— parametri dell’attività evocata generalizzata e locale;

— organizzazione spazio-temporale dei biopotenziali.

L’elaborazione automatizzata delle ricerche elettrofisiologiche ha permesso di formalizzare questi parametri e di creare una nuova disciplina diagnostica: la neurometrica. Questo metodo prevede l’analisi matematica dei dati EEG mediante l’uso di costanti neurali per valutare le caratteristiche di personalità.

I criteri riflessi di maturazione si manifestano attraverso i riflessi innati incondizionati: di ricerca, di prensione, di suzione, tonico-cervicale e altri. Questi riflessi rientrano nel sistema di valutazione del neonato secondo l’Indice di Apgar, che comprende il controllo del colorito cutaneo, della frequenza cardiaca, della reattività riflessa, del tono muscolare e della respirazione.

Scheda biografica: Virginia Apgar (1909–1974) — anestesiologa americana, creatrice della celebre scala di valutazione del neonato. Prima donna professore di anestesiologia. Appassionata di musica, costruiva violini, si dedicava al giardinaggio, all’aviazione e alla filatelia.

La maggior parte dei riflessi incondizionati scompare entro il primo anno di vita, il che riflette la progressiva maturazione della corteccia cerebrale e il passaggio dalla regolazione sottocorticale (mesencefalo) a reazioni corticali complesse. Questo processo dimostra lo stretto legame tra la scomparsa dei riflessi primitivi e lo sviluppo delle sezioni superiori del SNC.

E ora esaminiamo i criteri locomotori di maturazione.

La capacità di spostarsi nello spazio, la locomozione, è un compito molto complesso che il sistema nervoso centrale porta a termine con la crescita. Il cervello deve coordinare l’attività di centinaia di muscoli per garantire movimenti armoniosi ed efficaci.

Ecco un classico esempio: un bambino allunga la mano per prendere un bicchiere d’acqua. Per il cervello, questa è un’operazione complessa. Innanzitutto, deve localizzare l’oggetto nello spazio: dove si trova il bicchiere, a quale distanza, con quale angolazione. Poi deve calcolare la traiettoria del braccio per evitare ostacoli.

Inoltre, il cervello prepara la mano — la apre proprio sulla larghezza del bicchiere. Quindi attiva i flessori delle dita con precisione — non troppo debolmente, per non farlo cadere, non troppo forte, per non schiacciarlo.

Infine, deve mantenere il bicchiere in verticale per evitarne il rovesciamento.

Dunque, solo per bere un sorso d’acqua, al cervello serve integrare una serie di informazioni sull’oggetto: il suo peso, la fragilità, la presa. Tutto questo è racchiuso in un programma motorio, che noi adulti eseguiamo in modo automatico, senza riflettere sulla complessità dei processi neurofisiologici coinvolti.

Il programma motorio umano consiste in una serie di comandi base e sottoprogrammi di correzione che garantiscono l’esecuzione del movimento, tenendo conto dei segnali afferenti correnti e delle informazioni provenienti da altre aree del SNC.

La cronologia della maturazione psicofisiologica determina lo sviluppo dell’attività percettiva, del linguaggio e delle operazioni cognitive. Come osservato dallo psicologo E. Lenneberg, il bambino inizia a parlare proprio quando raggiunge un determinato stadio di maturità fisica.

Scheda biografica: Eric H. Lenneberg (1921–1975) — psicologo e linguista americano di origine tedesca, uno dei fondatori della psicolinguistica e della neurolinguistica moderna. Noto soprattutto per i suoi studi sullo sviluppo del linguaggio infantile. Nell’opera fondamentale «Biological Foundations of Language» (1967) propose la teoria del periodo critico per l’acquisizione del linguaggio, sostenendo che la capacità di apprenderlo è biologicamente programmata e strettamente connessa alla maturazione del sistema nervoso. Sottolineò il ruolo dei meccanismi neurofisiologici nel processo di sviluppo linguistico. Le sue idee influenzarono significativamente la comprensione del legame tra biologia e linguaggio.

La maturazione morfofunzionale di organi e sistemi è caratterizzata da un andamento disomogeneo nelle diverse fasi ontogenetiche, il che si riflette in cambiamenti quantitativi e qualitativi. I cambiamenti qualitativi includono la comparsa di novità nella morfologia, nell’attività bioelettrica e nel comportamento.

Trasformazioni strutturali intensive avvengono nel periodo prenatale e nella prima infanzia. Durante lo sviluppo, il bambino attraversa sia fasi di rallentamento della maturazione biologica, sia periodi di accelerazione — gli scatti di crescita. Ad esempio, lo scatto puberale nell’adolescenza è legato all’intensa secrezione dell’ormone della crescita, che influisce sullo sviluppo di ossa e muscolatura, spiegando il repentino aumento dell’altezza e il mutamento delle proporzioni corporee.

Lo scatto puberale coinvolge pressoché tutti gli organi e i tessuti, ma in misura diversa. L’andamento di parametri come la statura può essere valutato mediante curve di crescita.

L’eterocronia dello sviluppo implica una velocità di maturazione differenziata tra i sistemi dell’organismo. Tuttavia, poiché l’organismo funziona come un sistema integrato, le differenze nei ritmi di maturazione non devono comprometterne il funzionamento armonioso. Il problema della sincronizzazione tra accrescimento e altri processi ai diversi livelli dell’individualità rimane irrisolto. Si suppone che un ruolo chiave nella sincronizzazione spetti al SNC e al sistema endocrino, sebbene i meccanismi dettagliati di questo processo richiedano ancora uno studio approfondito e mirato.

Nella psicofisiologia dello sviluppo esistono i fenomeni dell’accelerazione e della ritardazione. Questi fenomeni rappresentano deviazioni dagli indici di sviluppo tipici, caratteristici di una parte significativa dei rappresentanti di specifici gruppi di età e sesso.

L’accelerazione è definita come lo sviluppo fisico accelerato e la formazione precoce dei sistemi funzionali dell’organismo in bambini e adolescenti. Le sue cause sono ritenute: il mutamento della struttura nutrizionale, il miglioramento delle condizioni igieniche, l’aumento del carico informativo, le influenze socio-culturali e altri fattori. L’accelerazione influisce anche sui ritmi della maturazione sessuale — gli adolescenti di oggi si sviluppano più rapidamente dei loro coetanei di 30—50 anni fa.

Si distingue un’accelerazione epocale e una intragruppo. Quella epocale è caratteristica di intere generazioni — ad esempio, il suo picco si è osservato negli anni Sessanta-Settanta del XX secolo. Negli anni Ottanta il processo si è stabilizzato, mentre dagli anni Novanta sono comparsi segni del fenomeno opposto — la decelerazione, o ritardazione dello sviluppo.

La ritardazione costituisce un rallentamento dei ritmi di maturazione fisica. Le cause delle fluttuazioni di massa tra accelerazione e ritardazione non sono state ancora completamente comprese; esiste l’ipotesi di un loro carattere ciclico, legato all’influenza di fattori esogeni (ad es. l’attività solare) o endogeni.

Anche la formazione delle proprietà psichiche avviene in modo disomogeneo. L’eterocronia della formazione della personalità si sovrappone all’eterocronia della maturazione biologica, creando un effetto di non contemporaneità nello sviluppo dei diversi sistemi. Ciò conduce a dissociazioni: ad esempio, tra una crescita fisica accelerata e un ritardo nello sviluppo psichico o sessuale, o, al contrario, tra uno sviluppo fisico rallentato e una maturazione psichica anticipata.

Nella ritardazione si osserva un rallentamento generale dello sviluppo, compresa la maturazione sessuale, di 2—3 anni rispetto alle medie. I bambini con ritardazione attraversano tutti gli stadi dello sviluppo, ma in ritardo, il che può accompagnarsi a un ritardo nello sviluppo psichico e a difficoltà nell’adattamento sociale e nell’apprendimento.

I conflitti tra bambini e adulti spesso sorgono a causa della discrepanza con le norme di sviluppo attese: un bambino fisicamente maturo, ma psichicamente immaturo, incontra difficoltà di adattamento.

L’età anagrafica non riflette sempre il reale livello di sviluppo, il che sottolinea le differenze individuali.

Il ritmo di maturazione è una caratteristica variabile. Nel corso della vita, periodi di accelerazione possono alternarsi a fasi di rallentamento, e viceversa. Queste peculiarità sono adeguatamente descritte dal concetto di «traiettoria individuale di sviluppo», che critica i rigidi schemi del concetto di «norma di sviluppo» ed enfatizza la variabilità dei processi ontogenetici.

Una regolarità dell’ontogenesi è anche il processo di invecchiamento, che si conclude con la morte dell’organismo. Con la morte si conclude il percorso di vita dell’uomo. La questione di ciò che avvenga alla coscienza umana al di là del completamento fisiologico della vita rimane un mistero, oggetto di riflessione filosofica e, per alcuni, di fede. La scienza continua a indagare i meccanismi stessi della vita e della sua fine.

Come misurare lo stato psicofisiologico?

L’amore non si misura con il righello.

Si può misurare solo qualcosa di concreto, corporeo, vivente e fisico. Certo, si possono misurare determinati organi che svolgono un ruolo importante nello stato d’amore, ma l’amore in sé, ahimè, non è misurabile.

Possiamo forse conoscere le dimensioni del cervello di una persona? Possiamo determinare il tempo che impiega per risolvere un compito complesso o vedere quali aree cerebrali si attivano durante la ricerca della soluzione?

Prendiamo il cervello di un bambino: è un meccanismo molto complesso e per di più privo di istruzioni. Le ricerche e gli studi psicofisiologici aiutano oggi gli scienziati a capire: perché a due anni il bambino urla ostinatamente «no!» persino all’offerta di una caramella, e a sette anni comincia all’improvviso a chiedere «perché?» e assedia tutti quelli intorno con le sue domande. Comprendere come il cervello, la sua struttura biologica, interagisca con la psiche, che ne rappresenta l’attività funzionale, permette di non leggere i fondi di caffè, ma di creare le condizioni ideali per il potenziamento di questo sistema.

Conoscere le sfumature di questi processi psicofisiologici è una risorsa straordinaria non solo per lo scienziato, ma anche per genitori ed educatori. La conoscenza e la comprensione dei processi psicofisiologici dell’organismo aiutano a trovare le chiavi per l’apprendimento e l’educazione, tenendo conto non solo dell’età, ma anche delle caratteristiche individuali: ad esempio, perché ai maschi spesso serve più movimento per assimilare i contenuti, mentre le femmine sviluppano precocemente le capacità di interazione sociale.

Ma come diagnosticare un sistema così complesso? Ad esempio, come valutare se il sistema limbico di un bambino è già maturo per l’ingresso a scuola? Lo sviluppo psicofisiologico non è un componente elettronico che si possa testare con un programma di valutazione prestazionale. Gli scienziati lo osservano indirettamente attraverso i riscontri dei test comportamentali: il bambino riesce a mantenere l’attenzione su un compito per più di 15 minuti? Sa riconoscere le emozioni sui volti altrui? Come reagisce all’insuccesso — con il pianto o tentando di risolvere il problema in modo diverso? Se sì, allora il sistema limbico, come centro delle emozioni e della motivazione, è probabilmente pronto per la maratona scolastica.

Con gli adulti è ancora più complicato. Il loro cervello è ormai completamente sviluppato, e spesso bisogna solo verificare che qualche processo non sia bloccato o rallentato. Per questo i psicofisiologi utilizzano un intero arsenale: dall’EEG, che rileva i ritmi elettrici cerebrali, ai test sulla velocità di reazione e sulla variabilità della frequenza cardiaca. Lo stress, tra l’altro, può rallentare il sistema psicofisiologico più di un malware che infetta un elaboratore.

Ad esempio, se la corteccia prefrontale di un adulto passa agevolmente da un compito all’altro, e l’amigdala non scatena il panico alla vista di una scadenza, si può concludere:

«maturità psicofisiologica: condizione stabile».

In breve, se l’educazione e l’apprendimento fossero un viaggio, la psicofisiologia dell’età ne sarebbe la mappa dettagliata. E questi strumenti — gli strumenti di valutazione dello sviluppo e degli stati psicofisiologici — sono affidabili, approvati dalla comunità scientifica e incredibilmente utili!

Nella psicofisiologia esistono metodi di ricerca che permettono di ottenere dati oggettivi sullo sviluppo umano.

I metodi di valutazione dei parametri funzionali includono un’ampia gamma di indagini.

Fin dalla scoperta dell’«elettricità animale» da parte di Luigi Galvani negli esperimenti sulle rane, lo studio dell’attività elettrica rimane un approccio chiave nell’indagine del sistema nervoso.

Scheda biografica: Luigi Galvani (1737–1798) — medico, anatomista e fisiologo italiano, uno dei fondatori della scienza dell’elettricità. Nacque a Bologna, dove insegnò medicina per tutta la vita presso l’ateneo locale. È noto soprattutto per i suoi esperimenti pionieristici sullo studio della contrazione muscolare sotto l’effetto dell’elettricità. Negli anni Ottanta del Settecento, conducendo esperimenti con zampe di rana dissezionate, osservò il fenomeno della contrazione muscolare al contatto con i metalli, che definì «elettricità animale». Questa scoperta gettò le basi dell’elettrofisiologia e ispirò Alessandro Volta nella creazione della prima fonte chimica di corrente — la pila voltiana. Il termine «galvanismo» ne ha immortalato il nome nella storia della scienza.

L’attività elettrica è il processo fondamentale del sistema nervoso, che garantisce la generazione dei potenziali d’azione e di riposo, il funzionamento degli ensemble neuronali e dell’intero cervello.

Oggi uno dei metodi principali è l’elettroencefalografia (EEG), che attraverso l’osservazione dei ritmi dell’attività elettrica cerebrale permette di valutarne lo stato funzionale.

L’EEG è un metodo di registrazione e analisi dell’attività bioelettrica complessiva, rilevata dalla superficie del cranio e dalle strutture profonde.

Condizioni di registrazione: L’EEG viene registrato mediante elettrodi applicati sul cuoio capelluto, connessi a apparecchiature di amplificazione.

La Federazione Internazionale di Elettroencefalografia ha adottato il sistema «10—20», in cui i punti di posizionamento degli elettrodi sono determinati da specifiche misurazioni craniche (ad esempio, la distanza tra la radice del naso e la protuberanza occipitale).

Le aree sono designate da lettere:

— F — frontale;

— O — occipitale;

— P — parietale;

— T — temporale;

— C — solco centrale.

I numeri dispari corrispondono all’emisfero sinistro, quelli pari all’emisfero destro. CZ designa il vertice del cranio.

L’EEG rileva sia alterazioni strutturali che reversibili nel cervello.

Ritmi principali:

— ritmo Alfa (8–13 Hz, 5–100 µV): registrato nelle aree occipitale e parietale in stato di riposo;

— ritmo Beta (14–30 Hz, 2–20 µV): associato alla concentrazione dell’attenzione, localizzato nella corteccia precentrale e frontale;

— ritmo Gamma (35–200 Hz, 2 µV): coinvolto nei processi sensoriali e cognitivi;

— ritmo Delta (0.5–4 Hz, 20–200 µV): si manifesta durante il sonno;

— ritmo Theta (4–7 Hz, 5–100 µV): caratteristico del sonno profondo e del carico mentale;

— i ritmi Mi, Kappa e Tau rientrano nella banda alfa;

— ritmo Sigma (14–17 Hz, 5–200 µV): si presenta nella transizione dalla sonnolenza al sonno profondo.

I metodi di analisi dell’EEG si dividono in:

— clinico (visivo): utilizzato per la diagnosi. Lo specialista valuta la conformità dell’EEG alla norma, il grado di deviazioni, i segni di lesioni cerebrali focali e la loro localizzazione;

— statistico: si basa sul presupposto della stazionarietà dell’EEG di fondo. Questo metodo permette di determinare l’emisfero dominante per una specifica attività e di identificare una stabile asimmetria interemisferica.

Le tecnologie moderne permettono di ottenere tomogrammi funzionali del cervello mediante la magnetoencefalografia (MEG). Questo metodo visualizza i campi magnetici generati dall’attività elettrica dei neuroni. Rispetto all’EEG, la MEG offre il vantaggio di una registrazione a distanza (non invasiva), ma è limitata alla rilevazione dei soli campi corticali, mentre l’EEG cattura segnali da tutte le strutture cerebrali.

La realizzazione di «sezioni» cerebrali artificiali è resa possibile dall’introduzione della tomografia a emissione di positroni (PET) e della risonanza magnetica (MRI). La PET utilizza isotopi emitter di positroni a decadimento ultrarapido, che fungono da marker, permettendo di misurare il flusso sanguigno cerebrale regionale e il metabolismo del glucosio/ossigeno in specifiche aree cerebrali.

Tra i metodi di registrazione indiretta dello stato funzionale del SNC rientrano le misurazioni di parametri vegetativi, ad esempio la risposta galvanica cutanea (RGC). Questa metodica è impiegata nel funzionamento del poligrafo, dove vengono registrate le variazioni della RGC, del ritmo cardiaco e della respirazione. Sulla base di questi dati, gli specialisti traggono conclusioni sull’attendibilità delle dichiarazioni. Ingannare il poligrafo è estremamente difficile, poiché le reazioni fisiologiche, come la sudorazione in situazioni di ansia, sono controllate dal sistema nervoso autonomo e non si prestano a un controllo cosciente.

Oltre alla RGC, il poligrafo registra i parametri del sistema cardiovascolare mediante elettrocardiografia (ECG). Le alterazioni dell’ECG riflettono non solo l’attività cardiaca, ma anche, in modo mediato, l’attività funzionale cerebrale. Durante la registrazione vengono monitorati il polso, la pressione arteriosa e altri parametri del sistema cardiovascolare, garantendo una valutazione completa dello stato psicofisiologico.

L’oculografia è un metodo per registrare i movimenti oculari. Si distinguono diversi tipi fondamentali di attività oculomotoria:

— tremore (piccole oscillazioni ad alta frequenza con un’ampiezza di 20—40 secondi d’arco);

— deriva (lenti e fluidi spostamenti del bulbo oculare);

— microsaccadi (movimenti rapidi della durata di 10—20 ms con un’ampiezza di 2—50 primi d’arco);

— macrosaccadi (scatti volontari dello sguardo con un’ampiezza da 40 primi d’arco a 60 gradi durante l’esplorazione visiva degli oggetti);

— movimenti d’inseguimento (accompagnamento fluido con lo sguardo di un oggetto in movimento).

L’elettro-oculografia (EOG) è una tecnica di registrazione dell’attività oculomotoria, basata sulla misurazione del potenziale corneo-retinico. Quando il bulbo oculare ruota, la disposizione spaziale dei poli elettrici cambia, e questo viene rilevato dallo strumento. La rappresentazione grafica di queste variazioni forma l’elettro-oculogramma.

I movimenti oculari, in particolare gli spostamenti verticali e le reazioni di ammiccamento, creano evidenti artefatti sull’EEG. Pertanto, nella pratica psicofisiologica, condurre ricerche EEG senza una registrazione parallela dell’elettro-oculogramma è considerato metodologicamente scorretto. I protocolli moderni di ricerca neurofisiologica includono obbligatoriamente il monitoraggio EOG per filtrare gli artefatti oculari e garantire l’affidabilità dei dati ottenuti.

Immaginate di trovarvi in un caffè, e al tavolo accanto siede quel tal soggetto con un espresso perfettamente preparato e uno sguardo sognante. Come determinare se la vostra presenza nel suo campo visivo è uno stimolo che provoca una reazione vegetativa positiva, o se sta semplicemente ammirando il disegno sulla sua tazzina?

Conduciamo un piccolo… studio spontaneo di scienza naturale.

Invece di far cadere un tovagliolo o chiedere casualmente «è libera questa sedia?», agite da professionisti. Proponetegli gentilmente di partecipare a una ricerca sulla «percezione degli stimoli visivi nell’abitante metropolitano contemporaneo». Suona autorevole e non suscita sospetti, a meno che non sia un laureato in psicologia.

Mostrategli una serie di immagini: vostre foto mescolate a immagini di gattini, pizza, Sherlock Holmes e altri oggetti convenzionalmente piacevoli. Importante: le vostre foto devono risalire a periodi diversi e essere scattate da diverse angolazioni — per purezza sperimentale.

Quali parametri e con quali metodi possiamo studiare nel corso di questo esperimento? Grazie all’oculografia possiamo tracciare il movimento delle sue pupille. Si è soffermato sulla vostra foto più a lungo che sulla pizza? Eccellente. Interesse biologico rilevato. Grazie all’EEG possiamo analizzare: se nel suo cervello si verifica un picco di ritmi alfa alla vista della vostra immagine. Se sì — il suo subconscio vi sta già inserendo in un contesto romantico. E la RGC ci darà informazioni sulle condizioni delle sue mani e rileverà la sudorazione dei palmi. Oh! Con la vostra foto l’indicatore va fuori scala? O gli piacete, o si è ricordato di non aver staccato il ferro da stiro. Ma questi sono dettagli.

Se, in base a tutti i parametri, il soggetto mostra una deviazione statisticamente significativa dalla norma alla presentazione della vostra immagine — congratulazioni! L’ipotesi «lui è il mio ragazzo» è confermata. In caso contrario, non disperate. Forse è solo affamato e tutta la sua attenzione è stata catturata dalla pizza sul tavolo. Ripetete l’esperimento dopo che avrà mangiato un cornetto.

A proposito, quando condurrete questo esperimento, ricordate che l’autore di questo libro non si assume responsabilità per gli sguardi strani del barista e per l’improvviso desiderio del soggetto di chiamare un’ambulanza alla vista di una persona agghindata di elettrodi.

Nell’arsenale dei psicofisiologi esistono anche altri metodi. È possibile monitorare i mutamenti dello stato psicofisiologico non solo strumentalmente e nell’immediato.

Uno dei metodi chiave nella psicofisiologia dell’età è il metodo delle sezioni trasversali (o trasversale), che consente di coprire con le indagini un’ampia fascia d’età in tempi brevi.

Questo approccio garantisce il confronto delle caratteristiche di persone di età diverse e la formazione di un quadro socio-anagrafico delle reazioni a specifici assunti teorici. L’età dei soggetti funge da principale punto di riferimento, tuttavia il metodo richiede un’attenta equiparazione dei campioni per numerosi parametri, incluso il più significativo — l’età biologica.

Nella pratica, in un ampio gruppo di bambini di età diverse si misurano parametri fondamentali: somatometrici (statura, peso, circonferenza cranica e toracica) e fisiometrici (forza muscolare della mano e della schiena, capacità vitale polmonare, frequenza cardiaca, ecc.). Successivamente, questi parametri vengono mediati per gruppi di età e sesso per creare standard dei parametri anatomo-fisiologici di sviluppo.

Il metodo del monitoraggio individuale, noto anche come longitudinale o metodo delle sezioni longitudinali, implica lo studio prolungato degli stessi soggetti per tracciarne la dinamica evolutiva. Questo approccio fu introdotto in fisiologia dell’età da V. M. Bechterev.

Scheda biografica: Vladimir Michajlovič Bechterev (1857–1927) — eminente psichiatra, neuropatologo e fisiologo russo, fondatore dell’Istituto di Ricerca Psico-Neurologico di Pietrogrado. Pioniere della riflessologia e creatore di una teoria sulla connessione tra processi psichici e meccanismi fisiologici.

In tali ricerche vengono spesso modellati processi e stati psichici, nonché tipi di attività, ad esempio: il pensiero, e vengono monitorati parametri elettrofisiologici. L’obiettivo è individuare le regolarità generali della maturazione e le peculiarità legate all’età nel funzionamento dei sistemi fisiologici, in quanto prerequisiti dello sviluppo psichico.

Esistono inoltre ricerche empiriche differenziale-diagnostiche. Ad esempio, lo studio indipendente degli aspetti psicologici e fisiologici, con una successiva analisi complessa in una determinata fase. A titolo illustrativo, si può citare il confronto dell’attività bioelettrica cerebrale in bambini che seguono un programma standard e in bambini che seguono un programma di stimolazione dello sviluppo psichico.

La valutazione periodica delle funzioni psicofisiologiche in entrambi i gruppi permette di stimare l’influenza di un’istruzione aggiuntiva sulla maturazione biologica e psicologica. Di fatto, si tratta di un esperimento formativo con gruppi di controllo e sperimentali.

La Mappa del Sistema Nervoso

Parliamo di una cosa seria, con un’aria intelligente e importante.

Il sistema nervoso è un complesso di strutture dell’organismo che garantisce l’integrazione dell’attività di tutti gli organi e sistemi, il funzionamento dell’organismo come un tutto unico e la sua costante interazione con l’ambiente esterno. Esso reagisce a stimoli esterni e interni, percependo informazioni dall’ambiente, analizzandole ed elaborandole. Sulla base dei dati processati, il sistema nervoso genera risposte e coordina le funzioni dell’organismo.

La base strutturale del sistema nervoso è il tessuto nervoso, composto da neuroni e cellule gliali, nonché dalle membrane del midollo spinale e dell’encefalo. L’unità funzionale fondamentale è il neurone con i suoi prolungamenti, dotato di alta eccitabilità e della capacità di condurre rapidamente impulsi nervosi.

Se immaginiamo il nostro organismo come uno Stato dalla struttura complessa, il sistema nervoso è il suo apparato di comando e comunicazione. E, come qualsiasi esercito che si rispetti, possiede una gerarchia ben definita.

Il sistema nervoso centrale (SNC) è una sorta di Comando Centrale. La sua sede è nascosta al sicuro dietro le ossa robustissime del cranio e della colonna vertebrale — è l’edificio più sorvegliato dell’organismo. Al suo interno, sotto forma di encefalo e midollo spinale, risiede l’alto comando — aggregati di neuroni. Loro detestano la confusione, prendono decisioni cruciali: «alza la mano!», «corri!», «memorizza questa poesia!» e diramano ordini in ogni angolo del corpo.

Il sistema nervoso periferico (SNP) è l’esercito di addetti alle comunicazioni, corrieri e agenti sul campo.

Sono loro ad assicurare un collegamento ininterrotto tra il Comando Centrale e le province più remote dell’organismo — che sia il mignolo del piede o la punta della lingua.

I nervi sono i cavi e le linee di trasmissione lungo cui corrono i messaggi da trasmettere.

I gangli nervosi sono i centri di smistamento locali, che possono risolvere problemi semplici sul posto, senza disturbare i generali del Comando Centrale.

E i plessi nervosi sono i grandi nodi di commutazione, dove le informazioni vengono smistate e reindirizzate.

Il lavoro ferve 24 ore su 24: la comunicazione viaggia in entrambe le direzioni. I nostri recettori, come agenti segreti, riferiscono costantemente al Comando Centrale del SNC informazioni cruciali: «Il dito si è scottato con la tazza!». Il Comando Centrale analizza i dati in un lampo e invia immediatamente l’ordine: «Ritira subito la mano!». E tutto ciò avviene in frazioni di secondo.

Quando un bambino piccolo maneggia con abilità un cucchiaio, la pappa e contemporaneamente guarda i cartoni animati, ricordatevi che è il risultato del lavoro impeccabile del Comando Centrale interno del sistema nervoso centrale e dei suoi innumerevoli addetti alle comunicazioni del sistema nervoso periferico, che lavorano senza pause pranzo.

Il sistema nervoso periferico è formidabile! Ha addirittura due divisioni:

— la divisione afferente (sensitiva), che trasmette l’eccitazione dai recettori al SNC;

— la divisione efferente (motoria), che conduce gli impulsi dal SNC agli organi effettori (muscoli, ghiandole, vasi).

I recettori sensoriali sono formazioni specializzate, in grado di percepire e trasformare l’energia degli stimoli esterni. Gli organi di senso rappresentano complessi di recettori e strutture accessorie, che formano le sezioni periferiche dei sistemi sensoriali.

Il sistema nervoso somatico è la parte del SNP che controlla l’attività della muscolatura volontaria (striata).

Il sistema nervoso vegetativo (autonomo) regola il funzionamento degli organi interni, innervando la muscolatura liscia e controllando i processi metabolici dell’organismo.

Il sistema nervoso simpatico costituisce una divisione del sistema nervoso vegetativo, la cui attività è finalizzata all’intensificazione del metabolismo energetico negli organi e nei tessuti.

Il sistema nervoso parasimpatico è una parte del sistema nervoso vegetativo, il cui funzionamento è orientato alla riduzione del metabolismo energetico e al potenziamento di quello plastico negli organi e nei tessuti.

Il sistema nervoso metasimpatico è un componente del sistema nervoso vegetativo, che garantisce meccanismi propri di regolazione delle funzioni di alcuni organi.

Il sistema nervoso, insieme al sistema endocrino, realizza una regolazione interconnessa dell’attività dell’intero organismo e delle sue reazioni ai mutamenti delle condizioni dell’ambiente interno ed esterno.

La composizione cellulare del sistema nervoso comprende neuroni, cellule neurosecernenti e cellule gliali. Il neurone è l’unità strutturale del sistema nervoso, specializzata nella trasmissione di informazioni.

Il neurone è caratterizzato da una forma specifica e dalla capacità della membrana esterna di generare impulsi nervosi. Il neurone possiede una sinapsi, che serve a trasmettere informazioni tra i neuroni. Ogni neurone è composto da un corpo cellulare (pirenoforo) e da prolungamenti che da esso si dipartono: assoni e dendriti.

Il corpo del neurone (soma o pirenoforo) contiene il nucleo con i cromosomi, i ribosomi che effettuano la biosintesi proteica, l’apparato di Golgi, responsabile del trasporto di sostanze e della modificazione chimica dei prodotti degli organelli.

È importante notare: le cellule nervose non si rigenerano solo in un caso — quando il corpo del neurone (soma) è completamente distrutto, e l’intera cellula muore insieme ad assoni e dendriti.

L’assone è una fibra di grandi dimensioni che si diparte dal corpo cellulare e termina con ramificazioni — i dendriti.

La lunghezza degli assoni varia da pochi millimetri a un metro.

Gli assoni più lunghi, fino a 1,2 m nell’uomo e oltre 30 m nella balena, appartengono ai motoneuroni del midollo spinale e ai neuroni sensoriali che raggiungono gli arti. Gli assoni più corti e sottili, che misurano solo frazioni di millimetro, con un diametro di 0,1–0,2 µm, sono caratteristici degli interneuroni della corteccia cerebrale, che garantiscono l’elaborazione locale delle informazioni.

L’insieme degli assoni forma le connessioni tra il sistema nervoso centrale e quello periferico.

Alcune cellule nervose possiedono la capacità di neurosecrezione: si tratta di neuroni specializzati che producono e secernono nei liquidi dell’organismo sostanze biologicamente attive (neuroormoni), che sono trasportate dal flusso sanguigno e influenzano vari organi e sistemi.

In base al numero di prolungamenti, i neuroni si classificano in:

— unipolari (un solo prolungamento);

— bipolari (due prolungamenti);

— multipolari (tre o più prolungamenti).

Il segnale generato da un neurone e trasmesso lungo l’assone è un impulso elettrico che realizza la comunicazione intercellulare. Gli impulsi elettrici tra i neuroni possono essere paragonati a un dialogo tra operatori di comunicazioni che utilizzano il codice Morse: «Primo, primo! Qui secondo, mi ricevi?». L’altro neurone risponde: «Secondo, vi ricevo! Segnale acquisito, ritrasmetto!».

E ogni neurone riceve connessioni da centinaia e migliaia di altri neuroni, formando reti d’interazione complesse. L’intera attività cerebrale si basa sul trasferimento d’informazioni attraverso questi circuiti neurali.

L’insieme di tutte le connessioni tra i neuroni del sistema nervoso è detto connettoma. Non è un semplice insieme di collegamenti, bensì una mappa complessa delle interconnessioni neurali. Mentre nei vermi i connettomi sono relativamente standardizzati, negli esseri umani sono unici e individuali. Lo studio dei connettomi è la scienza dei connettomi (connettomica).

Scheda biografica: Sebastian Seung (n. 1968) — neuroscienziato americano di origine coreana, professore alla Princeton University. Autore del libro di divulgazione «Connettoma. Come il cervello ci rende quelli che siamo» (2012), pioniere nel campo della ricerca sulle connessioni neurali.

Il neurone è ricoperto da una membrana plasmatica (plasmalemma), composta da tre strati: due lipidici e uno proteico. I componenti proteici sono immersi totalmente o parzialmente nella matrice lipidica. Entrambi i componenti si trovano in uno stato fluido.

Il termine «sinapsi» (dal greco synapsis — unione, connessione) fu introdotto per la prima volta dal fisiologo inglese C. Sherrington nel 1897 per designare i contatti funzionali tra i neuroni.

Scheda biografica: Charles Scott Sherrington (1857–1952) — scienziato britannico, premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina nel 1932. Fondatore della neurofisiologia moderna, autore di lavori fondamentali sull’attività integrativa del sistema nervoso.

Le sinapsi si distinguono per struttura, finalità funzionale, meccanismo di trasmissione del segnale e localizzazione. In base al modo di conduzione dell’impulso, si distinguono due tipi principali: sinapsi chimiche e sinapsi elettriche.

Qui, come nella società umana, esistono due metodi radicalmente diversi per recapitare un messaggio: sussurrarlo velocemente all’orecchio o inviare una lettera ufficiale con un corriere.

La sinapsi elettrica è un canale ristretto per i sussurri. Immaginate due vicini che vivono in appartamenti molto, molto stretti. Lo spazio fra le loro membrane è di soli 5 nanometri — è 4000 volte più sottile di un capello umano! Per chiacchierare, non devono neppure gridare — si sono scavati dei canalicoli, i canali di comunicazione (connessoni), attraverso cui l’impulso elettrico salta istantaneamente, come una scintilla. È una comunicazione veloce ma primitiva: «Allarme! Passa parola!». Solo velocità e niente movimenti superflui.

La sinapsi chimica è paragonabile all’invio di una lettera con corriere. Qui la distanza è più consistente — ben 20—50 nm. È come vivere in case diverse. Per trasmettere il segnale, il neurone mittente, che è presinaptico, non può semplicemente urlare — deve impacchettare il messaggio in una busta chimica — il neurotrasmettitore, che è conservato in vescicole in un deposito speciale — il bottone sinaptico.

Quando arriva la «lettera» — l’impulso elettrico, le vescicole si aprono e il neurotrasmettitore-corriere attraversa a nuoto la fessura. Dall’altra parte lo attende il neurone destinatario, detto postsinaptico, che sulla membrana possiede speciali «recettori» — i canali chemio-sensibili. Loro non capiscono il linguaggio dell’elettricità, ma decifrano perfettamente i messaggi chimici. Ricevuto il messaggio, si aprono e innescano un nuovo impulso.

A proposito, i neuroni possono comunicare praticamente con qualsiasi cosa:

assone con dendrite — una classica comunicazione gerarchica «capo — subordinato»;

assone con assone — è quando un corriere intercetta un altro e sussurra: «Non consegnare la lettera, ho già trasmesso tutto!» e avviene l’inibizione del segnale;

dendrite con dendrite — scambio di informazioni tra vicini;

assone con corpo cellulare — un ricorso diretto alla sede centrale, scavalcando tutte le istanze intermedie.

Il cervello umano è come una metropoli gigantesca con diversi tipi di comunicazione: in alcune zone una comunicazione rapida ma primitiva, in altre un sistema di invio messaggi complesso ma preciso, con corrieri chimici. E tutto funziona affinché voi, in questo momento, possiate leggere questo testo e sorridere.

In base alla funzione, le sinapsi si dividono in inibitorie ed eccitatorie; in base alla morfologia — in neuroneuronali, neurosecernenti e neuromuscolari. Un neurone di solito utilizza un solo tipo di neurotrasmettitore in tutte le sue terminazioni. Il terminale è la parte finale dell’assone con l’estremità sinaptica, che entra in contatto con le cellule bersaglio.

La neuroglia (o glia) è l’insieme delle cellule accessorie del tessuto nervoso, che costituiscono circa il 40% del volume del SNC.

Scheda biografica: Rudolf Virchow (1821–1902) — scienziato tedesco, fondatore dell’anatomia patologica moderna. Coniò il termine «neuroglia» nel 1846. Autore di lavori fondamentali sulla teoria cellulare («ogni cellula deriva da una cellula»).

Le cellule gliali circondano i neuroni, formando con essi stretti contatti strutturali. La loro quantità nel tessuto nervoso supera approssimativamente di dieci volte il numero delle cellule nervose. Le cellule della neuroglia si suddividono in macroglia e microglia.

Le cellule della macroglia svolgono funzioni di sostegno, separazione, trofismo e secrezione. I neuroni sono, certamente, i famosi attori sul palcoscenico del cervello, mentre le cellule della macroglia, ahimè, sono gli eroi non riconosciuti dietro le quinte. Non compaiono nei titoli di testa e non trasmettono impulsi, ma senza di loro lo spettacolo si fermerebbe all’istante. Sono una squadra multifunzionale che fa di tutto: dalle pulizie e dal supporto alla costruzione di vie di comunicazione ad alta velocità.

I principali «ruoli» in questa squadra:

— ependimociti — gli addetti alla circolazione dei fluidi dei ventricoli cerebrali. Questi tipi tappezzano le cavità interne del cervello, come un bar accogliente lungo il canale spinale. Servono il flusso del liquido cefalorachidiano — il fluido cerebrale che nutre e protegge i neuroni. Si può dire che badano a che gli «ospiti» non rimangano mai senza da bere;

— astrociti — la squadra edile e il servizio di pronto intervento. Con i loro raggi-prolungamenti sostengono i neuroni, come supporti strutturali che reggono un elemento fondamentale. Ma il loro talento principale è trasformarsi in «idraulici» cerebrali in caso di traumi: formano rapidamente tessuto cicatriziale per rattoppare i danni. Se un neurone cade — gli astrociti accorrono già con il kit di pronto soccorso e le impalcature;

— oligodendrociti — gli addetti all’isolamento delle fibre. Questi lavoratori instancabili producono la mielina — l’isolante grasso per le fibre nervose. Immaginate che l’assone di un neurone sia un cavo, e gli oligodendrociti lo avvolgono con decine di strati di pellicola isolante. Grazie a loro, gli impulsi non «disperdono il segnale» e sfrecciano a 100 m/s — come se il vostro cervello fosse passato da una connessione lenta a una connessione veloce.

Insieme, questi elementi della squadra della macroglia creano le condizioni ideali per il lavoro dei neuroni: li nutrono, puliscono dopo di loro, offrono sostegno e garantiscono persino una comunicazione ad alta efficienza.

Scheda biografica: Il’ja Il’ič Mečnikov (1845–1916) — biologo russo, premio Nobel nel 1908. Fondatore dell’embriologia evolutiva, creatore della teoria della fagocitosi e dell’immunità cellulare.

La microglia costituisce una classe specializzata di cellule gliali del SNC, che svolge una funzione fagocitaria. Queste cellule sono localizzate nella sostanza grigia e bianca, attivandosi in caso di danni cerebrali. Trasformandosi in fagociti, si spostano con movimento ameboide, distruggendo agenti infettivi e neuroni danneggiati.

La fagocitosi è il processo di cattura e digestione di particelle solide da parte delle cellule. Sebbene la prima descrizione del fenomeno appartenga allo scienziato canadese W. Osler (1875), la scoperta fondamentale del ruolo della fagocitosi nell’immunità e nell’infiammazione fu opera di I.I. Mečnikov, che ne tracciò l’evoluzione negli animali superiori e nell’uomo.

Scheda biografica: William Osler (1849–1919) — medico canadese, uno dei fondatori della medicina moderna. Autore di opere fondamentali sulla pratica clinica, per primo descrisse il fenomeno della fagocitosi nel 1875.

La priorità storica nello studio della fagocitosi come fenomeno immunologico spetta a I.I. Mečnikov, i cui lavori ottennero riconoscimento mondiale.

Istruzioni per il midollo spinale

Il midollo spinale è un cordone di circa 45 cm di lunghezza nell’uomo e 42 cm nella donna. Rappresenta la porzione più antica del sistema nervoso centrale, che ha conservato una struttura segmentaria in tutti i vertebrati. Simile a una corda annodata, il midollo spinale è suddiviso in 31—33 segmenti, ciascuno dei quali è collegato a una specifica parte del corpo.

Da ciascuno di questi segmenti si dipartono le radici anteriori e posteriori.

Convenzionalmente, il midollo spinale è suddiviso in cinque regioni:

— cervicale (segmenti: C1-C8);

— toracica (segmenti: Th1-Th12);

— lombare (segmenti: L1-L5);

— sacrale (segmenti: S1-S5);

— coccigea (segmenti: Co1-Co3).

Nella struttura del midollo spinale si distinguono la sostanza grigia e la sostanza bianca.

La sostanza grigia — un aggregato di cellule nervose con fibre efferenti e afferenti — in sezione trasversale ricorda una farfalla. Al suo centro decorre il canale centrale. Si distinguono i corni anteriori e posteriori della sostanza grigia, e nella regione toracica anche i corni laterali.

La capacità del midollo spinale di realizzare reazioni motorie è determinata dall’interconnessione dei neuroni nella sostanza grigia. I motoneuroni sono situati nei corni anteriori, gli interneuroni nei corni posteriori e nella zona intermedia.

Le terminazioni dei neuroni sensitivi, afferenti, entrano attraverso le radici posteriori e terminano sugli interneuroni. Gli assoni di alcune fibre sensitive formano vie ascendenti e discendenti, connettendosi con altri livelli del sistema nervoso.

A livello dei segmenti cervicali, tra i corni anteriori e posteriori, e dei segmenti toracici superiori, tra i corni laterali e posteriori, nella sostanza bianca adiacente al grigio, è situata la formazione reticolare del midollo spinale — una rete di neuroni che garantisce l’integrazione e la modulazione degli impulsi nervosi.

La formazione reticolare costituisce l’elemento principale dell’organizzazione del nostro midollo spinale, paragonabile a un centro di coordinamento. Si estende dal midollo spinale all’encefalo intermedio, collegando diversi reparti del SNC come una torre che unisce vari quartieri di una città.

In questa struttura la attività è continua: qui convergono i segnali da tutti i sistemi sensoriali — dall’udito al tatto. È un vero e proprio centro di integrazione, dove le informazioni non solo si accumulano, ma vengono elaborate, filtrate e smistate.

Si può immaginare un centro di controllo operativo che decide: svegliarvi per un rumore intenso o ignorare suoni abituali.

I prolungamenti dei neuroni della formazione reticolare si muovono verso l’alto e il basso, veicolando messaggi a diversi reparti cerebrali. Alcuni livelli ricevono segnali eccitatori: «Svegliati! Attenzione!», altri — inibitori: «Rilassati, puoi dormire ancora». E tutto ciò avviene sotto il controllo della corteccia cerebrale.

Nei livelli più bassi del midollo spinale sono localizzate funzioni vitali essenziali:

— segmenti C8-Th2: il centro del riflesso pupillare;

— segmenti T1-T5: il centro di controllo cardiaco;

— segmenti T2-T4: il centro della salivazione;

— segmenti T5-L3: il controllo renale.

Non dobbiamo dimenticare la componente parasimpatica nella regione sacrale (S2-S4). Quest’area regola il funzionamento della vescica, delle sezioni distali del grosso intestino e degli organi genitali, garantendo un equilibrio funzionale.

Il midollo spinale assolve funzioni riflesse e di conduzione. I riflessi si suddividono in:

— riflessi somatici (propriocettivi, viscerocettivi, cutanei di protezione);

— riflessi viscerali;

— riflessi vegetativi.

I riflessi degli arti si classificano in base a:

— natura della risposta: flessori, estensori, ritmici, posturo-tonici;

— numero di commutazioni sinaptiche: mono- e polisinaptici.

I riflessi monosinaptici costituiscono le reazioni spinali più semplici, provocate da un rapido stiramento del muscolo. Parallelamente all’esecuzione dei propri atti riflessi, le strutture neuronali del midollo spinale partecipano alla realizzazione di processi complessi, governati da varie sezioni dell’encefalo. Questo controllo può essere diretto, attraverso vie discendenti che contattano immediatamente i motoneuroni, e indiretto, attraverso interneuroni che formano brevi connessioni intersegmentali.

Per vie di conduzione si intendono gruppi di fibre nervose, unite da una comune struttura e funzione. Esse garantiscono la connessione tra diverse sezioni del midollo spinale e dell’encefalo. La funzione di conduzione si realizza mediante tratti discendenti e ascendenti. Di importanza critica è la capacità del midollo spinale di condurre impulsi nervosi attraverso la sostanza bianca, costituita da fibre che formano queste vie.

Tutte le fibre delle vie di conduzione iniziano da neuroni dello stesso tipo e terminano su neuroni che svolgono funzioni identiche. In base alle caratteristiche funzionali, si distinguono fibre associative, commissurali e proiettive: afferenti ed efferenti. Le fibre commissurali connettono aree funzionalmente omogenee delle due metà opposte del midollo spinale.

Le fibre proiettive collegano il midollo spinale con le sezioni sovrastanti del SNC, formando le principali vie di conduzione. Le vie ascendenti conducono impulsi dai recettori, suddividendosi in vie della sensibilità esterocettiva, propriocettiva e interocettiva. Le vie discendenti trasmettono impulsi dalle strutture cerebrali ai nuclei motori, che garantiscono le risposte agli stimoli.

Tra le principali vie sensitive (ascendenti) di innervazione si annoverano:

— il fascicolo gracile di Goll;

— il fascicolo cuneato di Burdach;

— i tratti spinotalamici laterale e ventrale;

— i tratti spinocerebellari dorsale e ventrale.

La Torta Montata nella Scatola Cranica

Dunque, siamo giunti alla struttura dell’encefalo. Esso occupa quasi interamente la cavità cranica, come una torta montata che sia stata cotta così compatta da non lasciare spazio neanche per una briciola. Il suo peso varia da 1,1 a 2 kg — come due pacchi di zucchero, ma molto più intelligente.

Questa sorta di torta nella nostra scatola cranica non è semplice, bensì multistrato e leggermente umida — dopotutto, galleggia nella sua stessa glassatura di liquido cefalorachidiano, accuratamente impacchettata nella pellicola trasparente delle meningi. E all’interno ha anche delle bolle d’aria — i ventricoli — dove questo stesso liquido viene prodotto.

Dalla torta sporgono, all’esterno, 12 paia di «candeline» — i nervi cranici. Non sono solo decorativi: ogni coppia si protende verso una specifica area del corpo, come un filo di una ghirlanda natalizia. Esistono persone specializzate che conducono ricerche studiando le caratteristiche anatomiche dell’organismo. Di solito queste persone si trovano negli obitori e sono chiamate patologi. Una professione affascinante, per un mortale.

Ebbene, sono proprio i patologi ad avere l’opportunità di studiare il cervello umano sezionandolo, come una torta, in parti.

L’encefalo è composto da cinque parti: il midollo allungato (bulbo), il cervello posteriore, il cervello medio, il diencefalo e il telencefalo. Questi ultimi due sono spesso raggruppati sotto il nome di prosencefalo (cervello anteriore).

Il midollo allungato (bulbo) è la parte inferiore, che confina con il midollo spinale. Contiene numerosi nuclei e vie di conduzione: nuclei sensitivi (acustici, vestibolari, gustativi, interocettivi e propriocettivi), nuclei motori per l’innervazione di testa, volto e collo, nonché nuclei vegetativi che regolano l’attività delle ghiandole salivari e degli organi delle cavità toracica e addominale. Grazie a nuclei specifici e alla formazione reticolare, il midollo allungato partecipa a riflessi vegetativi, somatici, gustativi, acustici e vestibolari, inclusi quelli protettivi: vomito, starnuto, tosse, lacrimazione e chiusura delle palpebre. Qui sono localizzati i centri del respiro, della salivazione e il centro vasomotore.

Il cervello posteriore è situato tra il cervello medio e il midollo allungato ed è composto dal ponte di Varolio e dal cervelletto. Il cervelletto regola la postura, il tono muscolare, l’equilibrio, la coordinazione sensomotoria dei movimenti e partecipa al controllo delle funzioni viscerali. La sua influenza si realizza attraverso i nuclei del cervello medio e del midollo allungato, nonché tramite i motoneuroni del midollo spinale.

Le ricerche dell’accademico L.A. Orbeli hanno dimostrato che la stimolazione del cervelletto provoca reazioni vegetative: alterazione del diametro pupillare, innalzamento della pressione arteriosa. Esperimenti sugli animali mostrano che la rimozione del cervelletto conduce a gravi deficit motori: atonia — indebolimento del tono muscolare, astenia — affaticabilità rapida, e astasia — perdita della capacità di contrazioni muscolari coordinate.

Negli animali con questi disturbi, la coordinazione dei movimenti è alterata: andatura barcollante, movimenti goffi. Dopo un certo periodo dalla rimozione del cervelletto, tutti questi sintomi si attenuano parzialmente, ma non scompaiono completamente neppure dopo diversi anni. I deficit funzionali conseguenti alla rimozione del cervelletto vengono compensati grazie alla formazione di nuovi collegamenti di riflesso condizionato nella corteccia cerebrale.

Scheda biografica: Levon Abgari Orbeli (1882–1958) — fisiologo sovietico, accademico dell’Accademia delle Scienze dell’URSS, uno dei fondatori della fisiologia evolutiva. Allievo di I.P. Pavlov. Dal 1943 al 1950 — vicepresidente dell’Accademia delle Scienze dell’URSS. Le sue opere principali sono dedicate allo studio del sistema nervoso autonomo, alla fisiologia degli organi di senso, alla fisiologia evolutiva. Sviluppò la teoria della funzione adattativo-trofica del sistema nervoso simpatico. Fondatore e primo direttore dell’Istituto di Fisiologia Evolutiva e Biochimia I.M. Sechenov. Vincitore del Premio Stalin (1941).

Nella corteccia cerebellare sono situate le aree uditiva e visiva. Si adottano diversi approcci per suddividere il cervelletto nelle sue strutture. Dal punto di vista funzionale e filogenetico, può essere suddiviso in tre grandi parti:

— il cervelletto antico (archicerebello);

— il cervelletto vecchio (paleocerebello);

— il cervelletto nuovo (neocerebello).

Il cervelletto antico (archicerebello) è la parte filogeneticamente più antica, che nell’uomo include il lobo flocculonodulare e parzialmente il verme. Questa struttura è strettamente connessa all’apparato vestibolare e forma connessioni reciproche con i nuclei vestibolari e reticolari del tronco encefalico. Grazie a questi collegamenti, questa parte partecipa al mantenimento dell’equilibrio corporeo, alla coordinazione dei movimenti oculari e del capo, regolando il tono della muscolatura assiale. Lesioni a quest’area possono causare un’alterazione della coordinazione delle contrazioni muscolari, conducendo a un’andatura atassica e al nistagmo.

Il cervelletto vecchio (paleocerebello) è composto dal lobo anteriore e da parte del lobo posteriore. Riceve informazioni organizzate in modo somatotopico attraverso le vie spino-cerebellari e partecipa alla regolazione del tono muscolare, controllando i movimenti degli arti e della muscolatura assiale. Deficit in questa parte conducono a disturbi della coordinazione simili a quelli causati da lesioni del cervelletto nuovo.

Il cervelletto nuovo (neocerebello), rappresentato dal lobo posteriore degli emisferi, è la parte più estesa nell’uomo. Riceve segnali da numerose aree della corteccia cerebrale, come riflesso dal suo nome alternativo — cerebrocervelletto. Questa parte modula gli impulsi dalla corteccia motoria, partecipando alla pianificazione e regolazione dei movimenti degli arti. Ciascuna metà del cervelletto nuovo elabora i segnali provenienti dalle aree motorie controlaterali della corteccia, che controllano gli arti ipsilaterali, garantendo la regolazione dell’attività motoria sullo stesso lato del corpo.

La rimozione del cervelletto causa alterazioni dell’attività cardiovascolare, della respirazione, della motilità e della secrezione gastrointestinale. Nel cervelletto sono presenti proiezioni viscerali degli organi interni. In caso di lesioni cerebellari, nell’uomo come negli animali, si osservano tre sintomi principali: riduzione del tono muscolare — atonia, debolezza muscolare — astenia, e compromissione della capacità di mantenere contrazioni sostenute — astasia.

L’atonia nell’uomo, come negli animali, si manifesta con una diminuzione del tono muscolare, accompagnata da debolezza e affaticabilità accentuata della muscolatura.

L’astasia è caratterizzata dall’alterata capacità dei muscoli di produrre contrazioni sostenute, che si manifesta con movimenti oscillatori e tremori. Il tremore più marcato si osserva nella fase iniziale e finale del movimento, compromettendo significativamente l’attività motoria finalizzata.

Nei pazienti con danno o asportazione del cervelletto, si sviluppa un caratteristico disturbo dell’andatura — l’atassia. L’andatura atassica è contraddistinta da gambe divaricate e movimenti balistici eccessivi. Tuttavia, dobbiamo ricordare la plasticità dei sistemi cerebrali: negli individui che hanno subito un trauma cerebellare, col tempo può svilupparsi un’efficace compensazione funzionale a carico della corteccia cerebrale. Questo meccanismo compensatorio è possibile grazie alla presenza di connessioni bilaterali tra corteccia e cervelletto.

Il cervelletto coordina il lavoro dei muscoli. In sua assenza, l’intera orchestra muscolare continua a suonare, ma senza coordinazione — ogni musicista suona al proprio ritmo, creando una cacofonia di movimenti. Ma, con il tempo, la corteccia cerebrale impara ad assumersi parzialmente le funzioni del cervelletto, ripristinando l’armonia.

Il cervello medio è un antico centro visivo, situato anteriormente al ponte di Varolio. La sua struttura comprende due parti: i peduncoli cerebrali e il tettum (corpi quadrigemini). Le funzioni del cervello medio sono estremamente varie: i nuclei del tettum servono da centri per i riflessi di orientamento, regolando complesse reazioni motorie a stimoli sonori e luminosi improvvisi. Qui si chiude anche l’arco del riflesso pupillare, che garantisce la costrizione della pupilla in condizioni di luce intensa. I nuclei dei peduncoli cerebrali partecipano alla regolazione e alla distribuzione del tono muscolare tra i diversi gruppi muscolari.

Il diencefalo, che occupa una posizione intermedia tra il cervello medio e il telencefalo, è composto dal talamo e dall’ipotalamo. Queste strutture svolgono funzioni chiave nell’integrazione delle informazioni sensoriali e nella regolazione dei processi vegetativi dell’organismo.

Il talamo (detti anche talami ottici) è una struttura pari che occupa la maggior parte del diencefalo. Esso forma connessioni bilaterali con il midollo spinale, la formazione reticolare del tronco encefalico, l’ipotalamo, i nuclei della base e la corteccia cerebrale.

Essendo connesso a tutte le parti del SNC, il talamo partecipa all’elaborazione degli stimoli sensoriali diretti verso la corteccia, regola il ciclo «veglia-sonno» e gioca un ruolo cruciale nei processi di memorizzazione. Lesioni al talamo possono causare amnesia anterograda, tremore agli arti a riposo (che scompare durante i movimenti volontari) e sono altresì associate a una rara malattia — l’insonnia familiare fatale.

Si tratta di una malattia ereditaria incurabile, in cui il paziente muore inevitabilmente per insonnia. Ad oggi sono note solo 40 famiglie colpite da questa patologia. Il medico Ignazio Roiter osservò la morte consecutiva di due parenti della moglie per insonnia. Studiando documenti d’archivio, scoprì casi analoghi nella storia della famiglia. Nel 1983, quando si ammalò il fratello minore delle sorelle decedute, Roiter documentò i sintomi in dettaglio e, dopo la morte del paziente, inviò il cervello per la ricerca negli Stati Uniti. Alla fine degli anni ’90 fu identificata la mutazione genetica responsabile della malattia.

Scheda biografica: Ignazio Roiter (n. 1943) — neurologo italiano, noto per il suo contributo allo studio delle malattie ereditarie rare. È celebre soprattutto per la descrizione, nel 1979, dell’insonnia familiare fatale — una rara malattia da prioni che conduce all’esito letale a causa della totale mancanza di sonno. Roiter fu il primo a documentare i casi clinici di questa malattia in una famiglia dei suoi parenti, il che permise in seguito di identificare la mutazione genetica (nel gene PRNP) responsabile del suo sviluppo. I suoi lavori hanno contribuito alla comprensione del ruolo dei prioni nei processi neurodegenerativi.

L’ipotalamo è un’antica parte del diencefalo, che svolge un ruolo chiave nel mantenimento della costanza dell’ambiente interno e garantisce l’integrazione delle funzioni dei sistemi vegetativo, somatico ed endocrino.

Nell’ipotalamo si distinguono due zone funzionalmente diverse: la zona ergotropica e la zona tropotropica. Nella zona ergotropica sono localizzati i centri superiori del sistema nervoso simpatico. Quest’area comprende le regioni posteriore e laterale dell’ipotalamo, e la sua attivazione provoca effetti somatici quali midriasi (dilatazione pupillare), aumento della pressione arteriosa, tachicardia, cessazione della peristalsi intestinale.

Alla stimolazione della zona tropotropica si osservano segni di attivazione del sistema nervoso parasimpatico, finalizzati al recupero e alla conservazione delle risorse dell’organismo.

Il ruolo funzionale dell’ipotalamo consiste nell’essere un importante centro integrativo delle funzioni vegetative, somatiche ed endocrine. È responsabile dell’attuazione di complesse reazioni omeostatiche, è un anello cruciale della termoregolazione: le sezioni anteriori dell’ipotalamo regolano i processi di dispersione del calore. L’attivazione di quest’area provoca vasodilatazione cutanea, aumento della sudorazione, incremento dell’intensità respiratoria.

Alla stimolazione di varie zone dell’ipotalamo possono insorgere complessi comportamentali, che includono componenti motorie, vegetative e ormonali. L’ipotalamo partecipa alla regolazione del comportamento sessuale. La stimolazione di zone nell’ipotalamo posteriore e nel fascio mediale del prosencefalo provoca sensazioni di gioia e piacere.

L’ipotalamo gioca un ruolo importante nel garantire la corretta periodicità delle funzioni legate alla riproduzione. Processi tumorali nella regione ipotalamica possono causare pubertà precoce, alterazioni del ciclo mestruale, impotenza e altre disfunzioni.

È degno di nota che l’ipotalamo partecipi alla regolazione del comportamento aggressivo. Nelle sezioni anteriori dell’ipotalamo è situato il centro della «falsa rabbia»: in esperimenti, la sua stimolazione provocava negli animali posture di minaccia, ringhio, sibili, estensione degli artigli. Queste reazioni erano accompagnate da manifestazioni vegetative — tachicardia, midriasi — ma non erano dirette verso un oggetto specifico. Il centro della «vera rabbia» si trova nella sezione ventromediale.

L’ipotalamo partecipa all’alternanza dei cicli di sonno e veglia: la stimolazione di alcune zone dell’ipotalamo mediale induce uno stato simile al sonno. Inoltre, l’ipotalamo mantiene l’equilibrio idrosalino: nella sua parte posteriore sono situati neuroni che svolgono una funzione osmocettrice. Essi si attivano in seguito a variazioni della pressione osmotica del sangue e innescano un complesso di reazioni finalizzate a eliminare la sensazione di sete.

L’ipotalamo regola l’attività dell’ipofisi. Le cellule neurosecretorie di queste strutture formano il sistema ipotalamo-ipofisario — un’unione unica, che svolge sia funzioni nervose che endocrine.

Il sistema è composto dal peduncolo ipofisario, che ha origine nella regione ventromediale dell’ipotalamo, e da tre lobi dell’ipofisi: anteriore (adenoipofisi), posteriore (neuroipofisi) e intermedio. L’attività di tutti i lobi è controllata dall’ipotalamo tramite speciali cellule neurosecretorie, che secernono ormoni di rilascio (releasing hormones), nonché gli ormoni del lobo posteriore — ossitocina e vasopressina.

L’ossitocina induce un senso di appagamento, riduce l’ansia e crea una sensazione di tranquillità accanto al partner.

Ricerche condotte all’Università di Zurigo (2005—2008, sotto la direzione di E. Fehr) hanno dimostrato il legame tra l’ossitocina e l’aumento della fiducia e la riduzione della paura nelle relazioni interpersonali. Ciò ha permesso di supporre che l’ormone influisca sui centri cerebrali responsabili del comportamento e delle reazioni emotive.

Scheda biografica: Ernst Fehr — economista svizzero, professore di microeconomia e ricerche sperimentali all’Università di Zurigo. Nato nel 1956. Noto per i suoi lavori nel campo della neuroeconomia e della psicologia sociale. Le sue ricerche (2005—2008) sull’influenza dell’ossitocina sulla fiducia e sul comportamento sociale sono diventate un classico nelle scienze interdisciplinari. Vincitore del Premio Marcel Benoist (2008), membro della National Academy of Sciences degli Stati Uniti.

A causa della somiglianza strutturale con la vasopressina, l’ossitocina può ridurre leggermente la diuresi. In alcuni animali stimola l’escrezione di sodio da parte dei reni, mentre negli esseri umani dosi elevate possono causare iponatriemia. L’ossitocina e i suoi recettori sono stati individuati nel cuore dei roditori, dove possono partecipare allo sviluppo embrionale dei cardiomiociti, sebbene la loro assenza non conduca a insufficienza cardiaca.

In determinate condizioni, l’ossitocina sopprime indirettamente la secrezione dell’ormone adrenocorticotropo (ACTH) e del cortisolo, manifestando proprietà di antagonista della vasopressina.

È particolarmente interessante l’effetto dell’ossitocina sulla sfera psico-emotiva. Essa induce un atteggiamento benevolo verso gli altri, accresce la fiducia nelle parole altrui, ma solo all’interno delle relazioni endogruppo — l’atteggiamento verso gli estranei non cambia, un fenomeno noto come altruismo parrocchiale. L’ormone è di importanza cruciale per la formazione del legame madre-figlio subito dopo il parto, e la sua concentrazione influisce sulle manifestazioni dell’autismo.

Ricerche sugli uomini (M. C. Kosfeld, 2010) hanno mostrato che l’ossitocina migliora la capacità di riconoscere lo stato d’animo dall’espressione facciale, potenzia il contatto visivo e aumenta la propensione a fidarsi — a volte in modo eccessivo (la fiducia persiste anche dopo un inganno). Curiosamente, negli uomini che hanno ricevuto ossitocina, associazioni spiacevoli non diminuiscono l’attrattiva dei volti — a differenza di quanto avviene nei gruppi di controllo.

L’influenza dell’ossitocina si manifesta in un aumento selettivo della sensibilità a segnali positivi socialmente significativi. Essa accresce la ricettività a stimoli importanti per stabilire relazioni amichevoli e sessuali. Alcuni studi hanno confermato che l’ormone riduce l’egoismo e rafforza la «solidarietà endogruppo», senza peraltro provocare ostilità intergruppo.

Esperimenti con l’ossitocina sui ratti sono stati condotti da numerosi ricercatori nel corso della seconda metà del XX secolo e all’inizio del XXI. I lavori più significativi includono:

Prime ricerche (anni ’70-’80):

— Cort Pedersen e Arthur Prange dell’Università del North Carolina (USA): fornirono le prime prove del ruolo dell’ossitocina nel comportamento materno e nell’attaccamento nei roditori;

— Thomas Insel e Larry Young: una serie di esperimenti sui topi delle praterie negli anni ’90, che dimostrò come l’ossitocina sia cruciale per la formazione di legami monogami e per il comportamento parentale.

Ricerche sul coraggio e il comportamento sociale (anni 2000—2010):

— Peter Nephew e Ross Young: esperimenti che mostrarono una riduzione dell’ansia e un aumento del coraggio sociale in ratti maschi dopo la somministrazione di ossitocina;

— Valery Grinevich e il gruppo del Centro Tedesco per la Ricerca sul Cancro (DKFZ): studio dei circuiti neurali dell’ossitocina che influenzano lo stato emotivo e le interazioni sociali.

Le ricerche includevano la somministrazione di ossitocina sintetica o di bloccanti dei suoi recettori, seguita dall’osservazione del comportamento (reazioni verso la prole, interazione con i partner, livello d’ansia in test come il «campo aperto»). Questi lavori hanno gettato le basi per la comprensione del ruolo dell’ossitocina nel comportamento sociale dei mammiferi, uomo incluso.

Gli esperimenti sui ratti hanno dimostrato che, sotto l’influenza dell’ossitocina, i maschi dopo l’accoppiamento mostrano maggiore calma e coraggio. Lo stesso ormone è responsabile della formazione dell’attaccamento nelle femmine di mammifero, categoria a cui appartiene anche l’essere umano, verso la propria prole.

Per quanto riguarda la vasopressina, essa regola l’escrezione di acqua da parte dei reni, insieme ai peptidi natriuretici e all’aldosterone. Il suo effetto finale è la ritenzione di liquidi nell’organismo, l’aumento del volume del sangue circolante (ipervolemia) e la diluizione del plasma (iponatriemia con ridotta osmolarità). Nel cervello, la vasopressina partecipa alla regolazione del comportamento aggressivo e si ritiene sia coinvolta nei meccanismi della memoria.

L’arginina-vasopressina gioca un ruolo chiave nel comportamento sociale: nella ricerca del partner, negli istinti paterni negli animali e nella manifestazione dell’amore paterno negli uomini. Nelle arvicole delle praterie (a differenza dei loro cugini di montagna e di prateria) la stretta monogamia è determinata proprio dalle peculiarità dell’espressione di questo ormone. Teoricamente, un’aumentata espressione dei recettori della vasopressina nel cervello potrebbe favorire la formazione della fedeltà coniugale.

Il telencefalo è la parte più elevata dell’encefalo, che ha raggiunto la massima complessità nei primati, uomo incluso. È composto da sostanza bianca con nuclei interni e da uno strato superficiale di sostanza grigia — la corteccia cerebrale. L’area della corteccia umana è di circa 1600 cm².

La corteccia cerebrale, essendo filogeneticamente la parte più recente, garantisce l’elaborazione delle informazioni sensoriali, la formazione di comandi motori e l’integrazione di forme complesse di comportamento. Essa ricopre la superficie degli emisferi con numerosi solchi di varia profondità ed estensione, tra i quali si trovano le circonvoluzioni. Si distinguono cinque aree principali: frontale, occipitale, temporale, parietale e insulare.

Il 95% della corteccia cerebrale è costituito dalla neocorteccia — l’area dei centri sensitivi e motori superiori, nonché delle aree associative, responsabili delle funzioni psichiche più complesse. La tipica neocorteccia ha una struttura a sei strati: strato molecolare, granulare esterno, piramidale esterno, granulare interno, piramidale interno e strato multiforme. I neuroni di ciascuno strato possiedono una morfologia caratteristica e funzioni specializzate. Il quarto strato riceve principalmente i segnali dal talamo, mentre il tratto cortico-spinale è formato dagli assoni del quinto strato.

Funzionalmente, le diverse aree della corteccia sono rigorosamente specializzate. Il lobo occipitale rappresenta i centri visivi: qui i segnali visivi, dopo aver attraversato il talamo, vengono analizzati — dal riconoscimento di linee e figure geometriche all’identificazione di volti, lettere e ideogrammi.

Sulla base delle caratteristiche citoarchitettoniche, la corteccia è suddivisa nelle aree di Brodmann.

Scheda biografica: Korbinian Brodmann (1868–1918) — neurologo tedesco, autore della mappa delle aree citoarchitettoniche della corteccia cerebrale. Nel 1909 pubblicò un lavoro sulla suddivisione della corteccia in 52 aree strutturali, basata sull’organizzazione cellulare. La sua classificazione rimane fondamentale nelle neuroscienze.

Come si forma il sistema nervoso

La forma originaria del sistema nervoso di tutti gli animali è la rete nervosa diffusa. Nel corso dell’evoluzione, da essa si è formata prima una struttura tubulare, e in seguito il midollo spinale e l’encefalo. Le principali direzioni di sviluppo di tutti i tipi di sistema nervoso sono: la centralizzazione dei suoi elementi, e la cefalizzazione: lo sviluppo dell’encefalo e dei gangli cefalici.

Nell’ontogenesi dei vertebrati, il sistema nervoso si sviluppa dall’ectoderma — dalla piastra midollare dorsale, che si trasforma nel tubo neurale.

Le cellule precursori dei neuroni sono chiamate neuroblasti. La loro maturazione è associata alla crescita dei prolungamenti e alla formazione di connessioni sinaptiche. Anche le cellule gliali hanno i loro precursori — gli spongioblasti.