LE CONNESSIONI DEL CERVELLO
Nell'evoluzione umana, la domanda irrisolta che ha affascinato e interessato così tante persone nei
secoli è il concetto di mente e la sua relazione con il cervello umano. Con gli avanzamenti sempre
più veloci della scienza, nuove tecniche stanno emergendo in modo che possiamo capire meglio
dove e cosa è la mente.
La ricerca sul cervello e sul sistema nervoso centrale sta cominciando a dare degli indizi sulle nostre
domande ancestrali sulla mente e sull'esistenza. Per esempio, fino a poco tempo fa, gli scienziati
erano molto pessimisti circa la possibilità di modellare il cervello attraverso la conoscenza e
l'esperienza.
Questo è comprensibile, poiché consideravano le. cellule del cervello e del midollo spinale incapaci
di duplicarsi. Però, recentemente, la ricerca ha scoperto che nuove cellule cerebrali sono prodotte in
esseri umani adulti (Erikson, 1998). E stato anche detto che il cervello umano è cablato, cioè è
impossibile che cambi. E’ vero in parte che il cervello è cablato, ma la ricerca nell'ultimo decennio
ha dimostrato che non è così cablato come pensavano gli scienziati. Se ciò è vero, allora il modello
operativo del cervello che abbiamo può essere fondamentalmente limitato.
Con l'avanzare della genetica, è anche stato suggerito che i nostri geni preordinano il nostro
potenziale come esseri umani. In un certo senso questo è vero.
Ma ancora una volta gli scienziati stanno per riconoscere che come e cosa possiamo diventare può
non dipendere dalle nostre predisposizioni genetiche.
Questo apre la porta all'esame di quale può essere il nostro potenziale come esseri umani.
Come possiamo cominciare ad esplorare le frontiere dei nostri limiti? Che cosa dice la ricerca
scientifica più avanzata circa la capacità di modellare il nostro cervello? C'è forse un briciolo di dati
che supporti l'idea che gli esseri umani possano evolversi oltre il loro stato attuale? Come fa il
cervello ad imparare?
RATTI CHE IMPARAVANO MEGLIO DI ALTRI
Il nostro successo evolutivo è basato sulla nostra capacità di imparare. Per esempio, gli scienziati
hanno fatto esperimenti con dei ratti di laboratorio isolandoli in tre ambienti diversi. Nel primo
ambiente, un ratto è stato messo da solo senza alcuna interazione con altri ratti, con stimoli limitati,
cibo e acqua. Nel secondo ambiente, un ratto è stato messo in un gruppo di laboratorio standard con
una ruota girevole e altri due ratti. Il terzo ambiente fu chiamato un "ambiente arricchito".
Era una gabbia larga con una varietà di giocattoli,
altalene, tunnel e altri oggetti per fare attività.
Alla fine dell'esperimento, parecchi mesi dopo, i
cervelli dei ratti furono rimossi chirurgicamente
ed esaminati nei dettagli microscopici.
Quando gli scienziati esaminarono i ratti
dell'ambiente arricchito, notarono un
significativo aumento nel peso del loro cervello,
un aumento del numero totale di neuroni
comparato ai cervelli degli altri gruppi di
controllo, e un apprezzabile aumento dei
neurotrasmettitori cerebrali, che è direttamente
proporzionale al numero di connessioni
sinaptiche tra i neuroni. Perciò, l'ambiente
arricchito aveva arricchito lo sviluppo dei
neuroni e le loro connessioni nella corteccia
cerebrale (quella zona del cervello responsabile
dell'intelligenza e della creatività).
Figura 1
1
Esaminando ulteriormente i cervelli del gruppo
arricchito, gli scienziati osservarono un aumento
nel numero di spine dendritiche, che sono i punti
di attracco lungo i dendriti a cui si connettono
altre cellule nervose (vedi figura 1).
Per riassumere: l'ambiente arricchito ha causato
la crescita addizionale di neuroni come pure un
aumento delle connessioni sinaptiche nel cervello
dei ratti che hanno avuto più esperienze nuove e
improvvisate. La maggior varietà di esperienze
perciò ha arricchito le connessioni sinaptiche del
cervello.
Lo stimolo ambientale effettivamente fece crescere il cervello dei ratti e, in studi simili, ratti di
ambienti arricchiti vissero più a lungo dei ratti degli altri gruppi di controllo. Il processo di
allacciare ulteriori connessioni nel cervello quale risultato di stimoli ambientali è lo stesso anche per
gli esseri umani. Poiché la nostra corteccia cerebrale è più vasta, il processo è aumentato in modo
esponenziale. In parole povere, l'aumentato volume cerebrale significa un numero maggiore di
neuroni, che significa un maggior numero di potenziali connessioni ed una maggior propensione ad
imparare.
DUE MODI DI IMPARARE
Negli esseri umani, le connessioni sinaptiche sono formate in due modi durante la vita. Il primo
modo è nell'incamerare dati da memorizzare. Chiamerò questo il metodo di testo per fare le
connessioni. Il secondo modo è tramite l'esperienza emotivo-sensuale.
L’apprendimento da un testo avviene quando leggiamo un libro o ascoltiamo una lezione. Quando
capiamo un nuovo concetto, l'informazione è immessa nel cervello attraverso la connessione di
neuroni in questi punti sinaptici. Ogni volta che impariamo e identifichiamo qualcosa a memoria, si
forma una connessione sinaptica che aumenta la consapevolezza di ciò che stiamo imparando. Ad
esempio, se dovessimo leggere un libro su come allevare i cocker spaniel, potremmo ottenere
informazioni sulla razza, il suo profilo genetico e la personalità del cane, quanto può vivere, la sua
dieta e la cura della sua salute. Usiamo il nostro intelletto per apprendere le informazioni come
mattoni per costruire, usando pezzi individuali per fare un quadro completo. Ogni volta che
impariamo qualcosa di nuovo sui cocker spaniel, si formano nuovi modelli di connessioni con i
neuroni attigui. Poiché questo processo di apprendimento avviene nel cervello, un vasto numero di
neuroni si connette con altri neuroni vicini m una formazione a grappolo. Questo processo di
integrazione comincia a sviluppare una ramificazione neurologica. Per semplicità la chiameremo
rete neurale. Una rete neurale è composta da migliaia di milioni di neuroni che si sono connessi
individualmente gli uni con gli altri attraverso il processo di apprendimento (vedi figura 2). Le reti
neurali del cervello sono categorìzzate o comparti-"mentalizzate" dalla materia che abbiamo
imparato.
2
L’ingrediente chiave nel fare queste connessioni
(Perché esse siano ricordate) è il focus (N. d. T:
focalizzazione). Senza la completa attenzione del
cervello su ciò che si sta facendo nel momento
presente, il cervello attiva una serie di altre reti
neurali che lo possono distrarre dalla sua
intenzione originale. Senza concentrazione
focalizzata, perciò, le connessioni nervose non
avvengono e la memoria non è immagazzinata.
La normale stimolazione dovrebbe far crescere nuovi circuiti nervosi, ma se non si presta attenzione
alla stimolazione, allora le connessioni nervose non si sviluppano come dovrebbero. Il professor
Mìchael Merzenich dell'Università della California a San Francisco è il migliore ricercatore sulla
plasticità del cervello, l'abilità del cervello di creare nuove connessioni sinaptiche.
Egli ha osservato che il cervello si imprime e si modella solo quando si fa attenzione alla
stimolazione. Ad esempio, mettiamo che ora, mentre state leggendo questo articolo, la vostra
attenzione sia completamente occupata.
Fermatevi un momento e ascoltate i rumori attorno a voi. Mentre stavate leggendo, la vostra
attenzione ha "abbassato il volume" degli altri stimoli esterni e voi non eravate coscienti nemmeno
del rumore del frigo. Non notando gli altri suoni attorno a voi, il cervello non ha bisogno di fare
nessun'altra connessione tranne quelle su cui ha la sua attenzione attiva.
Questa si chiama concentrazione focalizzata e questo è il modo in cui avviene l'apprendimento.
Se siamo focalizzati, impariamo associando un concetto con un altro concetto. Il cervello costruisce
sulle memorie passate associando una rete neurale con un'altra rete neurale. La figura 3 ne mostra
un esempio. C'è una rete neurale nel cervello per il colore rosso e c'è una rete neurale nel cervello
per una forma rotonda. Quando quelle due reti neurali sono integrate o connesse, un nuovo concetto
chiamato mela può essere concettualizzato.
Il cervello usa reti neurali individuali (memorie
esistenti e concetti conosciuti) come blocchi per
costruire, e li mette assieme per creare nuovi
concetti, nuovi modelli e nuovi disegni. Questa
si chiama legge di associazione.
Figura 3. Nella figura 3a, sono state sviluppate due reti
neurali individuali. Quella a sinistra è per una forma
rotonda. Nella figura 3b, le reti neurali del rotondo e del
rosso si agganciano per creare il concetto di una mela.
FIG. 3
3
Perciò il cervello usa reti neurali individuali (memorie esistenti e concetti conosciuti) come blocchi
per costruire e li mette assieme per creare nuovi concetti, nuovi modelli e nuovi disegni.
Questa si chiama legge di associazione.
L’ESPERIENZA E’ IL MIGLIOR MAESTRO
Il secondo e più profondo modo in cui creiamo connessioni sinaptiche è attraverso l'esperienza.
L’esperienza, si dice, è il miglior maestro.
Il processo di interazione tridimensionale con il nostro ambiente integra tutta la nostra conoscenza
di testo con un'esperienza emotivo-sensuale. L’esperienza emotivo-sensuale si differenzia
dall'esperienza intellettuale per l'aumento di neurotrasmettitori creati da tutti i neuroni sensori.
Il modo in cui registriamo tutti questi dati entranti è attraverso i cinque sensi. Quello che vediamo,
annusiamo, sentiamo, gustiamo e tocchiamo unisce una cascata di stimoli sensoriali con la rete
neurale di un concetto.
Ogni organo sensorio ha la capacità specifica di identificare le informazioni entranti dall'esterno e
registrare quei dati nel cervello. Quando connettiamo dati intellettuali con l'esperienza, c'è un
rafforzamento delle connessioni sinaptiche nel cervello perché ora tutti i sensi mandano al cervello
migliaia di messaggi.
La cascata di sostanze chimiche che da un'esperienza sensoriale è definita un'emozione, e le
emozioni rinforzano la memoria. Un recente esperimento scientifico ha provato la veridicità di
questo fatto. E’ stato chiesto a due gruppi indipendenti di persone di vedere diversi tipi di film. In
un gruppo, le persone potevano vedere i film senza restrizioni. Nel secondo gruppo, ad ogni persona
fu chiesto di osservare lo spettacolo senza emozione o risposte sensoriali. Alla fine dell'esperimento
fu chiesto ad ambedue i gruppi di dare informazioni su ciascun film basandosi su domande studiate
apposta per mettere alla prova la loro memoria. In ogni singolo caso, il gruppo di controllo che
aveva sperimentato le risposte emotive dagli stimoli dei film si ricordava dettagli di ogni film in
modo maggiore.
Nell'altro gruppo, a cui fu chiesto di osservare semplicemente gli effetti rimanendo distaccati, le
memorie degli eventi passati erano minori. Perciò la risposta agli stimoli sensoriali dall'ambiente
rinforza le connessioni nelle reti neurali del cervello come se le esperienze sensoriali avessero
ottenuto la completa attenzione del cervello.
La nostra mente è letteralmente il cervello che lavora. Il cervello è il facilitatore della mente.
La nostra abilità di cambiare è una scelta costante.
LEGGE DELLA RIPETIZIONE
Ho menzionato la legge di associazione, che descrive come il cervello connetta due o più reti
neurali assieme per formare un nuovo concetto. L’intero processo di connessione di neuroni con
l'apprendimento tramite testo o esperienza dimostra che dopo alcune ripetizioni di stimolazione, i
neuroni tendono ad aggregarsi.
Questo concetto è dimostrato innumerevoli volte nel corso della vita. L’atto di ripetere qualcosa
molte volte fa sì che quel qualcosa (che è dapprima insolito) diventi solito, ordinario, facile e
naturale. E’ come se l'avessimo fatto così tante volte che non dobbiamo più neanche pensarci.
Diventa automatico con la pratica.
E’ la legge della ripetizione. Il regalo dell'essere umano è la sua corteccia cerebrale allargata.
Con essa non siamo più alla mercé della nostra biologia.
Quando due neuroni connessi sono stati stimolati allo stesso tempo in parecchie occasioni (sia che
si stia imparando via testo o per esperienza), le cellule e le sinapsi tra di loro cambiano
chimicamente, cosi che quando uno scarica un impulso, sarà uno stimolo maggiore per l'altro.
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In altre parole, essi diventano partner e in futuro saranno stimolati assieme più facilmente di prima.
Questo si chiama apprendimento Hebbian e il cambiamento chimico nelle cellule nervose e nelle
sinapsi si chiama potenziamento a lungo termine. Cioè le sinapsi hanno una relazione a lungo
termine.
CELLULE STIMOLATE ASSIEME, CONNETTONO ASSIEME
Il potenziamento a lungo termine è il modo in cui la rete neurale del cervello resta più unita o
cablata. Quando facciamo qualcosa di ripetitivo, le sinapsi del cervello si rinforzano e “le cellule
stimolate assieme, connettono assieme" (Robertson, 1998). Questo è in effetti il modo in cui
sviluppiamo tutti i neuroni nel cervello. L’atto di ripetere qualcosa di fatto forma il cervello e
modella le sue sinapsi a connettersi secondo l'intenzione dell'operatore finché il gesto diventa
automatico o cablato.
La sostanza chimica che favorisce le connessioni sinaptiche si chiama fattore di crescita neurale.
Quando è prodotto da un neurite vicino a uno spazio sinaptico, il fattore di crescita neurale
favorisce la crescita di ulteriori terminali sull'altra sponda dei dendriti riceventi.
Come è illustrato nella figura 1, spine più lunghe, più grandi e più numerose (attracchi) vengono
costruite lungo lo spazio intermedio per un più facile trasporto dei passeggeri.
Ricordate che i ratti nell'ambiente arricchito all'inizio del nostro articolo avevano più spine
dendritiche?
Il fattore di crescita neurale è la sostanza chimica che rende possibile tutto questo.
Ecco la chiave: Il fattore di crescita neurale è rilasciato solo quando un numero sufficiente di cellule
nervose vengono stimolate assieme, producendo così un rilascio di corrente al termine del neurite
grande abbastanza da connettersi assieme. Il risultato è lo sviluppo di reti neurali. Squadre di
neuroni che scaricano impulsi "succhieranno" il fattore di crescita neurale per avere nuove reclute
sinaptiche. Lo rubano perfino a cellule nervose che non sono stimolate. Una volta che la rete
neurale è connessa nel cervello, quelle cellule nervose si connettono ad altre cellule nervose che
escono dal cervello e viaggiano attraverso il midollo spinale per comunicare con ogni cellula del
corpo.
Le reti neurali che sono stimolate nel nostro cervello poi mandano al corpo le informazioni delle
quali ha una mappa neurologica.
In altre parole, tutte le nostre cellule ascoltano i nostri pensieri, Il corpo sente le sensazioni di
tutti i sensi che partecipano nel momento, e il feedback sensuale dal corpo al cervello rende
completa l'esperienza. Ogni volta che questo accade, le connessioni sinaptiche sono rinforzate nella
rete neurale del cervello perché, come abbiamo detto prima, l'esperienza sensuale rende quelle
connessioni più cablate.
Ora si può cosi capire perché sia così difficile smettere certe abitudini, comportamenti,
assuefazioni! Abbiamo letteralmente modellato i nostri cervelli a livello sinaptico rinforzando le
connessioni tante volte finchè l'esperienza dell'associazione diventa parte di noi. Perciò è l'oggetto
della nostra assuefazione che dobbiamo superare o è la rete neurale rinforzata dalla ripetizione e
dall'associazione che ha il suo dominio su di noi?
La buona notizia è che si possono spezzare anche le connessioni cablate semplicemente non
usandole. Non solo le cellule che sono stimolate assieme connettono assieme, ma anche le cellule
che non sono stimolate assieme sviluppano un indebolimento delle sinapsi che le connettono. Se
l'impulso nervoso arriva allo spazio sinaptico ma il segnale non è abbastanza forte da raggiungere la
soglia di attività sinaptica, allora quella particolare sinapsi si indebolisce.
Proprio come nella vita, i gruppi di cellule che sono state connesse assieme durante un'esperienza
comune tendono a smettere di essere amici una volta che l'esperienza è finita.
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Questo è ciò che è avvenuto nei soggetti testati nell'esperimento descritto sopra, ai quali fu chiesto
di osservare film diversi senza emozioni. Essi avevano una soglia più bassa di attività sinaptica e
connessioni più deboli per le loro memorie del film rispetto ai soggetti testati che erano
emotivamente coinvolti.
LA NOSTRA RETE NEURALE E’ LA NOSTRA MEMORIA
Gli eventi passati esistono solo nella struttura del nostro cervello. Sono basati sulle nostre memorie
individuali e le nostre percezioni al momento degli eventi. La nostra memoria è la nostra rete
neurale. La nostra rete neurale è la nostra memoria. L’atto di ricordare rinforza le connessioni tra i
neuroni. Perciò, come pensiamo e quello a cui pensiamo può solo essere uguale a quello che
abbiamo mappato nel nostro cervello. Quindi pensare è "quello che hai in mente". Così la nostra
mente è letteralmente il cervello che lavora.
Gli eventi passati esistono solo nella struttura del nostro cervello. Sono basati sulle nostre
memorie individuali e sulle nostre percezioni al momento degli eventi.
Il cervello è il facilitatore della mente. Quello su cui mettiamo la nostra attenta concentrazione è
quello che sviluppiamo neurologicamente e rendiamo più permanente nella nostra mente. La nostra
attenzione e focus sviluppano la mente. Cambiando coscientemente le azioni e reazioni del nostro
cervello, possiamo allenare il cervello a rimodellare questa intricata ragnatela di tessuto neurologico
ad essere in sintonia con la nostra attenzione, cambiando cosi il comportamento.
Cambiare idea ha effetti biologici. La nostra abilità di cambiare è una scelta costante.
Il problema è che ne siamo spesso scoraggiati dalle false idee delle leggi darwinistiche.
Quando si scopre un gene che è identificato con qualche propensione umana, molte persone
pensano che questo significhi che l'ambiente non può essere un fattore che ne determini la sua
espressione. Però ricerche recenti hanno dimostrato che la stimolazione dall'ambiente accende i
nostri geni (Ridley, 1999). In realtà però, è la nostra inabilità a superare o ad adattarci al nostro
ambiente esterno che causa le nostre propensioni genetiche ad essere espresse.
Non siamo schiavi della nostra genetica; la nostra genetica dovrebbe essere la serva delle nostre
scelte coscienti. Una volta che questo è stato accettato, possiamo cominciare a supportare la
premessa che la nostra mente giri le chiavi che aprono le porte all'evoluzione umana. Il regalo
dell'essere umano è la sua allargata corteccia cerebrale. Con essa non siamo più alla mercé della
nostra biologia.
La nostra genetica ci può dotare di tendenze e tratti individuali, ma il nostro regalo è la nostra
abilità di modellare le reti neurologiche in cui sono mappate queste inclinazioni e cambiarle. Non
solo noi creiamo connessioni sinaptiche e perciò arricchiamo il cervello con conoscenza e nuove
esperienze, ma possiamo anche eliminare memorie spiacevoli, abitudini e assuefazioni indesiderate,
reti neurali emotive che creano la malattia, e semplici atteggiamenti che ci tengono limitati,
solamente inibendo i processi di pensiero e le stimolazioni che mantengono viva la chimica di
quelle connessioni sinaptiche. E’ perciò una scelta di volontà decidere dove scegliamo di mettere la
nostra attenzione e, come abbiamo visto, il cervello ci dà già supporto ovunque sia diretto il nostro
focus intenzionale.
"Agganciare" ciò che si sta imparando a ciò che già si sa migliora la memoria.
Recenti studi scientifici hanno dimostrato che la memoria si migliora agganciando quello che
stiamo imparando a quello che già sappiamo. Se qualcuno ascolta e legge attivamente, mettendo in
relazione quello che sta sentendo o vedendo con quello che già sa, allora ricorderà meglio
l'informazione. La ragione è semplice. Il cervello può usare le connessioni della rete neurale
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esistente e costruire ulteriormente su ciò che ha già sviluppato. (Robertson, 1998). Questo è il
processo naturale di sviluppo del cervello dall'infanzia e per tutta la nostra vita.
L’ordine naturale di connessione incrociata di una rete neurale ad un'altra è paragonabile al
prendere due isole remote che hanno reti telefoniche indipendentí e connetterle assieme. Le nuove
connessioni aumentano il numero di comunicazioni possibili nelle reti. Ogni volta che facciamo
nuove associazioni neurologiche, la nuova rete neurale diventa sempre più ricca, più intricata, più
sviluppata. Tutto aumenta. Moltiplicate questo esempio migliaia di volte e comincerete a vedere
l'immensa attività che ha luogo nel nostro cervello giornalmente quando stiamo imparando.
Guardate la figura disegnata qui accanto. Che
cosa vedete? Quando guardate questa figura il
vostro cervello vede per primo un'oca o un'anitra.
In altre parole, i centri di riconoscimento del
vostro cervello stimolano una rete neurale della
memoria di un uccello con un becco piatto. Però,
che cosa succede se vi chiedo se potete vedere un
coniglio? Potete vederlo? Perché possiate vedere
un coniglio, il vostro cervello ha bisogno di
stimolare una rete neurale completamente diversa
che è associata con la memoria di un piccolo e
peloso mammifero con le orecchie lunghe.
Fino a questo punto, ogni rete neurale individuale aveva il suo quartiere individuale di gruppi di
neuroni. Ora, da qualche parte nel vostro cervello, cambiando idea avete dovuto fare una
connessione incrociata di queste due reti neurali individuali per imparare che a volte nel disegno di
un coniglio ci può essere nascosta un'oca.
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