06 - Il CERVELLO UMANO

7/28/2019 06 - Il CERVELLO UMANO

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7/5/13 www.webalice.it/ldibianco/cap06.htm

www.webalice.it/ldibianco/cap06.htm 1/7

Il CERVELLO UMANO ed il suo rapporto con LANIMA.

Nella mia precedente riflessione ho negato che ci possa essere

immortalit personale perch il cervello e lanima sono cos

intimamente connessi che la morte del corpo e, quindi, del

cervello, comporta, ineluttabilmente, anche la morte dellanima.

Per verificare lintima connessione anima-cervello, in questo

articolo vedremo insieme come fatto il cervello e come esso

svolge la funzione conoscitiva/intellettiva.

Lo studio del cervello rappresenta una vera e propria sfida data

l'enorme complessit e mistero che avvolge quest'organo centrale

per la nostra esistenza. Gi Spinoza, nel seicento, aveva scritto: "

[] il corpo umano supera in ingegnosit tutte le costruzioni della

perizia umana" .

La cosa veramente sorprendente che semplici cellule possano condurre al pensiero, all'azione e alla

coscienza. Anche se si sono fatti passi avanti notevolissimi nella conoscenza dei processi cerebrali,

bisogna dire che la neurobiologia tuttavia assai lontana da una teoria completa della coscienza. Una

solida base di conoscenza comunque stata acquisita su come funziona il cervello.

I neuroni, unit fondamentali del cervello, vengono prodotti durante la vita fetale. Durante questa fase,

lorganismo produce circa 250 mila neuroni al minuto. Ma circa un mese prima della nascita, la

produzione si blocca e per il cervello comincia una seconda fase che durer per tutta la vita: la creazione

di connessioni tra le cellule. In questo processo, le cellule che falliscono le connessioni vengono

eliminate, tanto che al momento della nascita sono gi dimezzate. La moria di neuroni diviene

imponente a partire dai 30-40 anni quando, senza che lorganismo le sostituisca, le cellule cerebralicominciano a morire al ritmo di 100 mila al giorno, circa 1 al secondo. Ma se hai pi di 30/40 anni non

che devi preoccuparti pi di tanto: per fortuna non c un corrispondente declino mentale: la capacit di

creare nuove connessioni preserva, infatti, fino a un certo punto, le facolt mentali acquisite.

Il neurone, questa minuscola cellula che costituisce il mattone del cervello, pu essere paragonata ad un

computer in miniatura perch raccoglie, elabora e trasferisce informazioni, o per meglio dire, impulsi

elettrochimici.


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Nella figura ho riportato lo schema di un neurone. Ciascun neurone consiste di un corpo cellulare, o

soma, che contiene il nucleo cellulare o, per continuare la similitudine con il computer, lunit di

elaborazione centrale (CPU). Le informazione allunit di elaborazione arrivano lungo un gran numero difibre chiamate dendriti. Ogni dendrite costituisce una porta di ingresso. Quante porte di ingresso ci sono

per ogni neurone? Non c un numero fisso. Ogni neurone pu avere un numero variabile di dendriti che

pu variare da alcune centinaia ad alcune decine di migliaia. Nel disegno ho indicato solo tre porte di

ingresso in corrispondenza di tre linee di input. Se consideri che un neurone pu avere alcune decine di

migliaia di porte di ingresso ti puoi rendere conto della complessit di questominuscolo computer.

Adesso immagina che, di questi computer in miniatura, nel cervello ce ne sono circa 100 miliardi! S, hai

letto bene ... cento miliardi.

Da dove provengono i segnali in input? Dalle cellule sensoriali, come quelle della retina dellocchio,

oppure, pi frequentemente, da altri neuroni.

I segnali arrivano al micro-computer attraverso le porte di ingresso (dendriti) e vengono elaborati

dallunit centrale (corpo cellulare). Se, e solo se, lunit centrale verifica determinate condizioni allora il

corpo cellulare spara, o invia, un segnale lungo lunica linea di output o porta di uscita. La linea di output

una singola fibra lunga chiamata assone. L'assone si allunga per un lungo tratto, in genere circa un

centimetro (cento volte il diametro del corpo cellulare) e fino a un metro in casi estremi.

Dove va a finire il segnale in output lungo lassone? Pu andare ad attivare cellule muscolari oppure, pi

frequentemente, applicato in input ad altri neuroni. Verso lestremit anche l'assone si suddivide in

numerose ramificazioni. Succede quindi che il singolo segnale in output non ha un solo destinatario ma

pu interessare alcune decine o centinaia di neuroni o cellule muscolari collegate.

Normalmente un neurone spara un segnale tutto-o-niente, o, per dirla in termini informatici, un segnale

digitale di valore 1 o valore 0. Ma cosa deve verificare la CPU per decidere se sparare o meno il segnale

in uscita? Ogni neurone ha una soglia di attivazione, se il livello di attivazione raggiunge la soglia

prestabilita, il neurone spara il segnala in uscita. Il livello di attivazione del neurone in un dato momento

determinato dai segnali applicati sulle centinaia o migliaia di porte di ingresso.

Ma non tutto cos semplice! Ogni singola porta ha un filtro che pu amplificare o attenuare il segnale in

arrivo. Il filtro si chiama sinapsi (nel mio disegno le ho indicate con le letterew1, w2, e w3). Se ci sono

100 miliardi di neuroni ed ogni neurone pu avere decine di migliaia di porte di ingresso quante sinapsi

ci sono nel cervello? Un numero impressionante dellordine di migliaia di trilioni.

Lesistenza di queste sinapsi fu scoperta da Charles Scott Sherrington, grande neurofisiologo, premio

Nobel 1932 per la medicina e la fisiologia. Le sinapsi non sono connessioni fisiche perch tra due neuroni

sinterpone sempre una microscopica fessura. Per superare questo varco, i segnali si trasformano: da

elettrici, diventano chimici. La terminazione dellassone rilascia sostanze, dette neurotrasmettitori, che,

saltata la fessura della sinapsi, sono raccolte dagli appositi recettori presenti sulla membrana della

cellula-obiettivo. Catturato il neurotrasmettitore, il messaggio chimico viene riconvertito in impulso

elettrico.

Per i nostri scopi, possiamo tralasciare la complicata reazione elettrochimica e vedere le sinapsi come un

semplici filtri che amplificano o attenuano i segnali elettrici che vengono frapposti fra lassone della

cellula mittente e il dendrite della cellula ricevente.

Torniamo alla mia figura di prima. Per conoscere il livello di attivazione raggiunto in un certo momento

dal neurone in figura occorre calcolare la formula: La = i1*w1 + i2*w2 + i3*w3 dove il valore di w


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positivo nei casi di sinapsi eccitatorie e negativo per le sinapsi inibitorie. Bene, penserai, anche se si tratta

di migliaia di sinapsi, il livello di attivazione del neurone sar determinato, una volta per tutte, dal

risultato di un calcolo ben preciso. Neanche per sogno! I l fattore di amplificazione/attenuazione diw1,

w2, e w3 non fisso. Le connessioni sinaptiche esibiscono, infatti, una certa plasticit, ovvero possono

cambiare il fattore di amplificazione/attenuazione diw1, w2, e w3 in risposta a determinati schemi di

stimolazione. In altre parole il cervello capace di plasmare se stesso attraverso il continuo

rimodellamento delle sinapsi esistenti e la creazione di sinapsi nuove.

Il tuo cervello, il mio cervello non uguale a come era solo 1 secondo fa, si rimodella incontinuazione, ogni volta che lo usiamo si modifica. Ogni singolo pensiero che passa per la nostra

testa modifica qualcosa nei circuiti neuronali del nostro cervello.

Abbiamo gi visto che due neuroni, per comunicare, si scambiano sostanze chimiche che li inducono a

generare particolari impulsi elettrici. Immagina di ripetere questo processo milioni, miliardi di volte e

avrai unidea, sia pur semplificata, del trasferimento di uninformazione (visiva, acustica...) allinterno di

un circuito neuronale del cervello umano.

Metti ora insieme i singoli pezzi e prova ad immaginare i 100 miliardi di neuroni e le migliaia di trilioni di

sinapsi collegati tutti insieme in una complicata architettura di interconnessioni percorsa in

continuazione da segnali elettrochimici. A questo punto puoi cogliere la complessit pazzesca

dellarchitettura del cervello, di questo grumo di materia amorfa, informe, leggermente repellente e

troppo spesso sottovalutata (vedi Cartesio).

Ma a cosa serve questa complessa architettura? Che relazione ha con i processi di apprendimento, con

la memorizzazione? Il segreto della memorizzazione nella plasticit neuronale, cio nella capacit delle

sinapsi di modificare il fattore di amplificazione o di attenuazione di un segnale.

Vediamo un caso semplice. Immagina, per esempio, di cogliere un fiore mai visto prima e che qualcuno ti

dica che il fiore in questione si chiama fresia(in costiera amalfitana, dove crescono spontaneamente, le

fresie dovrebbero essere gi fiorite in questo periodo). Ti accorgi che questo fiore caratterizzato da unprofumo piacevolissimo e lo annusi varie volte. Questo tipo di informazione viagger dalla tua mucosa

olfattiva (la parte interna del naso che "sente" gli odori), lungo il nervo olfattivo, fino alla parte della

corteccia cerebrale organizzata per analizzare e comprendere i profumi. Nel fare ci, linformazione

attraverser un numero enorme di sinapsi creando lequivalente di un "sentiero" neuronale. Al ripetersi

dellesperienza, ogni volta che riannusi il fiore, linformazione viagger nuovamente lungo lo stesso

percorso rinforzandolo ancora di pi, proprio come il passaggio di molte persone sulla neve fresca crea

un solco sempre pi profondo in relazione al numero di persone che vi passano. Questo processo,

chiamato facilitazione, la base fisica dei processi di apprendimento e memorizzazione: quando

uninformazione passata un gran numero di volte attraverso lo stesso "sentiero", cio la medesima

sequenza di sinapsi, le sinapsi stesse sono cos "facilitate" che, per esempio, quando sentirai, dopo uncerto tempo, lo stesso profumo piacevolissimo, automaticamente lo abbinerai allimmagine di un fiore

chiamato fresia. Ecco generato il ricordo. Io ho sentito il profumo delle fresie da bambino e sono ancora

in grado di riconoscerlo a occhi chiusi.

Lo stesso accadeva quando, a scuola, si cercava di memorizzare una poesia. Ripetendo mentalmente, in

continuazione, una sequenza di parole si andava a rinforzare un certo percorso neuronale che poi era

facile ripercorrere quando si veniva interrogati in classe. Questo meccanismo spiega anche un altro

piccolo mistero: perch mai, quando abbiamo imparato una poesia, cos difficile recitarla partendo

dalla seconda strofa e non dallinizio? Proprio perch lintera memorizzazione fa parte di un percorso

"facilitato": solo imboccandolo dallinizio si riesce a ripercorrerlo senza difficolt. Questa teoria

dellapprendimento fu proposta per la prima volta dallo psicologo canadese Donald Olding Hebb che

introdusse quella che ancora conosciuta come la regola di Hebb, o dell'apprendimento hebbiano.

Secondo questa regola: se un neurone A abbastanza vicino (minima fessura sinaptica, NdA) ad un

neurone B da contribuire ripetutamente e in maniera duratura alla sua eccitazione, allora ha luogo in


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entrambi i neuroni un processo di crescita o di cambiamento metabolico tale per cui l'efficacia di A

nell'eccitare B viene accresciuta.

Ovviamente il processo dellapprendimento molto pi complesso. Le informazioni da apprendere e

memorizzare sono caratterizzate da diversi parametri (colore, sapore, suono, emozione, dimensione,

gioia, sofferenza...) che, presi uno per uno, interessano aree cerebrali differenti. Il cervello infatti

suddiviso in centinaia di aree, ognuna delle quali governa una specifica funzione.

Ogni volta che pensiamo, ricordiamo, parliamo, cantiamo, corriamo, annusiamo o soffriamo, queste areesi attivano in maniera trasversale, attraverso un processo ancora non ben chiarito dintegrazione dei

singoli aspetti della realt. I l mistero maggiore come facciano i frammenti dispersi nelle varie aree del

cervello a ricomporsi, alloccorrenza, in qualche millesimo di secondo, facendo riemergere il ricordo

completo. Pi facile, invece, capire perch alcuni ricordi si perdano (o vengano fatti sparire

volontariamente): basta che il percorso "facilitato" tra le sinapsi si cancelli o si indebolisca, e il ricordo

diventa inaccessibile.

Certo, legittimo pensare che lapprendimento sia qualcosa di pi della ristrutturazione di un certo

numero di sinapsi... ma assolutamente certo, esistono prove concrete, che senza la plasticit

neuronale non saremmo capaci di apprendere e di ricordare.

Finora ho cercato di dare unidea, semplificata al massimo, della struttura e del funzionamento del

cervello. Adesso provo a passare ad un argomento molto pi controverso e ancora avvolto nel mistero.

Ora si tratta di capire come si passa dal cervello alla mente. Come si passa cio dal corpo allo spirito .

(Edoardo Boncinelli)

Ecco qui, penserai, ricompare lo spirito e la speranza di immortalit. Ma se pensi di poterti ancora

aggrappare allo spirito a cui si riferisce Boncinelli per continuare ad illuderti di essere immortale sorry

sei cascato male.

Il neuro-scienziato Antonio Damasio, portoghese operante negli USA, rappresenta una delle figure di

maggior spicco a livello mondiale nel campo delle neuroscienze. Secondo Damasio, lo studio delle

funzioni cognitive, e in particolare della coscienza, stato per lungo tempo trascurato a causa della

tradizione filosofica che, come hai visto nel mio precedente articolo sullanima, pu essere fatta risalire a

Cartesio. Damasio, nel 1994 ha pubblicato il libro L'errore di Cartesio dove spiega come Cartesio non

abbia capito che la natura ha costruito l'apparato della razionalit, della coscienza di s, non solo al di

sopra di quello dellapparato biologico, ma anchea partire da esso e al suo stesso interno. Per la

cronaca segnalo che Damasio, nel 2003, ha pubblicato anche Alla ricerca di Spinoza. Emozioni,

sentimenti e cervello.

Egli riporta il caso di pazienti con danni nella regione prefrontale che sembrano aver perduto la coscienza

di s e la capacit di provare alcune delle emozioni pi comuni. Questi pazienti si comportano comezombie, sono, cio, capaci di muoversi e di fare cose, ma sembrano aver perso la coscienza di s. In altre

parole questi pazienti sembrano aver perso lanima.

Mentre sulla struttura e funzionamento del cervello sono stati fatti grandi passi avanti, non altrettanto si

pu dire per lo studio delle funzioni cognitive, e in particolare della coscienza. Bisogna ammettere che si

ancora molto lontani da una teoria della coscienza.

Riporto qui comunque la teoria della coscienza proposta da Antonio Damasio.

La coscienza, nel modello di Damasio, emerge da specifici fenomeni che hanno luogo nei neuroni del

cervello. Damasio usa una terminologia tutta particolare per presentare la sua teoria. Egli introduce iltermine "movie-in-the-brain" o "film-nella-testa" per descrivere la capacit del cervello di creare

immagini del mondo e del proprio corpo basandosi su mappe neuronali del cervello. Limmagine del

proprio corpo e delle sue sensazioni qualcosa chiamato "proto-self" o "proto-s". Infine, egli usa il

termine core-consciouness per definire la coscienza di s o "s autobiografico".


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Ho introdotto sopra il termine mappa neuronale. Cos questa cosa strana? Una mappa neuronale pu

essere immaginata come un insieme di indirizzi a particolari locazioni di memoria nel cervello. Volendo

fare una similitudine con le pagine web di Internet si pu dire che la mappa neuronale corrisponde agli

insieme degli hyperlink presenti sulla Home Page di Positanonews. Cliccando sul collegamento o hyperlink

si salta ad una altra pagina con laccesso alle informazioni dinteresse.

La coscienza, secondo Damasio, consiste nella costruzione di immagini mentali, un film nella testa

(movie-in-the-brain) generato da particolari mappe neuronali. Vediamo come funziona. Nel film ci sono

due attori protagonisti che interagiscono.

Il primo protagonista limmagine del proprio corpo (proto-s) con le relative sensazioni del momento.

Le capacit sensitive di questo personaggio sono molto limitate: le uniche sensazioni che prova sono

quelle del momento generate dal rapporto di interazione con il secondo personaggio del f ilm. Il proto-s

ha scarsissima memoria: l'unico passato che possiede quello, vago, relativo a ci che appena

accaduto. Non sa fare previsioni per il futuro.

Il secondo personaggio del film limmagine di un qualsiasi oggetto del mondo esterno. Oggetto qui

deve intendersi in modo molto esteso. Pu essere unaltra persona, una faccia, un auto, una melodia, un

mal di denti, il ricordo di un fatto, ecc. Nel film-nella-testa i due personaggi interagiscono fra di loro

in serie di reciproche azioni e reazioni.

Le immagini delproto-s e delloggetto vengono generate da una mappa neuronale di primo livello che

permette laccesso ad una limitatissima base di conoscenza cerebrale.

Nel film abbiamo quindi i due personaggi,proto-s e oggetto, che interagiscono fra di loro a livello di

fotogramma, ma non abbiamo un meccanismo in grado di registrare la storia dellincontro: la mappa

neuronale di primo livello insufficiente. Per poter registrare la storia occorre passare ad una mappa

neuronale di secondo livello gestita da un terzo personaggio, il narratore silenzioso.

Costui guarda il film, osserva e valuta, in silenzio, le azioni e reazioni reciproche dei due personaggi. E'

importante considerare che il narratore silenzioso dispone di una mappa neuronale di secondo livello ed

quindi in grado di accedere ad unampia base di conoscenza cerebrale, con tutti i ricordi, le esperienze e

soprattutto i marcatori somatici.

Non mi dilungo qui sul concetto di marcatori somatici altrimenti larticolo non finisce pi. Basti dire che i

marcatori somatici ricordano lesito, positivo o negativo, di incontri similari fra proto-s e oggetto.

Il narratore silenzioso contempla la scena del film ma non uno spettatore passivo, egli, oltre a pensare

in merito al pensiero del proto-s, pu intervenire, in base alla sua pi ampia base di conoscenza, per

aggiornare la mappa neuronale di primo livello e modificare quindi latteggiamento e le sensazioni del

proto-s nella relazione con loggetto.Il narratore silenzioso non quindi uno semplice spettatore del movie-in-the-brain. Egli stesso sta dentro

un film generato dal cervello, o meglio il protagonista principale del film dal titolo il narratore che

guarda il film dell'incontro fra proto-s e oggetto. Ma c' di pi, oltre a contemplare il film, il narratore

silenzioso pu modificare la storia del film che sta guardando.

La capacit del narratore solitario di contemplare le interazioni fra il proto-s e il mondo e, nello

stesso tempo, la sua facolt di influenzare la storia del rapporto, costituisce, per Damasio, lessenza della

core-consciouness o coscienza di s.

Rileggendo questultima parte dellarticolo mi sono reso conto che forse tutta la storia del movie-in-the-

brain ti risulter alquanto ermetica se non oscura. Credo che frasi come pensare in merito ad un

pensieroe il narratore che guarda il film dell'incontro fra proto-s e oggetto siano poco felici, ma non

so trovare di meglio. Prova a fare uno sforzo di immaginazione aggiuntivo. Prova a pensare, per esempio,

ad una scatola di scarpe dentro una scatola di scarpe pi grande. Nella scatola esterna c il narratore


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silenzioso, nella scatola interna ci sono il proto-s e l oggetto. Le due scatole, insieme, sono il film-

nella-testa generato dalle mappe neuronali.

Questa la mia personale reinterpretazione della teoria della coscienza di Damasio. Ci sono da fare due

valutazioni: la prima se io abbia in effetti capito completamente la teoria di Damasio; la seconda se

Damasio abbia colpito nel segno nellelaborare la sua teoria.

Una cosa certa: a Damasio va senz'altro riconosciuto il merito di aver contribuito a introdurre il corpo

nella discussione scientifica sulla coscienza. L'idea che l'organismo partecipi all'esperienza coscienterompe nettamente con una tradizione che vuole la mente ben distinta dal corpo e restituisce alla

coscienza stessa i requisiti biologici indispensabili per farne un oggetto di studio scientifico.

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Il contenuto di questo articolo ed i relativi diritti sono di propriet dellautore.

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Riporto un articolo apparso sul Corriere della Sera il 25 giugno 2009

LA RICERCA

Cervello: fotografato un ricordo

Grazie a un'etichetta fluorescente confermati i meccanismi molecolari della memoria

L'incremento della

fluorescenza (verde) fra le

frecce gialle rappresenta ilmomento della formazione del

ricordo (Science)

ROMA - Scattata la foto della formazione di un ricordo a livello molecolare: con un interruttore luminoso

a livello delle sinapsi (i ponti di comunicazione dei neuroni), scienziati americani e canadesi hanno

osservato in diretta tutte le fasi molecolari dell' incisione della traccia di un ricordo nel cervello. Resa

nota la scorsa settimana sulla rivista Science, il risultato si deve a Wayne Sossin del Montreal

Neurological Institute and Hospital (The Neuro), McGill University con esperti della University of

California, Los Angeles.

ETICHETTA FLUORESCENTE - Quando si forma un ricordo, a livello delle sinapsi che legano e mettono in
mailto:[email protected]


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comunicazione i neuroni, si ha un consolidamento della struttura del ponte sinaptico tramite la

produzione di nuove proteine. Gi un anno fa, grazie a Gary Lynch dell'Universit di Irvine in California in

un lavoro pubblicato sul Journal of Neuroscience, la formazione di un ricordo era stata immortalata per

la prima volta con tecniche microscopiche nel cervello di topolini, con un primo piano sulla

riorganizzazione delle sinapsi. Adesso il gruppo di Sossin ha ripetuto l'impresa con un metodo diverso.

Con un'etichetta fluorescente che si lega alle nuove proteine formate, Sossin ha mostrato che a livello

delle sinapsi, subito dopo l'incameramento di un'informazione da parte del cervello, aumenta la

fluorescenza. Ci significa, a ulteriore conferma di quanto si sapeva gi, che mentre formiamo e fissiamo

un ricordo, nelle sinapsi vengono prodotte nuove proteine ed grazie a queste che la sinapsi si consolida

e il ricordo rimane fissato nel cervello a lungo termine.

06 - Il CERVELLO UMANO

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