Neuroscienze

Neuroscienze
Insieme di ambiti di ricerca concernenti lo studio del cervello in prospettive diverse e articolate: in connessione al comportamento, al filosofico mind-body problem, alle patologie neuropsicologiche, alla neuroanatomia e neurobiologia, agli ambiti citoarchitettonici ed embriologici e via dicendo. Le n. sono dunque uno spazio interdisciplinare di studio inerente anche i processi cognitivi nella loro localizzazione, nelle loro funzioni, nella modellizzazione. Il termine compare nel 1962, quando un neurofisiologo, Francis O. Schmitt, propone un progetto dal titolo Neurosciences Research Program, con lo scopo di coordinare le ricerche inerenti il sistema nervoso su più livelli (clinico-patologico, morfologico, anatomo-istologico, genetico-molecolare, chimico) e di rivendicarne l'unità epistemologica. Ma già quasi un secolo prima, nella seconda metà dell'Ottocento, lo studio dei rapporti fra mente e cervello iniziava ad essere affrontato in termini scientifici. In tale periodo si era venuto a creare uno spazio teorico nuovo e interdisciplinare caratterizzato, in primo luogo dai seguenti due tratti: la rinnovata importanza attribuita alla clinica ed ai dati da essa derivanti e l'assunto localizzazionistico quale paradigma di riferimento. Alcune discipline, in tale periodo, ridefiniscono il proprio impianto teorico e metodologico, altre ancora nascono ex novo (si pensi alla neuropsicologia e alla citoarchitettonica): in questo modo viene a formarsi un fecondo intreccio di conoscenze, di piani di analisi e di livelli di spiegazione che confluiscono in una rapida espansione del settore di studio dei rapporti tra cervello, mente e comportamento, ovvero delle n. modernamente intese. Dalla clinica provengono, ad esempio, una serie di dati che ben si sposa con l'interpretazione associazionistica del sistema nervoso (proposta in termini filosofici, sulla scia dell'empirismo anglosassone di origine lockiana e humeana, da Alexander Bain), con la scoperta di Bell e Magendie (1811, 1822) inerente la natura eminentemente sensoriale e motoria dei nervi spinali, e con l'ipotesi dei riflessi cerebrali proposta da Sechenov (1863). Secondo tale modello associazionistico, tanto le funzioni psichiche quanto il sistema nervoso vanno interpretati come associazioni di elementi sensoriali e motori: così si risolve la necessità, avvertita sempre più, di applicare un unico principio di funzionamento a tutto il sistema nervoso, dal midollo spinale, attraverso il tronco encefalico e gli organi sottocorticali, fino alla corteccia cerebrale, l'area cerebrale di più recente evoluzione e tipicamente umana. L'assunto localizzazionistico di una differenziazione funzionale delle aree cerebrali aveva mosso i primi passi già all'inizio dell'Ottocento con l'Organologia (o Frenologia) di Gall e del suo allievo Spurzheim (Gall e Spurzheim, 1810-1819). L'ipotesi frenologica, secondo cui il cervello è composto di organi possedenti ciascuno una propria specifica funzione — o meglio, facoltà — comportamentale autonoma e differenziata dalle altre, non godette però di prestigio al livello propriamente scientifico e fu ostacolata dai lavori del neurofisiologo francese Pierre Flourens. Lavori che condussero all'ipotesi — opposta rispetto al localizzazionismo — di equipotenzialità (e di ineccitabiltà) della corteccia, ultimo baluardo di un perdurante pregiudizio di origine cartesiana che tendeva a considerare la mente (ivi risiedente) come unitaria e globale. A partire dagli anni Sessanta dell'Ottocento, però, i dati clinici offrono le prime conferme sperimentali delle ipotesi di Gall. Così, il chirurgo e antropologo francese Pierre-Paul Broca, nel 1861, è il primo a localizzare, nel piede della terza circonvoluzione frontale sinistra, una specifica funzione cognitiva: la sede del linguaggio articolato, ovvero l'aspetto motorio del linguaggio verbale (che, se leso, dà luogo ad afasia motoria, o afasia di Broca). Oggi sappiamo che tutte le parti del cervello non hanno le stesse funzioni, ma che tutte le circonvoluzioni rappresentano non un singolo organo ma molti organi, e che ci sono vaste regioni distinte del cervello che corrispondono a regioni della mente (Broca, 1861). Nelle parole di Broca si avverte la rilevanza di scoperte di questo tipo per lo studio della mente e del cervello: un nuovo modo di guardare al loro rapporto, un nuovo modo d'indagarlo. Negli anni Settanta dell'Ottocento Fritsch ed Hitzig dimostrano l'eccitabilità della corteccia e la sua connessione con il movimento stimolando elettricamente le aree corticali anteriori del cane. I pregiudizi teorici che portavano a vedere nella corteccia la sede della mente, qualitativamente (ontologicamente, direbbe Cartesio) differente dal resto del sistema nervoso, cadono prepotentemente e al loro posto si verifica un'esplosione di ricerche sperimentali volte a scoprire la sede e le basi biologiche del pensiero. Negli stessi anni, ad esempio, Ferrier pubblica le prime mappe corticali su base sperimentale, rappresentazioni topografiche della localizzazione corticale delle varie funzioni sensoriali/motorie/cognitive (The Functions of the Brain è del 1876), la cui utilità si rivelerà non solo in campo teoretico ma anche neurochirurgico. Contemporaneamente, inizia a rivestire un interesse sempre maggiore anche la base strutturale delle aree cerebrali: nasce la citoarchitettonica, con i primi lavori di Betz (1874) e Bevan Lewis (1878); poi, nei primi del Novecento, si sviluppa sempre più chiaramente con i lavori di Campbell (1905), Brodmann (1909) e Oscar e Cecile Vogt (1919, 1926). Nell'ambito neurologico, Jackson (1835-1911) consolida il ridefinirsi degli assunti teorici, alla luce di ricerche concernenti l'epilessia, nelle quali giunge a ipotizzare, come chiave esplicativa del fenomeno noto come marcia jacksoniana (l'andamento delle convulsioni epilettiche), l'organizzazione somatotopica delle regioni corticali. Sulla scia dei lavori di Broca e poi di Wernicke, che nel 1874 localizza nel lobo temporale l'area cerebrale deputata alla comprensione del linguaggio verbale (che, se lesa, dà luogo al disturbo neuropsicologico noto come afasia sensoriale, o afasia fluente, o anche afasia di Wernicke), nasce in questo periodo anche la neuropsicologia, come ramo delle n. che si occupa dei processi cognitivi e, in particolare, degli effetti psicologici prodotti dalle lesioni cerebrali. Alla fine dell'Ottocento il paradigma localizzazionistico vede la sua età d'oro con il proliferare dei diagrammi, ovvero di modelli predittivi che consentono, a partire dai dati clinici, di dedurre quali sono le basi di determinate funzioni cognitive e, procedendo al contrario, quali connessioni tra di esse dovranno considerarsi danneggiate al comparire di determinati quadri patologici. A partire dal 1887, con gli studi Santiago Ramón y Cajal, è anche la teoria del neurone, con la quale si postula la natura discreta dei neuroni quali unità distinte e staccate l'una dall'altra, a dare ulteriore sostegno al paradigma localizzazionistico anche in ambito neurobiologico, morfologico ed embriologico. La teoria del neurone, contrapposta alla teoria olistica espressa nella sua versione matura da Joseph von Gerlach negli anni Settanta dell'Ottocento, viene completata dalla scoperta, compiuta nel 1897 da Sherrington, del modo in cui tali neuroni possono tra loro comunicare in quelle che dallo stesso Sherrington verranno denominate sinapsi (dal greco sinapsis, collegamento). Di qui la nascita di una serie di studi sulla trasmissione nervosa che porteranno alla scoperta della natura elettro-chimica dell'impulso nervoso e del ruolo svolto dai neurotrasmettitori. A partire dagli anni Venti del Novecento, l'ipotesi localizzazionistica sarà in parte accantonata per lasciare spazio a concezioni di stampo olistico (si pensi alla cosiddetta scuola noetica e alle ipotesi di Karl S. Lashley), per poi tornare vivamente alla ribalta. Wilder Penfield, utilizzando il metodo dell'elettrostimolazione, elabora nel 1957 il cosiddetto Homunculus sensoriale e motorio, una nuova mappa delle funzioni sensoriali e motorie di stampo localizzazionistico. Lo psicobiologo Roger Sperry, premio Nobel nel 1981 per le sue scoperte sulla specializzazione emisferica, indagando negli anni Quaranta la neurospecificità, produce, tramite il taglio del corpo calloso (un fascio di fibre nervose che collega i due emisferi cerebrali) in pazienti epilettici non trattabili farmacologicamente, i primi casi di pazienti split-brain (letteralmente cervello diviso). Con lo studio degli split-brain, si viene ulteriormente rinvigorendo l'ipotesi di suddivisione funzionale delle aree corticali e si ipotizza l'autonomia dei due emisferi: Sperry parla di due coscienze, dando inizio ad una serie di programmi di ricerca volti ad individuare le capacità dei due emisferi (si pensi alla presentazione tachistoscopica, all'ascolto dicotico o, ancora, al Wada Test). Un salto qualitativo nel paradigma localizzazionistico viene prodotto dagli studi del neuropsicologo russo Alexandr Lurjia, autore del concetto di sistema funzionale: le più complesse funzioni cognitive non sono, per Lurija, localizzabili in precise e circoscritte aree della corteccia, ma risiedono in circuiti di aree (deputate ciascuna ad un aspetto specifico della funzione generale) tra loro collegate e interdipendenti. Le funzioni mentali [] devono essere organizzate in sistemi di zone che lavorano in sincronia, ognuna delle quali svolge il suo ruolo in un sistema funzionale complesso, e che si possono localizzare in aree cerebrali completamente differenti e spesso molto distanti l'una dall'altra (Lurija, 1973). Un chiaro esempio di questa localizzazione connessionistica e dinamica è la funzione del linguaggio che, come abbiamo visto, prevede il collegamento di aree cerebrali poste in lobi differenti quali il temporale e il frontale. Questo nuovo modo di guardare alle funzioni cognitive, unito alla svolta cognitivista della psicologia, comporta il dirigersi, a partire dagli anni Sessanta e Settanta del secolo scorso, verso la più recente fase delle n., quella delle n. cognitive, fortemente influenzate dalla metafora della mente come sistema di elaborazione di informazioni (analogia mente/computer). In quest'ottica, le aree funzionali iniziano, con un linguaggio in prima sede filosofico (Fodor, 1983), ad essere denominate moduli: la mente viene allora pensata come una serie di pezzi, i moduli, appunto, ognuno possedente un proprio programma per agire in maniera mirata in un certo compito o davanti ad una certa classe di input, interagenti tra di loro per creare funzioni sempre più complesse. Infine, negli ultimi due decenni si è assistito ad un ulteriore sviluppo nel panorama neuroscientifico, uno sviluppo dalla grande potenza euristica: con le tecniche di imaging cerebrale (quali CBF, PET e fMRI) si possono ora visualizzare, oltre alle strutture anatomico-morfologiche dell'encefalo, anche le aree attive in un dato momento. Applicando tali tecniche in situazioni sperimentali particolari, basate su paradigmi di attivazione in cui si sottopone il soggetto a determinati stimoli, si possono correlare le attivazioni cerebrali al compito svolto e studiare così in vivo come funziona la mente umana.