Il  cervello  tra  determinismo  e  plas1cità    

Alberto  Oliverio  Università  di  Roma  Sapienza  

Alla  ricerca  del  rapporto  stru5ura-­‐funzione  

Broca  e  Wernicke:  aree  motorie  e  sensoriali  del  linguaggio  

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Paul  Broca  (1824  -­‐  1880)   Carl  Wernicke  1848-­‐1905  

Antonio Damasio, il caso Phineas Gage e la corteccia frontale Damasio, Antonio (1994) Descartes' Error: Emotion, Reason, and the Human Brain. Putnam Publishing. New York

Joseph LeDoux e l’amigdala

10  Frontal lobes and happiness

Aree cerebrali (Brodmann) coinvolte nei giudizi morali personali e impersonali. Dilemmi personali: aree associate all’emozione e cognizione sociale (corteccia prefrontale mediale, cingolato posteriore e solco temporale superiore. Dilemmi impersonali: aree cognitive e ragionamento astratto (corteccia dorsolaterale prefrontale (BA46) e il lobo parietale inferiore (BA7/40)

Giudizi                                                                  personali   Giudizi  impersonali  

Greene  et  al.  2004  

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Determinismo morfogenetico: il controllo motorio degli arti della salamandra.

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Input periferici e mancato adeguamento centrale: la rotazione dei globi oculari nella rana.

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17 C.H. Harris

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Arricchimento ambientale: modifiche nervose e comportamentali. Gli esperimenti di Rosenzweig, Kretch e Diamond

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Gli studi di Hubel e Wiesel sulla corteccia visiva

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Le informazioni periferiche inducono modifiche strutturali nel cervello: i “barili” e la loro rappresentazione corticale.

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Input periferici e strutture centrali: l’esercizio induce modifiche corticali.

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Riparazione di danni corticali nel corso delle fasi precoci dello sviluppo: gemmazione ed emissione di collaterali. Gli esperimenti di emisferectomia.

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NGF e crescita dendritica.

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Plasticità e esperienza

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L’abituazione - o assuefazione - a uno stimolo che si ripete nel tempo rappresenta la forma più semplice di apprendimento o di registrazione di un’esperienza. Questi cambiamenti sono possibili grazie a forme di plasticità delle sinapsi e circuiti nervosi.

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Brain  imaging  e  quadri  conceNuali.    Il  processo  di  frammentazione  del  cervello  e  della  mente  è  stato  accentuato  dalle  tecniche  di  indagine.  Spesso  si  dà  scarsa  importanza  alla  ricerca  di  correlazioni  tra  le  diverse  aree.  

Oggi si tende molto spesso a individuare e descrivere moduli che vengono spesso presentati come degli invarianti, i componenti di base del cervello. Ciò tiene in scarso conto l’esistenza della plasticità nervosa (i mutamenti strutturali dovuti all’ambiente, esterno o interno che sia) e il ruolo dell’individualità. Lo stesso Michael Gazzaniga, un tempo fautore di rigidi ruoli dei due emisferi, ha sottolineato nel i rischi di una generalizzazione sul cervello basata su un ristretto numero di casi. Questo stesso concetto è evidenziato da un grande storico della medicina, Jack Pressman, che ha sottolineato la variabilità degli effetti di una stesso intervento o lesione: “Poiché ogni individuo, sostiene Pressman, è costituito da una singolare combinazione di fisiologia, identità sociale e valori personali, ogni paziente costituisce un esperimento unico”

Complessità  e  rischi  di  riduzionismo  cerebrale:      ●  Interazioni  ●  Individualità  ●  “Degeneranza”  ●  VersaVlità  funzionale  ●  PlasVcità    

Il  processo  di  frammentazione  del  cervello  e  della  mente  è  stato  accentuato  dalle  tecniche  di  indagine:  PET  e  NMR  hanno  prodoNo  un  immenso  catalogo  dei  “punV  caldi”  del  cervello.  Secondo  alcuni  esperV,  come  l’inglese  Karl  Friston,  questo  catalogo  è  simile  a  quello  compilato  da  Darwin  sugli  animali  di  tuNo  il  mondo.  Un  catalogo  della  specializzazione  funzionale  sarebbe  la  base  per  elaborare  una  teoria  unitaria  del  cervello  e  della  mente.  Ma  lo  stesso  Friston  indica  come  troppi  studi  non  fanno  alcun  riferimento  a  un  quadro  conceNuale,  a  un’architeNura  funzionale  del  cervello.  Non  si  dà  importanza  alla  ricerca  di  correlazioni  tra  le  diverse  aree.  

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Interazioni.    David  Hubel,  che  con  Torsten  Wiesel  ha  dato  il  via  agli  studi  sulla  “frammentazione”  del  cervello,  indica  nel  suo  libro  “Occhio,  cervello  e  visione”,  che  “la  straordinaria  tendenza  da  parte  del  cervello  a    traNare  separatamente  aNribuV  come  la  forma,  il  colore  e  il  movimento,  solleva  immediatamente  il  problema  di  come  tuNa  l’informazione  sia  alla  fine  unificata  per  consenVrci  di  avere  la  percezione,  per  esempio,  di  una  palla  rossa  che  rimbalza”.  

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Individualità.    Esiste  una  notevole  individualità  cerebrale.  Questo  conceNo  viene  soNolineato  da  un  grande  storico  della  medicina,  Jack  Pressman  che  ha  scriNo  una  storia  delle  lobotomie  indicando  come  lo  stesso  traNamento,  a  seconda  del  paziente,  possa  portare  a  benefici  o  a  danni.  “Poiché  ogni  individuo  è  cos2tuito  da  una  singolare  combinazione  di  fisiologia,  iden2tà  sociale  e  valori  personali,  ogni  paziente  cos2tuisce  un  esperimento  unico”    

P.  Thompson  et  al.  GeneVc  influences  on  Brain  structure.  Nature  2001    

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Hofer  et  al.  OrganizaVon  of  the  Human  TrichromaVc  Cone  Mosaic    Journal  of  Neuroscience,  October  19,  25,  2005.  

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Degeneranza.    Nella  teoria  dell’informazione  la  degeneranza  si  riferisce  ai  vari  elemenV  di  un  sistema  che  sono  stru<uralmente  diversi  (2  codoni  differenV  come  UCG  e  AGU)  ma  che  svolgono  la  stessa  funzione,  codificano  lo  stesso  aminoacido,  nel  caso  la  serina.  Più  in  generale  (Edelman  e  Tononi)  è  la  capacità  di  elemen2  stru<uralmente  diversi  di  un  sistema  di  organizzare  la  stessa  funzione  (è  diversa  dalla  ridondanza  che  è  realizzata  da  elemenV  idenVci).    Una  stru5ura,  un  comportamento?    La  sopravalutazione  dell’agvità  preponderante  di  una  specifica  struNura  o  la  sua  (errata)  associazione  a  un  determinato  compito  hanno  avuto  in  passato  la  conseguenza  di  portare  a  una  soNovalutazione  degli  altri  nodi  della  rete.    Esempi:  sorriso,  linguaggio  

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Il  conce(o  opposto  alla  degeneranza:    VersaVlità  funzionale  Uno  stesso  compito,  come  l’esecuzione  di  un  calcolo  aritme2co  o  la  soluzione  di  un  problema  matema2co,  viene  infa>  svolto  tramite  modalità  differen2.  Esempi  evoluzione  della  versaVlità  funzionale:  I  gangli  della  base:  dal  movimento  

alla  cognizione.    

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PlasVcità  

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Le neuroscienze ci dicono che siamo esseri umani perché abbiamo il cervello che abbiamo: un cervello che ha i suoi pregi e difetti, regole e condizionamenti, ma anche i suoi gradi di libertà.