In dettaglio pesi forme e misure
Il profilo del cervello
Il cervello è caratterizzato da una simmetria bilaterale e dal fatto che è suddiviso in un certo numero di regioni fondamentali, dotate di funzioni distinte.
Il modo più semplice per descrivere tutto questo è fare un disegno... C'è prima di tutto il midollo spinale, anch'esso simmetrico. Esso è composto da nervi che trasportano le informazioni al cervello e dal cervello, attraverso le cellule nervose, le unità fondamentali che vi descriverò più avanti.
Il midollo spinale è collegato a una struttura situata più in alto e chiamata tronco cerebrale. Il tronco cerebrale trasporta l'informazione proveniente dal midollo spinale ai centri superiori del cervello, in particolare a un'area denominata talamo.
Il talamo è il principale centro di comunicazione fra il midollo spinale e gli emisferi cerebrali, le strutture bilaterali situate davanti al midollo spinale.
Sempre al di sopra del tronco cerebrale si trova una struttura implicata nel coordinamento motorio, che si chiama cervelletto.
Queste diverse strutture contengono davvero in sé tutti i meccanismi neurali necessari all'azione. Potreste vederli anche se disegnassi un'immagine laterale invece che frontale. Qui vedete gli emisferi cerebrali, disegnati in tutta la loro estensione; qui il talamo, che ci conduce al tronco cerebrale e al midollo spinale; e qui sopra il cervelletto.
Le funzioni della corteccia cerebrale
Il cervello non è una struttura tutta uniforme, ma è anzi diviso primariamente in due parti simmetriche, gli emisferi destro e sinistro, connessi da una lamina di fibre nervose, chiamata corpo calloso.
A loro volta i due emisferi sono entrambi suddivisi in sotto-parti, denominate lobi. Ecco il lobo frontale, il lobo occipitale, il lobo temporale e il lobo parietale.
Ciascuno di questi lobi ha una funzione differente. Il lobo frontale, come oggi sappiamo, è associato alla pianificazione, alla strategia e all'azione. Il lobo parietale è implicato nella sensibilità, e in particolare nel tatto. Il lobo occipitale controlla la visione. Il lobo temporale si occupa sia delle emozioni, sia di alcuni aspetti della memoria.
Una delle cose affascinanti della neurobiologia è proprio il modo in cui si scopre la localizzazione di queste facoltà.
La frenologia
Ci sono voluti molti anni per comprendere che le nostre facoltà sono localizzate in certe regioni specifiche del cervello. La prima persona seria a tentare ciò fu lo scienziato viennese Franz Joseph Gall. All'inizio del XIX secolo, attorno al 1800, egli fu il primo a cercare di descrivere nei dettagli le suddivisioni del cervello, basandosi su un approccio sperimentale che oggi si chiama frenologia.
Gall era rimasto colpito dal fatto che i tratti intellettuali di certe persone sembrassero trovare una corrispondenza nella forma del loro cranio. Ad esempio, alcuni tra i più intelligenti dei suoi amici avevano una fronte particolarmente prominente. Gall aveva allora immaginato che tale prominenza fosse dovuta al fatto che l'intelligenza nel cervello fosse localizzata nella regione frontale, e che l'intensa attività intellettuale dei suoi amici avesse causato il maggiore sviluppo di questa regione del cervello, deformando così il cranio e rendendo la regione frontale più prominente.
L'approccio materialistico
Gall ha dato alle neuroscienze due contributi straordinari, che esercitano ancora una grande influenza sulla ricerca attuale. E' stato il primo ad affermare ciò che noi tutti pensiamo ancora oggi: che tutti i processi mentali sono localizzati in aree diverse del cervello, e che non c'è qualcosa di simile all'anima o allo spirito all'origine dell'attività mentale, ma che tutta l'azione mentale ha una base biologica. La sua è stata la prima concezione completamente materialistica delle funzioni mentali.
In secondo luogo Gall ha introdotto l'idea che le funzioni sono localizzate. Egli ha proposto localizzazioni di funzioni cerebrali in modo molto preciso, sostenendo che regioni specifiche controllassero funzioni molto elaborate, come la riservatezza, l'amore romantico, l'altruismo, la generosità eccetera, essendo ciascuna di esse associata a una parte diversa del cervello. Aveva costruito una cartografia del cervello nella quale le tendenze al possesso, a essere parsimoniosi o risparmiatori, tutte questi attributi collegati all'accaparrare, fossero raggruppati insieme, e che l'idealismo, l'esuberanza, la raffinatezza e il perfezionismo, tutti questi tratti di ordine superiore, fossero anch'essi localizzati nel cervello.
Noi parliamo con il cervello sinistro
Siamo rimasti fermi a questo stadio fino a circa il 1860, quando un grande neurologo francese, Paul Broca, riaprì la questione della localizzazione nel contesto della neurologia del linguaggio.
Broca fece la seguente cosa: egli si imbatté in un paziente con un insolito difetto di linguaggio. Questi problemi del linguaggio sono chiamati afasie. Sono delle malattie neurologiche che riguardano l'articolazione o l'espressione del linguaggio, generalmente dovute a incidenti di tipo vascolare. Questo paziente comprendeva perfettamente il linguaggio, ma era incapace di articolarlo, non riusciva a utilizzare il linguaggio per esprimersi.
Questo paziente era davvero molto affascinante, perché non era semplicemente affetto da un problema motorio del linguaggio: era in grado di fischiare e di cantare brevi brani di canzoni, ma non poteva articolare il linguaggio. E non era solo un problema di eloquio, poiché non poteva neanche più scrivere. Aveva completamente perso la facoltà di esprimersi con il linguaggio, nonostante fosse rimasto capace di comprenderlo.
Quando questo paziente morì e fu sottoposto ad autopsia, Broca scoprì qualcosa di molto interessante: questo paziente aveva una lesione... Ah! Disegno veramente male! Fatemi ricominciare da capo... Egli trovò una lesione nel lobo frontale. In seguito Broca scoprì altri sette pazienti con un difetto simile: tutti avevano difficoltà a esprimersi con il linguaggio, ma tutti lo comprendevano perfettamente. Al loro decesso, l'autopsia dimostrò che ciascuno di essi presentava la stessa identica lesione; e che in ciascuno di essi la lesione era localizzata nell'emisfero sinistro del cervello. Egli annunciò allora uno dei principi fondamentali delle neuroscienze, e cioè che noi parliamo con il nostro emisfero sinistro. La nostra capacità di esprimerci in modo preciso con il linguaggio è localizzata nel cervello sinistro. Dando prova di modestia, Broca denominò quest'area "area di Broca", nome col quale viene tuttora chiamata.
La rappresentazione del corpo
Tutto questo per alcuni costituì uno stimolo a riconsiderare l'idea della localizzazione corticale, e quindi, poco dopo questa scoperta, molte persone cominciarono a stimolare elettricamente la superficie della corteccia. E scoprirono che, sollecitando regioni diverse della corteccia, essi potevano indurre il movimento di diverse parti del corpo. Essi misero in luce una mappa sistematica del corpo umano: la superficie del corpo era proiettata sotto forma di omuncolo sulla superficie del cervello. E andando a stimolare l'area mediana, si muoveva dapprima la mano, poi la spalla, quindi la gamba, per ritrovare, alla fin fine, una rappresentazione completa del corpo, ivi compresa la bocca, qui sul lato. Si comprese così l'esistenza di una rappresentazione fisica di tutti i muscoli del corpo sulla superficie del cervello. Questa scoperta avvenne attorno al 1870, grazie al lavoro di Fritsch e Hitzig.
I moduli per la comprensione del linguaggio
Qualche anno più tardi un neurologo tedesco, Karl Wernicke, compì una seconda scoperta. Scoprì un paziente che presentava una lesione dell'area parieto-temporale, proprio dove il lobo parietale incontra quello temporale. Questo paziente aveva un difetto di linguaggio diverso da quello di Broca: i pazienti di Broca capivano, ma non riuscivano a esprimersi. Questo paziente, invece, era in grado di esprimersi, ma non capiva niente; quindi quello che diceva aveva ben poco senso.
Al momento dell'autopsia, Wernicke scoprì due cose interessanti: prima di tutto la lesione si trovava ancora una volta nell'emisfero sinistro, come è indicato qui, a livello del lobo parieto-temporale. Egli chiamò questa zona "area di Wernicke".
Il merito più grande di Wernicke, tuttavia, non si limita a questa scoperta, ma al fatto di aver combinato le scoperte proprie e quelle di Broca nello sviluppo di una teoria del linguaggio. Ecco l'enunciato: la corteccia occipitale è il luogo in cui l'informazione visiva entra nel cervello, mentre l'area temporale è il luogo d'entrata dell'informazione uditiva. Quando si sente qualcuno parlare, o quando si legge qualcosa, le informazioni entrano all'interno di sistemi sensoriali specifici e quindi vengono portate nell'area di Wernicke, dove sono tradotte in una sorta di codice neurale del linguaggio. Questo codice viene poi inviato all'area di Broca, attraverso una via nervosa nota come fascicolo arcuato. Successivamente, nell'area di Broca, le informazioni vengono tradotte in linguaggio, che può poi essere articolato e pronunciato.
Wernicke ha, dunque, ripreso l'idea della localizzazione delle funzioni e l'ha elaborata, in modo interessante e sofisticato, sostenendo che una funzione complessa come il linguaggio non è controllata da una sola regione, ma dalla combinazione di più regioni. Assistiamo qui, per la prima volta, allo sviluppo dell'idea dell'elaborazione distribuita e parallela, un'idea che oggi domina il campo delle neuroscienze cognitive.
E' l'ultimo grande mistero
Nel cervello ci sono molti sistemi che interagiscono gli uni con gli altri, al fine di produrre l'azione integrata della mente.
Questa va davvero considerata come la sfida più importante della biologia. E' l'ultimo grande mistero: abbiamo una buona conoscenza dello sviluppo, abbiamo una buona conoscenza del modo in cui funzionano le cellule e dei sistemi di cellule. Quello che non capiamo ancora sono i processi della mente.
La grande sfida della biologia del prossimo secolo sarà proprio questa. Esattamente come la cosmologia si chiede quale sia la struttura dell'universo, le neuroscienze cognitive si domandano quale sia la struttura della mente. Personalmente trovo questo secondo problema più interessante del primo. Ma ci sono molte persone che potrebbero non condividere la mia opinione.