Come l’esperienza plasma il nostro cervello?

Come l’esperienza plasma il nostro cervello?

Di seguito, verranno presentati alcuni principi fondamentali della neurobiologia contemporanea su come l’esperienza plasmi il nostro sistema nervoso. Come scrive il premio Nobel Eric Kandel (2007, p.51): “la regolazione sociale dell’espressione genica predispone alle influenze sociali tutte le funzioni corporee, ivi incluse le funzioni cerebrali. Queste influenze sociali saranno incorporate biologicamente attraverso l’espressione modificata di specifici geni in specifiche cellule nervose di specifiche aree del cervello. Queste modificazioni indotte da fattori sociali sono trasmesse attraverso la cultura; non sono incorporate nello sperma e nell’ovulo, e quindi non si trasmettono geneticamente. Nell’uomo, la modificabilità dell’espressione genica dovuta all’apprendimento (per via non trasmissibile) è particolarmente efficace, tanto che ha portato a un nuovo tipo di evoluzione: l’evoluzione culturale. La capacità di apprendimento degli esseri umani è così evoluta che la specie umana è molto più soggetta a mutamenti innescati dall’evoluzione culturale che non da quella biologica.”

Un indagine rigorosa della nostra esperienza cosciente potrebbe rappresentare un terreno fertile per il dialogo tra discipline umanistiche e scientifiche.

La Neuroplasticità

L’esperienza determina cambiamenti nel cervello. La genetica, infatti, spiega solo il 50% dello sviluppo del nostro sistema nervoso. I meccanismi principali, attraverso i quali il cervello si modifica per mezzo dell’esperienza, sono due: la sinaptogenesi e la neurogenesi. L’attività neurale, in altre parole, plasma sé stessa. Seguendo il darwinismo neurale di Edelman (1987) si può affermare che le influenze esterne, ossia l’ambiente, il contesto socio-culturale e in generale le esperienza che facciamo, selezionano le sinapsi. E’ qui importante sottolineare tre principi che riguardano la plasticità del cervello, dovuta all’esperienza: la condizione di ridondanza (si producono più sinapsi), di utilizzo(le sinapsi mantenute sono quelle frequentemente attive), di sottrazione (le connessioni non utilizzate vengono eliminate).

L’attività neurale, quindi, non solo seleziona le connessioni sinaptiche, ma conduce a un accrescimento della complessità sinaptica, formando nuove connessioni o potenziando quelle esistenti (LTP) (LeDoux, 2002).

Per quanto riguarda la neurogenesi, ricerche recenti hanno rilevato che l’esperienza può indurre la formazione di nuovi neuroni.

La neurogenesi negli adulti si sviluppa nell’ippocampo: qui, vengono generate cellule neurali staminali, che se stimolate dall’attività, possono svilupparsi come neuroni integrati (Kempermann, Gast, Gage, 2002).
Recenti ricerche (Hölzel, Ott, Gard, Hempel, Weygandt, Morgen, Vait, 2008; Lazar, Kerr, Wasserman, Gray, Greve, Treadway, 2005) confermano a riguardo che le pratiche meditative portano a cambiamenti strutturali nel cervello, ovvero ad un aumento delle dimensioni nelle regioni cerebrali che, come vedremo, sono attivate dalla consapevolezza mindful. Tali cambiamenti, in linea con l’ipotesi della plasticità, sono positivamente correlati al numero di ore di pratica dei meditatori. Tuttavia, le regioni modificate dalla meditazione non sono le stesse nei diversi studi, questo per motivi sia di ordine metodologico (le ricerche si concentrano su aree differenti), sia a causa dei diversi stili meditativi, che, con le loro diverse esperienze, potrebbero modificare il sistema nervoso in modo peculiare.

Il sincronismo neurale coordina la plasticità in parallelo.

L’apprendimento implica cambiamenti nella trasmissione sinaptica. Quando due gruppi di neuroni scaricano simultaneamente, si crea un’associazione tra i due gruppi tramite il rafforzamento delle connessioni sinaptiche. Questo tramite il potenziamento a lungo termine delle connessioni. La sincronia neurale conduce quindi alla plasticità hebbiana. Mentre ciò è incontrovertibile all’interno dei singoli circuiti, in particolare per quanto riguarda l’ippocampo, diversamente non si sa con certezza se questo avvenga tra le diverse reti neurali. Tuttavia, è un’ipotesi molto coerente, proposta da LeDoux, che va testata sperimentalmente.


La plasticità in parallelo è coordinata dall’arousal emotivo.

L’attività cerebrale è influenzata e modulata dall’attività del tronco encefalico. In quest’area ci sono neuroni, con assoni distribuiti in tutto il cervello, che producono i principali neuromudulatori. Tali neuromodulatori, come ad esempio la dopamina o la serotonina, regolano, attraverso un’azione prolungata, la trasmissione tra neuroni a livello delle sinapsi attive nel momento del loro arrivo. I sistemi modulatori sono attivi soprattutto durante le esperienze significative, co-determinando l’arousal emotivo e lo stato chimico del cervello, ovvero l’eccitabilità delle sinapsi. I modulatori possono facilitare o inibire l’attivazione sinaptica, coordinando l’attività del cervello e regolando in tal modo la plasticità neurale. Inoltre, alcuni neuromodulatori, come la norepinefrina, sono coinvolti direttamente nell’induzione del potenziamento a lungo termine (Izumi, Zorumski, 1999). Vediamo, quindi, come le emozioni giochino un ruolo cruciale nello sviluppo del cervello.

Le zone di convergenza integrano la plasticità in parallelo.


Una zona di convergenza, già vista precedentemente per quanto riguarda il sistema visivo, è un area che riceve afferenze da altre regioni cerebrali, integrando le informazioni che queste elaborano in modo indipendente. Queste aree, estremamente complesse, oltre a ricevere l’informazione (bottom-up), influenzano, ossia esercitano funzioni esecutive (top-down), sulle regioni afferenti, tramite le connessioni rientranti. Alcune delle principali zone di convergenza sono la corteccia parietale posteriore, la regione paraippocampale, l’ippocampo stesso e le aree della corteccia prefrontale. E’ da ricordare, a tal proposito, che solo pochi animali presentano zone di convergenza nella corteccia e che la complessità cognitiva di una specie mammifera è predetta con precisione dall’estensione della convergenza che si realizza nella loro corteccia (LeDoux, 2002).


I pensieri coordinano la plasticità in parallelo.

Come scrive LeDoux (2002, p.444): “Se un pensiero è un pattern di attività neurale in una rete, non solo può determinare l’attivazione di un’altra rete, ma può anche determinare il cambiamento, la plasticità. […] Se le cellule che processano gli eventi sensoriali possono essere soggette alla plasticità in conseguenza del tipo di attività che quegli eventi innestano nei sistemi sensoriali, allora perché le cellule che processano un pensiero non potrebbero modificare le connessioni delle cellule con cui sono in comunicazione? Ovviamente lo fanno; dobbiamo semplicemente comprendere in modo più preciso come questo avvenga”. La corteccia è l’area cerebrale maggiormente sviluppata nell’uomo, correlata con le funzioni complesse riguardanti la memoria di lavoro, l’intenzionalità e la percezione del mondo. Da qui partono le connessioni rientranti in grado di controllare e gestire l’attività delle aree subcorticali. Un sé integrato è un sé capace di modulare n modo adattivo l’attività del sistema nervoso attraverso un buon processo di autoregolazione. Il pensiero, quindi, attraverso la sua attività, è in grado di retro-agire sul substrato neurale, modificando quelle stesse strutture da cui origina. In altre parole, il modo in cui pensiamo a noi stessi ha importanti influenze sul modo in cui siamo e su chi diventiamo. Citando LeDoux (2002, p.445): “L’immagine di sé è autoperpetuante”.

Bibliografia

Edelman, G.M. (1987). Neural Darwinism. The Theory of Neuronal Group Selection. Basic Books: New York.

Izumi, Y., Zorumski, C F. (1999). Norepinephrine promotes long-term potentiation in the adult rat hippocampus in vitro. Synapse, 31, 196-202.

Lazar, S.W., Kerr, C.E., Wasserman, R.H., Gray, J.R., Greve, D.N., Treadway, M.T. (2005). Meditation experience is associated with increased cortical thick-ness. Neuroreport, 16, 17, 1893-1897.

LeDoux, J. (2002). Synaptic Self: How Our Brain Become Who We Are. Viking Penguin: New York. (Tr. it. Il Sè sinaptico, come il nostro cervello ci fa diventare quello che siamo. Raffaello Cortina Editore: Milano, 2002).

Hölzel, B.K., Ott, U., Gard, T., Hempel, H., Weygandt, M., Morgen, K., Vait, D. (2008). Investigation of mindfulness meditation practitioners with voxel-based morphometry. Soc Cogn Affect Neuroscience, 3, 1, 55-61.

Kandel, E. (2005). Psychiatry, Psychoanalysis, and the New Biology of Mind. Psychiatric Publishing: London. (Tr. it. Psichiatria, psicoanalisi e nuova biologia della mente. Raffaello Corina Editore: Milano, 2007)

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