I neuroni specchio

I neuroni specchio
Introduzione
Indice
1 I Neuroni
2
2 Gli atti motori ed il loro scopo
2
3 La scoperta dei neuroni a specchio
ed il loro significato
2
4 Capacità di astrazione dei sistemi
specchio
4
5 La fluidità dei movimenti
5
6 Come si comprendono le emozioni
5
6.1
La pubblicità . . . . . . . . . . .
6
7 L’AUTISMO e i meccanismi specchio.
6
8 Il professor Giacomo Rizzolati
7
9 Per saperne di più
7
Un dossier di Carlo Vigliani,
aggiornato al 08.05.2008
Sono cellule speciali che aiutano a prevedere,
comprendere ed imitare quello che fanno,
provano e dicono gli altri. In questo dossier si
cercherà di chiarire la loro natura, partendo da
un intervento del Prof. Rizzolati nella manifestazione Giovedı̀ Scienza 2008 dal titolo ”Lo
specchio della mente”.
La scoperta dei neuroni specchio, più di ogni altra disciplina ha dato una grossa accelerata allo
studio della comprensione delle azioni degli altri. Le neuroscienze hannno offerto, quindi, le e
risposte più convincenti, in questi ultimi anni. I
Neuroni Specchio sono dotati della particolarità
di attivarsi sia quando osserviamo un’azione sia
quando la compiamo noi stessi. Questo meccanismo ha numerosi altri risvolti. Studi successivi
hanno mostrato che permette anche di capire
le intenzioni dietro le azioni altrui, o capire ’emozione. Trovano cosı̀ spiegazione molti dei nostri comportamenti individuali e sociali, ma ciò
comporta anche una trasformazione nel modo di
intendere percezione, azione e cognizione, dato
che lo studio dei neuroni specchio mostra che le
aree del cervello deputate all’agire sono in grado
anche di percepire e di conoscere.
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I neuroni specchio
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I Neuroni
I neuroni, a differenza di altre cellule del corpo,
hanno forme diverse. Ma in generale sono formati da un corpo centrale tondeggiante dove si
trova il nucleo e il DNA della cellula e due tipi
di estensioni: i dendriti e gli assoni. I dendriti si dipartono dal corpo centrale e insieme ad
esso ricevono informazioni da altre cellule nervose. Per i segnali in uscita intervengono invece
gli assoni.
I segnali che i neuroni si scambiano sono sempre degli impulsi elettrici, indipendentemente
dallo stimolo che li ha generati: il movimento di un braccio, uno stimolo tattile ecc. Il
cervello riconosce le diverse attivazioni in quanto viaggiano in diverse vie nervose. Se due attivazioni sono provocate dalla stessa azione, il
cevello capisce che sono dovute alla stessa causa
in quanto fra neuroni di sistemi diversi esistono
collegamenti che servono ad integrare i segnali
in modo da produrre percezioni coerenti e azioni
coordinate. L’insieme dei neuroni e dei collegamenti è chiamato sistema nervoso. Che si divide
in sistema nervoso centrale (encefalo e il midollo
spinale) e periferico (i nervi).
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Gli atti motori ed il loro
scopo
Da molti studi condotti, si è scoperto che a parità di movimento, ad esempio, si attivavano nel
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cervello diversi neuroni a seconda dello scopo del
movimento stesso. Oppure, a parità di scopo
ma movimenti diversi, si attivava lo stesso neurone. La collezione di questi neuroni costituisce il repertorio celebrale degli atti motori, cosı̀
chiamati per distinguerli dai movimenti privi di
scopo, cioè che non attivano neuroni motori implicati in azioni dirette ad oggetti. Per accumulo
di esperienze, prove ed errori il repertorio degli
atti motori si arricchisce senza sosta. Quanto
più esso è ricco ed articolato tanto più si è in grado di produrre movimeti ...difficili.... Si provi ad
immaginare le dita del pianista che si muovono
veloci sul piano.
Per effettuare con naturalezza movimenti che
per noi sono semplici e quotidiani, come mangiare con la forchetta, occorrono anni di esperienze molteplici e ripetute a partire dalla prima
infanzia. Questo meccanismo si potrebbe paragonare ad uno stampo, ad una impronta. Questa
impronta celebrale degli atti motori è fatta di
circuiti di neuroni la cui complessità di intrecci
e ramificazioni si accresce quanto più sono ricche
le esperienze dell’individuo. Sono queste che determinano la forma che assumono gli intrecci e le
ramificazioni neuronali nei quali sono codificate
le azioni. Si forma cosı̀ il repertorio celebrale
di quei segmenti di atti motori che ci permettono di spostarci, nutrirci, agire, di funzionare
nell’ambiente che ci circonda.
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La scoperta dei neuroni a
specchio ed il loro significato
A volte alcune scoperte vengono fatte quasi per
caso. Sta alla sagacia del ricercatore di cogliere
la rilevanza della novità giunta inaspettata. In
gergo scientifico di dice serendipità. La scoperta
dei neuroni a specchio nasce da esperimenti fatti
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I neuroni specchio
dal prof. Rizzolati all’università di Parma sui
neuroni motori. Per un pugno di noccioline
In laboratorio quando si fanno esperimenti con
macachi ci sono spesso noccioline americane che
vengono date in premio oppure come oggetto
per compiere delle azioni. Capita che qualche
operatore rubi dal contenitore preparato per
gli animali qualche nocciolina. In occasione di
questi ...furti..., proprio quando l’operatore sta
portando alla bocca le noccioline, lo strumento che misura l’attivazione elettrica dei neuroni
del cervello del macaco si attiva, nonostante la
scimmia non stia interagendo con nessun oggetto. Inizialmente si pensava ad una bizzarria
sperimentale. Ma essa si ripeteva troppo sistematicamente. Queste ...anomalie... si ripetevano tutte le volte che il ricercatore compiva
davanti al macaco un’azione che l’animale già
conosceva per esperienza diretta. Incominciano
cosı̀ una serie di esperimenti per capire l’attività dei neuroni della scimmia. In questi esperimenti si scopre che esistono dei neuroni che si
attivano sia quando la scimmia compie una certa azione, ad esempio quando con la mano porta
alla bocca un acino di uva, sia quando osserva la
medesima scena effettuata dallo sperimentatore.
Data la loro capacità di attivarsi riflettendo le
azioni degli altri, a queste cellule della corteccia premotoria è stato dato il nome di neuroni a
specchio.
Si tratta di neuroni che si comportano come
i neuroni motori, quando si attivano per
un’azione propria, mentre mostrano la propria
peculiarità quando si attivano in risposta alla
stessa azione compiuta da altri. Come i ...cugini... motori anche i neuroni a specchio si attivano ciascuno in modo specifico per una certa
azione. Lo scopo dell’azione altrui è quindi il
criterio fondamentale in base al quale queste celUn dossier di Carlo Vigliani,
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lule nervose possono essere classificate, in analogia con i neuroni motori, in ...neuroni afferrare,
lasciare, tenere......
Il significato di questa scoperta: è stato individuato un meccanismo che permette di unire
direttamente la descrizione visiva di un ...azione
alla sua comprensione ed esecuzione. Il sistema
dei neuroni a specchio permette di spiegare semplicemente il problema di come tradurre l’analisi visiva di una azione osservata in qualcosa
che l’animale è in grado di comprendere e di
utilizzare per agire.
Dal punto di vista del sistema neuronale significa che il cervello ha la capacità, attraverso il circuito dei suoi neuroni, di ottenere una
descrizione interna di un’azione e di usarla per
pianificare comportamenti motori futuri. Questa è una scoperta trasversale, in quanto coinvolge sia la comunità dei filosofi, scienziati cognitivi e neuro-scienziati. Emerge infatti l’idea
che per comprendere il comportamento degli altri sia necessario tradurre le loro azioni, quando
le osserviamo, nel linguaggio che i nostri neuroni utilizzano quando quelle azioni le compiamo
noi. L’idea è stata sempre interessante ma priva di un possibile sostegno biologico. I neuroni
a specchio pare che possano assolvere a questa
funzione.
I neuroni a specchio sono presenti anche nell’uomo. Si è dimostrato però che nell’uomo
l’attivazione di tali neuroni è presente anche in
quelle azioni cosı̀ dette intransitive, cioè non rivolte ad oggetti. La differenza sostanziale è che
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I neuroni specchio
l’uomo riesce a dare significato a gesti simbolici (astratti) che fanno parte del suo repertorio
comportamentale, rispetto a quello dei primati.
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Capacità di astrazione dei
sistemi specchio
Per capire questo grado di astrazione, si sono
fatti degli esperimenti facendo ascoltare frasi che
descrivevano azioni, effettuate con la mano, la
bocca o la gamba. Si è dimostrato che c’è una
effettiva attivazione dei settori della corteccia
premotoria (la zona del cervello dove nascono i
movimenti) specifici per ciascuna azine descritta nelle frasi. I neuroni a specchio attivati sono
gli stessi sia guardando l’azione che leggendola.
Praticamente questi circuiti sembrano avere un
ruolo chiave nel rappresentare mentalmente le
azioni, sia che le si osservi, sia che le si evochi
mediante una elaborazione linguistica. Il che
cosa ed il perché di una azione
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ma il primo neurone si attiva per l’azione “mangiare” ma non per quella “spostare” e viceversa. Questo accade anche se il macaco osserva lo
sperimentatore fare la stessa azione. La cosa interessante è che i neuroni di “prendere per mangiare” o “prendere per spostare” sono già preattivati quando l’azione è appena iniziata, cioè
quando si sta solo prendendo. Questo significa che la scimmia conosce già la sua intenzione
di mangiare o spostare e che questa intenzione
organizza già tutti gli atti motori che compongono una azione. Ed è anche vero quando essa
osserva l’esecuzione dell’azione da parte di un
altro individuo, nonostante che la prima parte
dell’azione stessa sia identica ed indistinguibile
nei due scenari.
Come fa la scimmia a capire le intenzioni dello sperimentatore? Lo capisce perché simula,
anche se automaticamente, l’azione dello sperimentatore. Se questi prende del cibo verosimilmente lo mangerà, se prende un pezzo metallico
verosimilmente lo sposterà.
A cosa serve capire le azioni degli altri? Anche
se una azione è vista solo parzialmente, ma si
ha ben chiaro lo scopo, i neuroni a specchio si
attivano.
Si riesce cioè a generare una immagine mentale
dell’azione che si è visto o sentito solo parzialmente. I neuroni a specchio hanno anche la
funzione di informare l’osservatore del perché si
sta compiendo una azione. Cioè sulle intenzioni.
Esempio pratico. Un macaco fa due azioni. Nella prima prende un pezzo di mela e la porta alla
bocca per mangiarla. Nella seconda prende un
pezzo di mela e la sposta. Si nota sperimentalmente che i neuroni a specchio del macaco che
si attivano in queste due situazioni sono diversi e specifici a seconda del contesto. Entrambi
i neuroni sono attivati per l’azione di prendere,
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La distinzione cibo e non cibo, e altri elementi come per esempio aver già visto fare l’azione,
fanno attivare i neuroni a specchio di una specifica catena motoria intenzionale. La stessa cosa
succede nell’uomo.
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I neuroni specchio
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La fluidità dei movimenti
La capacità di ...leggere..., nei movimenti, propri ed altrui, si distacca di molto da una vecchia ipotesi che affermava che il sistema motorio celebrale si limita al controllo dell’esecuzione
dei movimenti dei muscoli. L’idea di avere dei
neuroni multiuso adatti per ogni tipo di azione
sarebbe alla fine antieconomica perché a scapito
della fluidità del movimento. Per eseguire una
azione, ci sono tanti modi possibili. Perché si
scelgono proprio quei movimenti anziché altri?
Il criterio è proprio l’intenzione (che come detto è codificato in percorsi neuronali specifici) e
quindi i movimenti più idonei e i più probabili
in un dato contesto, con lo scopo di produrre
in maniera fluida l’azione necessaria a produrre
un particolare obiettivo piuttosto che un altro.
Quindi, l’obiettivo di ciascuna azione si trova
codificato in catene di neuroni che, attivandosi
in modo sequenziale permettono di raggiungere
lo scopo di un movimento in modo fluido. I neuroni a specchio costituiscono un repertorio celebrale di atti motori che è tanto più ricco, quanto
più le esperienze sono molteplici e variegate.
E se guardo una azione che non è nel mio repertorio neuronale? Se ad esempio facciamo osservare ad un uomo l’atto di mangiare del cibo, si attiva il percorso dei neuroni a specchio
collegato all’atto del mangiare. Ma se gli si fa
vedere ad un uomo una azione che non è propria
del suo bagaglio, come ad esempio l’abbaiare
di un cane non si attiverà nessun circuito neuUn dossier di Carlo Vigliani,
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ronale, in quanto non è nel bagaglio dell’uomo
...abbaiare...
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Come si
emozioni
comprendono
le
Come fanno gli esseri umani a comprendere le
emozioni degli altri? Due sono i modi principali.
Se vediamo una persona commossa possiamo
immaginare il sentimento che quella persona sta
provando attraverso una deduzione razionale che
non ci fa vivere la medesima sensazione; oppure
lo stato emotivo della persona può trovare corrispondenza diretta nell’osservatore: egli prova
la stessa emozione della persona osservata. Si
parla cosı̀ di empatia.
Recentemente è stato dimostrato che l’osservazione di un’emozione in un’altra persona può
determinare l’attivazione della stessa regione
corticale che è attivata quando l’osservatore prova quella emozione direttamente. Lo si è dimostrato con la reazione al disgusto. Essa è
una emozione forte ed utile alla sopravvivenza
perché indica che una cosa assaggiata o annusata potrebbe essere pericolosa. Le regioni attivate sia nel caso di annusare in prima persona
delle sostanze mal odoranti che ...vedere... annusare le stesse sostanze, si sono rivelate identiche. Tale meccanismo è molto simile a quello
della comprensione di azioni e intenzioni: è un
meccanismo specchio. Anche altre azioni sociali
pare che attivino gli stessi meccanismi specchio:
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I neuroni specchio
il dolore, l’imbarazzo, l’umiliazione. Il nostro
sistema nervoso è quindi in grado di attivare un
meccanismo specchio capace di ritrovare e attivare una sorta di stampo emotivo nella nostra
corteccia celebrale.
6.1
è la loro incapacità di costruire una teoria della
mente degli altri.
La pubblicità
Alcuni ricercatori dell’università della California
hanno voluto provare a misurare l’impatto emotivo delle pubblicità. A volontari è stata mostrata una serie di spot televisivi in onda durante la
finale del Super Bowl (finale di football americano), dove gli inserzionisti spendono milioni di
dollari per gli spazi pubblicitari.
I risultati hanno dimostrato che alcuni spot hanno attivato la stessa area neuronale osservata per l’empatia delle emozioni altrui. Questo
filone di esperimenti, anche se ancora primordi, potrebbero permettere di valutare gli effetti
emotivi di una pubblicità, di un film...
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L’AUTISMO e i meccanismi
specchio.
L’autismo è una malattia dello sviluppo che
causa l’incapacità di entrare in contatto con
le persone e di affrontare i problemi della vita. Inizia nella prima infanzia e i sintomi sono:
tendenza a stare per conto proprio e mancanza di comunicazione con gli altri, difficoltà a
capire che gli altri hanno emozioni e incapacità di capire quando gli altri le manifestano. A
volte hanno capacità verbali limitate e possono
manifestare un interesse ossessivo per un tema o
un gesto ripetuto. I più autorevoli studiosi dell’argomento sono giunti alla conclusione che una
delle maggiori anomalie degli individui autistici
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Esisterebbero nel nostro cervello circuiti che ci
permettono di formulare ipotesi sofisticate sul
funzionamento del cervello altrui, utili per fare
previsioni sul comportamento degli altri. Da qui
il collegamento coi meccanismi specchio. Ci si
è chiesti se queste anomalie non derivassero da
un mal funzionamento dei neuroni a specchio.
Si è visto effettivamente che mettendo a confronto un gruppo di individui sani ed autistici, in tutti e due i gruppi c’era l’attivazione dei
neuroni a specchio se entrambi facevano l’azione
di prendere una palla, mentre non c’era questa
attivazione se gli autistici ...vedevano... fare la
stessa azione in un filmato. Si stanno cosı̀ aprendo nuove prospettive di diagnosi e terapia dell’autismo. La diagnosi potrebbe venire in una
fase più precoce. Permettendo di incominciare
le terapie prima della comparsa dei sintomi principali, importante in quanto le terapie perdono
via via di efficacia più è il ritardo del loro inizio.
L’alterazione dei meccanismi a specchio però
non spiega tutte le manifestazioni dell’autismo:
l’ipersensibilità a certi suoni, tendenza ad
evitare il contatto oculare, o movimenti ripetitivi che implicano probabilmente disfunzioni in
meccanismi cerebrali differenti. Si è cercato di
dare a ciò una spiegazione con la teoria della ...mappa delle emozioni... elaborata da alcuni scinenziati della fondazione ...Cure autism
now.... Secondo loro c’è una disfunzione di
un’area del cervello che serve a smistare tutti gli
input sensoriali e attivare le reazioni conseguenti, attinte appunto dalla mappa delle emozioni.
Probabilmente nelle persone affette da autismo
ad un certo stimolo sensoriale ...smistato... corhttp://www.torinoscienza.it/
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I neuroni specchio
risponde una reazione emotiva non calibrata
rispetto allo stimolo.
8
Il professor Giacomo Rizzolati
Nato a Kiev, Ucraina è laureato in Medicina
e Chirurgia a Padova, specialista in Neurologia, dirige il dipartimento di Neuroscienze dell’Università di Parma. Accademico dei Lincei
e membro onorario dell’American Academy of
Arts and Sciences e dell’Accademia di Francia, i suoi studi sulle basi biologiche dell’azione
hanno rivoluzionato il panorama delle scienze
cognitive.
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Giacomo Rizzolati, Leonardo Fogassi, Vittorio
Gallese, Specchi della Mente, Le Scienze 2006
Eric R Kandel et al, Principi di Neuroscienze,
CEA, 2003
Vilayanur S. Ramachandran, Che cosa sappiamo della mente, Mondadori, 2004
Hans Asperger, Bizzarri Isolati e intelligenti,
Centro Studi Erickson, 2003 (sull’autismo)
Tra i riconoscimenti ottenuti segnaliamo il Premio della Società italiana di neurofisiologia, il
premio Golgi per la Fisiologia, Accademia dei
Lincei, 1982, il George Miller Award for Cognitive Science, Mc Donnell Foundation, Washington 1999, il Premio Feltrinelli per la Medicina
2000 dell’Accademia dei Lincei, il Premio Herlitzka per la Fisiologia 2005 dell’Accademia delle
Scienze di Torino, il Premio Grawmeyer 2007
per la Psicologia e il Premio IPSEN 2007 per
le Neuroscienze. Ha ricevuto la Laurea Honoris
Causa dall’Università Claude Bernard di Lione
nel 1999 e dall’Università di San Pietroburgo nel
2006. [fonte giovedı̀ scienza]
9
Per saperne di più
Di seguito alcuni testi sull’argomento.
Giacomo Rizzolati, Corrado Sinigaglia, So quel
che fai. Il cervello che agisce e i neuroni a
specchio, Cortina, 2006
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