DIPARTIMENTO DI PSICOLOGIA DELLO SPORT
ISTITUTO SUPERIORE DI EDUCAZIONE FISICA – TORINO
SCUOLA UNIVERSITARIA INTERFACOLTA’ SCIENZE MOTORIE –
TORINO
TESI
CORSO DI PERFEZIONAMENTO IN PSICOLOGIA DELLO SPORT
DAL CERVELLO AL BIOFEEDBACK:
UN AFFASCINANTE VIAGGIO TRA CORPO E MENTE INSEGUENDO
LA MIA MONOIDEA
CANDIDATA: Prof.ssa PAOLA SACCHETTINO
RELATORI:
dott. Marco CHISOTTI
dott. Giuseppe VERCELLI
ANNO ACCADEMICO 2000/2001
RIASSUNTO
In questo lavoro mi occuperò dell’essere umano come unità psico –
fisica, cercando di scoprire in che modo la giusta interazione corpo – mente
può portare al benessere psicofisico e alla guarigione dalle malattie.
Analizzerò l’anatomia e la fisiologia del cervello, in particolare del
sistema limbico – ipotalamico e del sistema attivatore reticolare (SAR),
all’interno dei quali si suppone esserci la “sede fisica” della mente.
Esaminerò, inoltre, i presupposti su cui si fonda la Psicologia dello
sport, oggetto del mio corso di studi, per passare alla storia ed alle teorie
fondamentali dell’ipnosi, il mezzo più efficace per raggiungere il più adatto
stato mentale per ottenere successo nella vita e nello sport.
Infine mi occuperò del biofeedback, utile strumento per combattere lo
stress ed ottenere un rilassamento totale.
ABSTRACT
“FROM BRAIN TO BIOFEEDBACK: A CHARMING JOURNEY
IN
BETWEEN BODY AND MIND, FOLLOWING MY MONOIDEA”.
My work deals with the human
being as a psychophysical unit, trying to show in which way the right body -
mind interaction is able to give a psychophysical wellbeing and to make a
recovery from diseases.
I analyse the anatomy and
physiology of the brain, in particular of the limbic - hypothalamic system,
whose inside is thought to be the "physical seat” of the mind.
Moreover, I take into
account the assumptions on which the Sport Psychology is founded, subject -
matter of my course of studies, to treat the history and the fundamental
theories of hypnosis which is the most effective way to reach the best mental
state to obtain success in life and sport.
In the end, I deal with
biofeedback, as a practical instrument to win stress and obtain an absolute
relaxation.
PREMESSA
“Noi esseri umani conosciamo il mondo tramite
i messaggi trasmessi dai nostri sensi al nostro cervello. Il mondo è presente
all’interno della nostra mente, la quale è all’interno del nostro mondo”.
Edgar Morin
Questa frase di Morin contiene tutto quello
che avrei voluto dire per presentare il mio lavoro.
La domanda: “Il cervello è la mente?”
potrebbe restare senza risposta per sempre.
In anni recenti le neuroscienze hanno
compiuto progressi notevolissimi. Sulla base delle conoscenze attuali i
neuroscienziati hanno cominciato a sospettare che la nostra stessa Umanità
potrebbe essere definita un giorno dalle attività chimiche ed elettriche che si
svolgono nel nostro cervello.
La mente, il libero arbitrio, la creatività,
testimoniano la presenza di qualcosa di più della “massa grinzosa” di cellule
che abbiamo nel cervello.
Al nostro cervello dobbiamo anche gli impulsi
più primitivi, gli ideali più elevati, il modo in cui pensiamo e agiamo.
Mente e corpo, quindi, sono due unità
inscindibili, imprescindibili e interdipendenti che non avrebbero ragione di
esistere l’una senza l’altra; non sono che due aspetti di uno stesso sistema
d’informazione.
Questo è in sintesi il perché del mio lavoro.
La mente umana mi ha sempre affascinata, non di meno il dualismo mente – corpo.
Così ho deciso di avventurarmi in un non
facile percorso.
Partendo dall’anatomia del cervello e
passando per l’organizzazione anatomo - funzionale del SNC, cercherò di
scoprire a che cosa serve il cervello e quale sia la sua struttura.
Analizzerò il sistema limbico – ipotalamico
in quanto zona del cervello probabile “sede della mente”: controlla
l’affettività, le risposte vegetative indotte dalle emozioni, il tono
dell’umore e la percezione delle sensazioni piacevoli o dolorose.
Tale sistema accoglie in sé anche le
connessioni nervose del sistema reticolare attivatore ascendente (SAR). Il suo livello
di attività gioca un ruolo importante nella traduzione mente – corpo
dell’informazione.
A questo punto non potrò evitare di toccare,
anche se in maniera molto superficiale, la cibernetica, scienza
interdisciplinare che studia il funzionamento e le relazioni di qualsiasi
sistema dinamico semplice o complesso, prodotto dalla natura o dall’uomo.
Per quanto riguarda la psicologia, essa entra
in relazione con la cibernetica nel momento in cui si occupa dei processi
psicofisici di ricezione, analisi ed elaborazione dell’informazione.
Proseguendo nel mio cammino esaminerò la
psicologia dello sport e i suoi presupposti, poiché essa è l’oggetto di studio
del corso che mi accingo a terminare.
L’atleta, nelle sue prestazioni, usa mente e
corpo e, più stretto è il legame tra le due, più facilmente potrà giungere alla
vittoria.
La psicologia dello sport, con le sue
tecniche e con la creazione di uno stato mentale adeguato al risultato che si
vuole ottenere, è il mezzo più immediato di cui l’atleta si può avvalere per
raggiungere il proprio miglior stato mentale. Questa possibilità gli è data,
nelle situazioni di grosso impegno fisico, accanto alle sue doti naturali e al
livello di allenamento che ha raggiunto, dalle sue capacità prettamente
psicologiche, quale il potenziale mentale che è in grado di esprimere accedendo
allo stato di trance ipnotica.
E così la storia dell’ipnosi, le sue origini,
i suoi sviluppi e i grandi pregiudizi che da sempre la maggior parte delle
persone nutrono nei suoi confronti. Pregiudizi assurdi, senza senso, perché la
trance ipnotica non è ricevuta passivamente né attraverso i sensi, né grazie
alla comunicazione. E’ attivamente costruita dal soggetto cosciente.
Ma quando il soggetto non è “cosciente”,
quando in lui uno stimolo esterno, valutato a livello cognitivo con la
possibilità di attribuirgli un significato di “minaccia”, si attivano in lui
quei meccanismi biologici collegati allo stato di funzionalità che, in questo
caso, viene a mancare attivando nel soggetto uno stato di ansia o di stress.
L’uso di tecniche di autocontrollo in grado
di fornire all’atleta uno strumento per autoregolare la risposta allo stress è
molto importante.
Accanto all’ipnosi e alle varie tecniche di
rilassamento quali il training autogeno, le tecniche respiratorie, le tecniche
meditative, ecc, si affianca il biofeedback, una tecnica che sfrutta le
possibilità di apprendere ed autocontrollare volontariamente determinate
funzioni fisiologiche, per mezzo di apparecchiature elettroniche in grado di
rilevare nel soggetto una “funzione biologica”, monitorarla e progressivamente
migliorarla, fino a raggiungere una capacità di autocontrollo precedentemente
non posseduta.
Ed ora cominciamo: il cervello, com’è fatto e
come lavora.
1 - ELEMENTI DI
NEUROANATOMIA, NEUROFISIOLOGIA E NEUROPSICOLOGIA: IL CERVELLO
1.1 Embriogenesi
Il SNC prende origine da un foglietto di tessuto, il disco neurale, sulla superficie superiore dell'embrione (Fig. A). I settori
laterali del disco neurale si ispessiscono come due onde che sono denominate creste o pieghe neurali, che confluiscono nell'asse mediale,
dove formano il tubo neurale (Fig. B). La porzione cefalica del tubo neurale si
sviluppa nell'encefalo, e la porzione caudale nel midollo spinale. Le cellule della cresta neurale si separano dallecreste stesse e
danno origine al sistema nervoso periferico.
La porzione del tubo neurale che diventerà l'encefalo
forma una serie di tasche. La serie di tasche dà origine alle varie parti
dell'encefalo adulto, e le loro cavità si trasformano in ventricoli contenenti il liquido cerebrospinale. I ventricoli sono in
comunicazione con il canale centrale del midollo spinale, anch'esso derivante
dalla cavità centrale del tubo scusate. Il tubo neurale subisce inoltre delle
Pressioni, che fanno sì che l'encefalo sia orientato a circa 90° rispetto al
midollo spinale.
Nell'embrione in fase iniziale si possono distinguere
tre regioni principali dell'encefalo, il proencefalo, il mesencefalo e il
romboencefalo. Nell'arco di breve tempo il proencefalo si trasforma nel
telencefalo, che diverrà il cervello propriamente detto, e il diencefalo. Il mesencefalo rimane una struttura a sé, ma il romboencefalo si divide in metencefalo, che a sua volta si dividerà in ponte e cervelletto, e in mielencefalo che diverrà il midollo allungato.
SVILUPPO DEI
SEGMENTI CEREBRALI E DEI VENTRICOLI
Fig. A. Embrione ai primi stadi. Fig. B. Embrione negli stadi
successivi.
Fig. C. Cervello adulto.
Il sistema nervoso (SN) svolge un ruolo centrale nel
funzionamento degli organismi animali.
La sua
importanza risulta ancora più evidente considerando che le specifiche attività
psichiche che caratterizzano gli esseri umani appaiono correlate al maggior
sviluppo del cervello nell'uomo rispetto a quello degli animali.
Confronto del cervello
umano con quello di altri animali
1.2 L’organizzazione anatomo funzionale del sistema nervoso centrale
Il sistema nervoso centrale (SNC) è costituito
dall'encefalo e dal midollo spinale.
L'encefalo è la parte del SNC contenuta nella cavità
cranica; in esso possono distinguersi diverse porzioni: il cervello, il
diencefalo, il tronco encefalico, il cervelletto.
1.2a Encefalo: Cervello
Il cervello, denominato anche telencefalo,
rappresenta la porzione più voluminosa dell'encefalo. E’ costituito da due
grandi masse bilaterali, gli emisferi cerebrali, connesse tra loro da un
insieme di fibre che si organizzano principalmente in due formazioni: il corpo
calloso e la commissura anteriore.
Queste formazioni garantiscono un continuo scambio di
segnali tra i due emisferi: infatti, allorché per qualche ragione sono
interrotte, i due emisferi prendono a funzionare indipendentemente l'uno
dall'altro, come entità separate. Sulla superficie degli emisferi cerebrali si
osserva una serie di solchi delimitanti dei rilievi, le circonvoluzioni
cerebrali. Questo tipo di organizzazione ha il vantaggio di triplicare l'area
della corteccia cerebrale rispetto a quella che si avrebbe se la superficie
fosse liscia. Alcuni solchi più ampi e profondi, denominati scissure, separano
tra loro porzioni relativamente estese degli emisferi, che prendono il nome di
lobi. La struttura interna del cervello presenta aree di colore grigio, la
sostanza grigia, e aree di colore bianco, che costituiscono invece la sostanza
bianca.
All'interno degli emisferi cerebrali, la stanza
grigia costituisce diverse aree ben individuabili, dette nuclei. Tra i nuclei
sono compresi i gangli della base, che fanno parte del cervello, e il talamo,
che appartiene invece al diencefalo.
I principali gangli della base (nucleo caudato
putamen e globo pallido) hanno strette connessioni anatomiche e funzionali con
altri due nuclei sottocorticali: il nucleo subtalamico, appartenente al
diencefalo, e la substantia nigra, situata nella porzione più alta del tronco
encefalico.
Tutti
questi nuclei partecipano al controllo del movimento insieme al cervelletto, al
sistema cortico - spinale e ai nuclei motori del tronco encefalico. I gangli
della base ricevono segnali soprattutto dalla corteccia, dal talamo e dalla
substantia nigra e ne inviano principalmente alla corteccia attraverso il
talamo. Sempre a livello dell'encefalo, la sostanza bianca forma il centro
degli emisferi cerebrali (il
cosiddetto centro semiovale) ed è costituita da tre tipi di fibre: fibre di
proiezione, che trasportano impulsi dalla corteccia a stazioni lontane oppure
da stazioni lontane alla corteccia; fibre di associazione, che collegano varie
regioni corticali dello stesso emisfero; fibre commissurali, che collegano regioni
corticali corrispondenti dei due emisferi e che costituiscono il corpo calloso
e la commissura anteriore.
Faccia laterale dell’encefalo.
1.2b Diencefalo
Il diencefalo (dal greco, letteralmente, in mezzo al
cervello) comprende un complesso di formazioni situate in profondità
nell'encefalo, tra gli emisferi cerebrali e il tronco cerebrale. Nel diencefalo
si distinguono il talamo, l'epitalamo, l'ipotalamo, il subtalamo.
La massa nucleare più ampia del subtalamo è
costituita dal nucleo subtalamico, che funziona in stretto rapporto con i
gangli della base.
La principale formazione dell'ipotalamo è costituita
dall'epifisi (o ghiandola pineale), che produce un ormone, la melatonina,
implicato in diversi processi tra i quali il controllo dei meccanismi
immunitari.
Il talamo costituisce una voluminosa struttura di
forma ovoidale, pari e simmetrica, situata ai due lati del III ventricolo,
proprio sopra il mesencefalo. In sostanza tutti i segnali provenienti dal
tronco encefalico e dal midollo spinale fanno stazione a livello del talamo
prima di essere inviati alla corteccia cerebrale. Arrivano al talamo, tra gli
altri, tutti i segnali della cosiddetta sensibilità somestesica (tatto, dolore,
pressione, temperatura, ecc.); i segnali visivi, provenienti dalla retina, che
poi andranno alla corteccia occipitale; i segnali uditivi, diretti poi alla
corteccia temporale; i segnali relativi all'equilibrio; i segnali gustativi e
olfattivi; i segnali per il controllo motorio provenienti da cervelletto,
mesencefalo e altre strutture e diretti alla corteccia motoria e ai gangli
della base.
Il talamo riveste, quindi, un ruolo chiave fornendo segnali
sensoriali alle aree primarie della corteccia cerebrale e le informazioni sui
movimenti in atto alle aree corticali.
Principali
aree funzionali della corteccia cerebrale.
L'ipotalamo è una formazione poco voluminosa, ma
formata da più nuclei, situata al di sotto del talamo. Pur essendo di
dimensioni minime, svolge molteplici azioni d'importanza fondamentale per
l'organismo. In primo luogo, è implicato nella conservazione dell'omeostasi
dell'organismo e in particolare della regolazione della temperatura corporea,
della concentrazione di elettroliti nel sangue, dell'assunzione di cibo e
liquidi, della frequenza cardiaca e della pressione sanguigna.
Un'altra importante funzione dell'ipotalamo è il
controllo del sistema endocrino, essendo in stretto rapporto anatomico e
funzionale con l'ipofisi, cui è connesso dal peduncolo ipofisario.
L'ipotalamo controlla il sistema endocrino in due
modi: uno diretto, l'altro indiretto. Secondo la modalità diretta, gli ormoni
prodotti dai neuroni ipotalamici sono rilasciati direttamente a livello dei
vasi sanguigni della parete posteriore dell'ipofisi (neuroipofisi) e da qui
raggiungono il circolo sistemico. Sono secreti in questo modo ormoni quali
l'ossitocina, capace di indurre contrazione uterina ed eiezione del latte, e la
vasopressina, che svolge funzioni di vasocostrizione e riassorbimento idrico a
livello renale. Secondo la modalità indiretta, invece, l'ipotalamo rilascia
alcuni ormoni regolatori (con funzione stimolante o inibente) in un plesso
sanguigno locale (plesso portale). Da qui raggiungono, per via ematica, le cellule
endocrine dell'ipofisi anteriore (adenoipofisi). Queste ultime, a loro volta,
producono specifici ormoni che, liberati nel circolo sistemico, raggiungono le
ghiandole bersaglio.
I neuroni ipotalamici implicati nel controllo
endocrino appartengono a un tipo particolare di cellule, chiamate cellule
neuroendocrine. Come i neuroni, sono, infatti, capaci di ricevere e trasmettere
messaggi elettrici e nello stesso tempo, come le cellule endocrine, sono in
grado di rilasciare ormoni nel torrente circolatorio.
Un'ultima importante funzione dell'ipotalamo è
connessa al comportamento emozionale. L'ipotalamo, infatti, grazie alle sue
connessioni funzionali con il sistema limbico, integra e coordina l'espressione
comportamentale degli stati emotivi.
1.2c Tronco encefalico
Disposizione del tronco encefalico rispetto alle altre principali parti
del SNC.
Il tronco encefalico costituisce la zona di transizione tra il
midollo spinale e il cervello. In esso si distinguono tre porzioni; dall'alto
in basso esse sono: il mesencefalo, il ponte e il bulbo.
Per il tronco encefalico transitano diversi fasci
nervosi: alcuni trasmettono segnali sensoriali provenienti dal midollo spinale
e destinati principalmente al talamo; altri, invece, trasmettono al midollo
segnali motori della corteccia cerebrale (fasci corticospinali). Il tronco
encefalico contiene, inoltre, i nuclei d'origine (motori, sensitivi e in parte
misti) delle dodici paia di nervi cranici, per la maggior parte implicati nel
controllo delle strutture del capo e del collo.
Le connessioni tra cervello e cervelletto e tra
quest'ultimo e il midollo spinale avvengono attraverso il tronco encefalico.
Esso contiene, infine, numerosi centri di notevole funzionale per la
regolazione di molteplici attività fisiologiche, tra le quali la respirazione,
la pressione arteriosa, il livello di vigilanza, il ciclo sonno-veglia.
Una delle strutture più importanti del tronco
encefalico è la formazione reticolare. Quasi tutti i neuroni che la compongono
hanno una rete diffusa di connessioni e una distribuzione dei loro assoni sia
in direzione rostrale che caudale.
La formazione reticolare assolve numerose funzioni.
In primo luogo appare implicata nell'induzione e nel mantenimento dello stato
di veglia. Infatti, una stimolazione elettrica diffusa della formazione
reticolare a livello mesencefalico e pontino provoca un'immediata attivazione
della corteccia cerebrale, tale da causare il risveglio istantaneo. Inoltre,
tramite vie discendenti dirette al midollo spinale, da un lato concorre a
controllare il tono muscolare, dall'altro modula le sensazioni dolorose
regolando il flusso di informazioni nocicettive in arrivo dalla periferia.
Infine, la formazione reticolare è implicata nella regolazione dei movimenti
respiratori e dell'attività cardiaca.
All'interno della formazione reticolare sono stati
individuati alcuni raggruppamenti neuronali specifici:
1)
il nucleo gigantocellulare: è uno dei componenti principali del sistema
reticolare attivatore; i suoi neuroni liberano acetilcolina come trasmettitore
eccitatorio;
2)
la substantia nigra: è situata nel mesencefalo; invia i suoi assoni, che
liberano dopamina, a livello dei gangli della base, in associazione con i quali
opera per il controllo del movimento; altri raggruppamenti di neuroni
dopaminergici inviano le loro terminazioni a livello della corteccia frontale e
di diverse strutture del sistema limbico;
3)
i nuclei del rafe: sono situati in corrispondenza della linea mediana a
livello del bulbo e della porzione inferiore del ponte; inviano fibre al
diencefalo e al midollo spinale. Alcuni di questi neuroni contengono solo
serotonina, altri contengono anche un neuropeptide;
4)
il locus coeruleus: è costituito da neuroni che liberano noradrenalina a
livello di diverse strutture del diencefalo e del cervello. Inviano assoni
anche alla corteccia del cervelletto.
1.2d Cervelletto
Il cervelletto è una formazione situata inferiormente
al lobo occipitale del cervello e posteriormente al tronco encefalico, cui è
connesso dai tre cosiddetti peduncoli cerebellari. Morfologicamente è
costituito da una porzione mediana, detta verme, e da due emisferi cerebellari,
ciascuno dei quali può essere diviso in una zona intermedia e in una zona
laterale. Due profonde scissure, presenti sulla superficie cerebellare,
consentono di individuare tre lobi: anteriore, posteriore e flocculonodulare.
La struttura interna del cervelletto, come quella del
cervello, è costituita dalla corteccia cerebellare, dalla sostanza bianca
sottocorticale (composta di fibre) e infine da alcuni nuclei profondi: nucleo
del tetto, nucleo globoso, nucleo emboliforme e nucleo dentato.
Il cervelletto è connesso in entrata sia con
l'encefalo (corteccia motoria, formazione
reticolare, nuclei vestibolari) che con la
periferia, da cui
riceve informazioni circa l’esecuzione del movimento in corso; in uscita
è collegato con il tronco encefalico e, tramite il talamo, con la corteccia
cerebrale.
Grazie alle molteplici connessioni il cervelletto svolge diverse
funzioni. La zona laterale dell'emisfero cerebellare svolge un ruolo
fondamentale nel controllo della coordinazione motoria, determinando la
sequenza temporale di contrazione dei differenti muscoli durante l'attuazione
dei movimenti complessi. La zona intermedia, invece, è implicata nella
regolazione dell'attività dei muscoli agonisti e antagonisti dei segmenti
distali degli arti nel corso di prestazioni motorie fini. Il verme opera
principalmente in associazione con il tronco encefalico e il midollo spinale
per coordinare i movimenti stereotipati e subcoscienti. Il lobo
flocculonodulare, infine, lavora in stretta associazione con l'apparato
vestibolare nel controllo dell'equilibrio e della postura.
Veduta laterale
del cervelletto.
1.3 Funzioni del cervello
Tutti sappiamo che, in assenza di attività cerebrale,
ciascuno di noi è morto. Il cervello è, dunque, l'elemento essenziale della nostra
esistenza. Noi siamo il nostro cervello.
Ma qual è la storia naturale del cervello? Come è
diventato ciò che è?
La biologia ci insegna che i soli organismi viventi
che hanno sviluppato un cervello sono quelli dotati di attività motoria.
Perfino il verme più semplice, o l'invertebrato marino più primitivo, ha un
sistema nervoso. D'altro canto, le piante non hanno sistema nervoso. E,
infatti, le piante non hanno neppure attività motoria.
C'è bisogno di un cervello per muoversi attivamente,
perché noi siamo costretti a spostarci all'interno di una rappresentazione del
mondo esteriore. Non possiamo andare alla cieca, sarebbe troppo pericoloso!
Occorre avere un'idea di quello che c'è nell'ambiente. Il cervello, quindi, si
è sviluppato per consentire agli animali di muoversi.
La struttura del cervello dei vertebrati è lo stesso
per tutti. Tutti noi abbiamo un midollo spinale, e tutti noi abbiamo dei nervi
per attivare i muscoli e degli altri nervi per trasmettere le sensazioni. I vertebrati superiori hanno, oltre al
tatto, il senso della vista, dell'udito, del gusto e dell'olfatto. Questi
sistemi sono tutti molto simili.
Il problema centrale del funzionamento del cervello è
come facciamo a raccogliere tutti questi frammenti della realtà, il colore
delle cose, la loro forma, le sensazioni che esse ci danno, i suoni che
emettono, per generare un'unica immagine a partire da tutti questi elementi.
Alcune parti del sistema analizzano il colore, altre
analizzano il movimento, e altre ancora analizzano il peso o la sensazione
tattile.
Come sono integrate tutte queste sensazioni in
un'unica immagine della realtà, come facciamo a costruire un evento cognitivo
unico, è un problema, perché quando si esamina il cervello si scopre che i
diversi sistemi sensoriali sono situati in aree differenti del cervello. Ecco,
dunque, quello che abbiamo nella nostra testa. Se lo apriamo, vediamo le
diverse regioni. La parte posteriore è dedicata all'elaborazione degli stimoli
visivi. Analizzando un occhio si può osservare che si collega alla parte
posteriore dell'altro emisfero e anche l'udito è elaborato in questa parte del
cervello.
Il problema sta nella grande distanza che separa le
varie regioni cerebrali tra loro. Questa distanza è enorme, rispetto alle
minuscole dimensioni di un neurone.
Dall'occhio il nervo ottico si dirige per prima cosa
verso un centro, chiamato talamo; quindi, dal talamo, le fibre ottiche
raggiungono la corteccia visiva. Analogamente per l'orecchio, il segnale
uditivo passa per prima cosa attraverso il talamo e quindi raggiunge la
corteccia uditiva.
Una cosa interessante a questo proposito è che la
distanza fra talamo e corteccia visiva, fra talamo e corteccia uditiva, fra
talamo e corteccia somato - sensoriale (quella responsabile della sensazione
tattile della mano) è la stessa in tutti e tre i casi. Quindi è possibile che
uno stesso evento attivi simultaneamente queste tre regioni corticali.
Ciò permette anche di immaginare un processo di
collegamento delle sensazioni che sia temporale piuttosto che spaziale, poiché
le informazioni situate in diverse aree sensoriali della corteccia possono
arrivare simultaneamente al talamo.
Se io sento, ascolto e vedo una cosa simultaneamente,
la percepisco come un unico oggetto.
E' dunque importante capire che cosa rende possibile
questa simultaneità di ritorno delle sensazioni verso il talamo. Come può
l'attività dei neuroni essere più o meno sincronizzata?
Se prendiamo in considerazione il talamo e una parte
della corteccia troviamo dei neuroni, che hanno un corpo cellulare, un assone e
dei dendriti. Se con un elettrodo misuriamo l'attività elettrica dei neuroni de
talamo, osserviamo che essi scaricano regolarmente a una frequenza variabile
secondo il nostro stato di coscienza. Ad esempio, quando questi neuroni scaricano
a una frequenza di 2 Hz, ossia a 2 cicli al secondo, noi siamo addormentati,
non siamo coscienti.
Quando torniamo coscienti, la frequenza con cui i
neuroni del talamo scaricano aumenta fino a 40 Hz, cioè a un ritmo di 40 cicli
al secondo. Ciò significa che questi neuroni scaricano tutti alla stessa
frequenza e quindi in modo sincrono.
Che cosa succede allora? Ogni neurone è collegato a
una regione corticale, e ne attiva ognuno a una frequenza di 40 Hz. In questo
modo, le due regioni corticali diventano coordinate nel tempo, cioè i loro
neuroni scaricano simultaneamente a una frequenza di 40 Hz. In queste
condizioni, collegare le diverse sensazioni consiste nell'individuare i neuroni
delle aree corticali che scaricano simultaneamente. E’, quindi, molto facile
per il nostro cervello riconoscere le aree corticali sincrone, ed è proprio
questa sincronizzazione temporale a produrre la percezione. E' come ciò che
accade quando si suonano due note molto distanti l'una dall'altra sulla
tastiera del pianoforte: se le si suona insieme, si riesce comunque a produrre
un effetto unitario, anche se i tasti sulla tastiera e le corde corrispondenti
nel pianoforte sono fisicamente distanti. E' la sincronizzazione a produrre la
coerenza.
Esaminiamo il funzionamento del sistema
talamo-corticale, corteccia. Il talamo è composto da due zone: se guardiamo il
talamo lateralmente, vediamo che c'è una regione centrale, detta
"non-specifica", e una regione periferica, detta
"specifica".
Il sistema non-specifico riceve gli stimoli provenienti
dal tronco cerebrale, che controlla il sonno, in generale le funzioni corporee,
i nostri impulsi e probabilmente anche la nostra capacità di attenzione. Il
sistema non-specifico ha, dunque, funzioni rivolte verso l'interno. E' il
sentire del nostro corpo.
Il sistema specifico guarda, invece, al mondo esterno
e riceve dei segnali grezzi dall'occhio, dall'orecchio, dalla mano e dalle
altre periferiche sensoriali.
Quindi il movimento di "avanti - e -
indietro" tra il talamo e la corteccia è causato dalla combinazione delle
attività specifiche e non-specifiche.
Se subiamo un danno a livello del talamo specifico
coinvolto nella visione, diventiamo ciechi, ma non sordi, perché solo una parte
del cervello è danneggiata: quella che va dal talamo alla corteccia visiva.
Analogamente, se abbiamo una lesione nella regione che collega il talamo alla
corteccia uditiva, non possiamo più sentire, ma continuiamo a vedere. Vi è,
dunque, una separazione tra le sensazioni. La sensazione visiva corrisponde a
una parte del talamo e a una regione della corteccia, la sensazione uditiva
corrisponde a un'altra parte del talamo e a un'altra regione della corteccia.
Al contrario, se subiamo un danno nel sistema
non-specifico, perdiamo in un colpo solo la vista, l'udito e il tatto. Il
sistema non-specifico è, quindi, indispensabile al buon funzionamento del
sistema specifico.
Per concludere, riprendiamo i due concetti
fondamentali: il sistema specifico rappresenta il contenuto del mondo, i
colori, le forme, i movimenti, i suoni. Il sistema non-specifico rappresenta,
invece, ciò che siamo, ciò che facciamo del contenuto, in altre parole è il
contesto. L'uno osserva il mondo, l'altro osserva noi stessi. Il dialogo fra il
contenuto e il contesto non è altro che la coscienza.
Come funziona l'onda? Noi vediamo il cervello e il
nucleo non-specifico. I suoi assoni invece di andare verso punti specifici
della corteccia, si irradiano in tutte le direzioni. E i suoi neuroni sono
organizzati in modo tale che ogni neurone ne attivi un'altro, che ne attiva a
sua volta un altro ancora e così via. Si forma, dunque, un circuito: 1°, 2°,
3°, 4°, 5°, 6°, 7°, 8°, 9°, il tutto in 12,5 millisecondi, poi si ricomincia.
L'onda si ripete regolarmente, e ogni volta tutto quello che nella corteccia oscilla
a 40 Hz lo si ritrova lì.
Ogni onda è un quanto di coscienza.
Pertanto l'idea è che quando inneschiamo un'onda,
otteniamo un'immagine, inneschiamo un'altra onda, otteniamo un'altra immagine,
innescate ancora un'onda, ottenete una terza immagine. La coscienza, la
cognizione, e così un insieme di immagini che si succedono le une alle altre
come in un film.
I sistemi specifico e non-specifico mettono in
comunicazione tutte le parti del cervello: dal talamo alla corteccia, dalla
corteccia al talamo, con un'onda ogni 12,5 millisecondi.
Possiamo chiederci quanti neuroni ci siano
approssimativamente all'interno del cervello. La risposta è 1010, o
10.000.000.000. E' un numero enorme! Eppure, questo sistema funziona come un
singolo evento funzionale: la coscienza.
Ci si può chiedere quanti neuroni siano dedicati alla
vista, all'udito o al tatto. In verità, molto pochi: la maggior parte dei
neuroni del cervello non si occupa del mondo esterno. Queste e altre
considerazioni ci fanno ritenere che il cervello sia, fondamentalmente, un
sistema chiuso.
E’ noto che i colori, in realtà, non esistono
indipendentemente da noi, ma sono l'interpretazione che il nostro cervello fa
di particolari informazioni provenienti dalla retina. Anche i suoni non
esistono, ma sono la nostra interpretazione delle vibrazioni dell'aria.
Analogamente, il tatto è qualcosa che noi produciamo in seguito alla
deformazione della pelle. Tutto questo ci dice che il nostro cervello è un
emulatore della realtà, qualcosa che si è evoluto nel tempo per
"imitare" ciò che esiste al di fuori di noi, o, in altre parole, per
costruire una storia. Ma gli elementi di questa storia esistono da prima della
nostra nascita, poiché nessuno ci insegna a vedere i colori, né a sentire il
dolore o le altre sensazioni. Queste facoltà nascono con noi, proprio come il
naso, le orecchie e il corpo. Noi siamo come una coscienza equipaggiata con un
sistema di sensazioni! Il nostro cervello è, dunque, un emulatore che genera
una realtà e che ne verifica l'affidabilità servendosi delle sensazioni.
La coscienza è un sogno limitato dalla realtà.
Esiste una qualche ragione inconfutabile per
sostenere che il cervello sia un sistema chiuso?
Sì, è il sogno.
La sola spiegazione plausibile è che il cervello sia
un sistema chiuso, la cui attività può produrre un'immagine anche in assenza di
informazioni provenienti dall'esterno.
A questa considerazione fa seguito un corollario
abbastanza sorprendente, e cioè che il cervello serva fondamentalmente per
sognare, e che noi possiamo sognare in due modi: quando dormiamo e abbiamo gli
occhi chiusi, il contenuto della nostra attività cognitiva dipende da ciò che è
presente nella nostra memoria e da quello che il sistema può inventare. Durante
la veglia, invece facciamo dei sogni il cui contenuto è governato dai sensi.
In altre parole, dobbiamo ridefinire il concetto di
sogno: il sogno è il meccanismo che genera le immagini nelle quali noi ci
muoviamo quando interagiamo con l'ambiente esterno. E' l'emulatore di una
realtà che può essere costruita a partire da ciò che proviene tanto
dall'interno, quanto dall'esterno del nostro cervello.
1.3a La veglia, il sonno e il sogno
L'attività cognitiva è caratterizzata da
un'oscillazione a onda. Ciascuno stato di veglia, di sonno o di sogno è
caratterizzato da delle oscillazioni tipiche.
Quando un individuo è sveglio, si osserva che l'onda
a 40 Hz è riportata a zero da uno stimolo esterno. Ad esempio, uno schiocco
sonoro che arriva all'orecchio va ad attivare il talamo che, a sua volta,
attiva la corteccia e, se lo stimolo è sufficientemente forte, l'oscillazione è
riportata a zero. Questo è interessante, perché è un modo di caratterizzare lo
stato di veglia.
Durante il sonno, soprattutto durante la fase delta
che corrisponde al sonno più profondo, si osserva un tipo di onda molto lenta,
con una frequenza compresa fra 2 e 3 Hz. In questo stadio, qualunque sia lo
stimolo che arriva all'occhio o all'orecchio, il cervello non ne tiene conto.
Sebbene l'occhio e l'orecchio non dormano e continuino a funzionare, il cervello
è immerso nel sonno e le informazioni che arrivano al talamo non possono
rimettere l'onda a zero, non sono prese in considerazione. Il cervello non
presta loro attenzione.
Quando sogniamo, si osserva un'onda che si propaga
dalla regione anteriore a quella posteriore del cervello a frequenze molto
vicine a 40 Hz. Queste onde, tuttavia, non possono essere rimesse a zero dagli
stimoli provenienti dal mondo esterno. In altri termini, quello che accade
all'interno non può essere influenzato da uno stimolo esterno. Durante il sogno
il cervello si comporta come un sistema chiuso che non consente al mondo
esterno di modificarlo.
1.4 Quale struttura ha il cervello?
1.4a Il profilo del cervello
Il cervello è caratterizzato da una simmetria
bilaterale e dal fatto che è suddiviso in un certo numero di regioni
fondamentali, dotate di funzioni distinte.
C'è il midollo spinale, anch'esso simmetrico. Esso è
composto da nervi che trasportano le informazioni, al cervello e dal cervello,
attraverso le cellule nervose, unità fondamentali molto importanti.
Il midollo spinale è collegato ad una struttura
situata più in alto e chiamata tronco cerebrale. Il tronco cerebrale trasporta
l'informazione proveniente dal midollo spinale ai centri superiori del
cervello, in particolare ad un'area denominata talamo.
Il talamo è il principale centro di comunicazione fra
il midollo spinale e gli emisferi cerebrali, le strutture bilaterali situate
davanti al midollo spinale.
Sempre al di sopra del tronco cerebrale si trova una
struttura implicata nel coordinamento motorio, che si chiama cervelletto.
Queste diverse strutture contengono davvero in sé
tutti i meccanismi neurali necessari all'azione.
1.4b Le
funzioni della corteccia cerebrale
Il cervello non è una struttura tutta uniforme, ma è
anzi diviso primariamente in due parti simmetriche, gli emisferi destro e
sinistro, connessi da una lamina di fibre nervose, chiamata corpo calloso.
A loro volta i due emisferi sono entrambi suddivisi
in sotto-parti, denominate lobi: il lobo frontale, il lobo occipitale, il lobo
temporale e il lobo parietale.
Ciascuno di questi lobi ha una funzione differente.
Il lobo frontale, come oggi sappiamo, è associato alla pianificazione, alla strategia
e all'azione. Il lobo parietale è implicato nella sensibilità, e in particolare
nel tatto. Il lobo occipitale controlla la visione. Il lobo temporale si occupa
sia delle emozioni, sia di alcuni aspetti della memoria.
Una delle cose affascinanti della neurobiologia è
proprio il modo in cui si scopre la localizzazione di queste facoltà.
Ci sono voluti molti anni per comprendere che le
nostre facoltà sono localizzate in certe regioni specifiche del cervello. La
prima persona seria a tentare ciò fu lo scienziato viennese Franz Joseph Gall.
All'inizio del XIX secolo, attorno al 1800, egli fu il primo a cercare di
descrivere nei dettagli le suddivisioni del cervello, basandosi su un approccio
sperimentale che oggi si chiama frenologia.
Gall era rimasto colpito dal fatto che i tratti
intellettuali di certe persone sembrassero trovare una corrispondenza nella
forma del loro cranio.
1.4c L'approccio materialistico
Gall ha dato alle neuroscienze due contributi
straordinari, che esercitano ancora una grande influenza sulla ricerca attuale.
E' stato il primo ad affermare ciò che noi tutti pensiamo ancora oggi: che
tutti i processi mentali sono localizzati in aree diverse del cervello, e che
non c'è qualcosa di simile all'anima o allo spirito all'origine dell'attività
mentale, ma che tutta l'azione mentale ha una base biologica. La sua è stata la
prima concezione completamente materialistica delle funzioni mentali.
In secondo luogo Gall ha introdotto l'idea che le
funzioni sono localizzate. Egli ha proposto localizzazioni di funzioni
cerebrali in modo molto preciso, sostenendo che regioni specifiche
controllassero funzioni molto elaborate, come la riservatezza, l'amore
romantico, l'altruismo, la generosità eccetera, essendo ciascuna di esse
associata a una parte diversa del cervello. Aveva costruito una cartografia del
cervello nella quale le tendenze al possesso, a essere parsimoniosi o
risparmiatori, tutte questi attributi collegati all'accaparrare, fossero
raggruppati insieme, e che l'idealismo, l'esuberanza, la raffinatezza e il
perfezionismo, tutti questi tratti di ordine superiore, fossero anch'essi
localizzati nel cervello.
1.4d Noi parliamo con il cervello
sinistro
Siamo rimasti fermi a questo stadio fino a circa il
1860, quando un grande neurologo francese, Paul Broca, riaprì la questione
della localizzazione nel contesto della neurologia del linguaggio.
Broca fece la seguente cosa: egli si imbatté in un
paziente con un insolito difetto di linguaggio. Questi problemi del linguaggio sono
chiamati afasie. Sono delle malattie neurologiche che riguardano
l'articolazione o l'espressione del linguaggio, generalmente dovute a incidenti
di tipo vascolare. Questo paziente comprendeva perfettamente il linguaggio, ma
era incapace di articolarlo, non riusciva a utilizzare il linguaggio per
esprimersi.
Quando questo paziente morì e fu sottoposto ad
autopsia, Broca trovò una lesione nel lobo frontale. In seguito Broca scoprì
altri sette pazienti con un difetto simile: tutti avevano difficoltà a esprimersi
con il linguaggio, ma tutti lo comprendevano perfettamente. Al loro decesso,
l'autopsia dimostrò che ciascuno di essi presentava la stessa identica lesione;
e che in ciascuno di essi la lesione era localizzata nell'emisfero sinistro del
cervello. Egli annunciò allora uno dei principi fondamentali delle
neuroscienze, e cioè che noi parliamo con il nostro emisfero sinistro. La
nostra capacità di esprimerci in modo preciso con il linguaggio è localizzata
nel cervello sinistro. "Area di Broca" è il nome col quale è tuttora
chiamata.
1.4e I moduli per la comprensione
del linguaggio
Qualche anno più tardi un neurologo tedesco, Karl
Wernicke, compì una seconda scoperta. Scoprì un paziente che presentava una
lesione dell'area parieto - temporale, proprio dove il lobo parietale incontra
quello temporale. Questo paziente aveva un difetto di linguaggio diverso da
quello di Broca: i pazienti di Broca capivano, ma non riuscivano a esprimersi.
Questo paziente, invece, era in grado di esprimersi, ma non capiva niente;
quindi quello che diceva aveva ben poco senso.
Al momento dell'autopsia, Wernicke scoprì due cose
interessanti: prima di tutto la lesione si trovava ancora una volta
nell'emisfero sinistro, come è indicato qui, a livello del lobo parieto -
temporale. Egli chiamò questa zona "area di Wernicke".
ll merito più grande di Wernicke, non si limita a
questa scoperta, ma al fatto di aver combinato le scoperte proprie e quelle di
Broca nello sviluppo di una teoria del linguaggio. La corteccia occipitale è il
luogo in cui l'informazione visiva entra nel cervello, mentre l'area temporale
è il luogo d'entrata dell'informazione uditiva. Quando si sente qualcuno
parlare, o quando si legge qualcosa, le informazioni entrano all'interno di
sistemi sensorali specifici e quindi sono portate nell'area di Wernicke, dove
sono tradotte in una sorta di codice neurale del linguaggio. Questo codice è
poi inviato all'area di Broca, attraverso una via nervosa nota come fascicolo
arcuato. Successivamente, nell'area di Broca, le informazioni sono tradotte in
linguaggio, che può poi essere articolato e pronunciato.
Wernicke ha, dunque, ripreso l'idea della
localizzazione delle funzioni e l'ha elaborata, in modo interessante e
sofisticato, sostenendo che una funzione complessa come il linguaggio non è
controllata da una sola regione, ma dalla combinazione di più regioni.
Assistiamo qui, per la prima volta, allo sviluppo dell'idea dell'elaborazione
distribuita e parallela, un'idea che oggi domina il campo delle neuroscienze
cognitive.
Nel cervello ci sono molti sistemi che interagiscono
gli uni con gli altri, al fine di produrre l'azione integrata della mente.
Questa va davvero considerata come la sfida più
importante della biologia. E' l'ultimo grande mistero: abbiamo una buona
conoscenza dello sviluppo, abbiamo una buona conoscenza del modo in cui
funzionano le cellule e dei sistemi di cellule. Quello che non capiamo ancora
sono i processi della mente.
La grande sfida della biologia del prossimo secolo
sarà proprio questa. Esattamente come la cosmologia si chiede quale sia la
struttura dell'universo, le neuroscienze cognitive si domandano quale sia la
struttura della mente.
2 -
IL SISTEMA LIMBICO - IPOTALAMICO
2.1 Sistema limbico
Il sistema
limbico è costituito in
parte di corteccia cerebrale e in parte di diencefalo. Il termine limbico non è
preciso ed è usato in modo diverso da diversi autori. Strutturalmente esso è
costituito da: (1) alcune aree corticali cerebrali, inclusa la circonvoluzione del cingolo localizzata nella superficie interna
della scissura interemisferica, appena sotto al corpo calloso, e l'ippocampo; (2) vari nuclei tra cui quelli
anteriori del talamo e i nuclei dell'abenula dell'epitalamo; (3)
parte dei gangli basali; (4) l'ipotalamo, in particolare i corpi mamillari; (5) la corteccia olfattoria e (6) le vie di connessione tra le
varie aree corticali e i gangli della base (come per esempio il fornice).
Sistema limbico
dell’emisfero destro in sezione sagittale
Il sistema limbico controlla l'affettività, le risposte
vegetative indotte dalle emozioni, il tono dell'umore e la percezione delle
sensazioni piacevoli o dolorose.
Per il sistema limbico le afferenze più importanti
sono quelle olfattorie. L'odore del cibo stimola il centro della fame
nell'ipotalamo. Nei cani, nei gatti e in altre specie animali la percezione
olfattoria dei feromoni, che sono delle molecole rilasciate nell'aria,
ha un’importanza fondamentale nella riproduzione poiché determina l'attrazione
tra specie analoghe, ma di sesso differente.
Lesioni del sistema limbico possono provocare
appetito vorace (bulimia), disinibizione sessuale, eccessiva docilità nei confronti
di stimoli ambientali che richiederebbero uno stato d'allerta o di difesa.
Poiché l'ippocampo è parte del lobo temporale, una sua lesione determina un
danno della memoria. L'ippocampo e la corteccia circostante sono fondamentali
nel passaggio dell'informazione dalla memoria a breve a quella a lungo termine:
la porzione di corteccia immediatamente circostante l'ippocampo è costituita da
quelle cellule che subiscono una trasformazione della loro fisionomia calcio indotta,
per rinforzare la traccia mnestica.
2.1a L’Ipotalamo
L'ipotalamo è la porzione inferiore del diencefalo e contiene numerosi
piccoli nuclei e tratti nervosi. Il nucleo più importante è quello dei corpi mamillari, due rigonfiamenti siti ventralmente
al diencefalo. Essi sono coinvolti nei riflessi olfattori e nelle reazioni
emozionali in risposta a stimoli olfattivi. Un gambo imbutiforme, l'infundibolo, si estende dal pavimento
dell'ipotalamo, connettendosi con la ghiandola
ipofisaria posteriore o neuroipofisi. L'ipotalamo ha un ruolo importante nel controllo del sistema
endocrino poiché regola la secrezione ormonale dell'ipofisi che modula funzioni
come il metabolismo, la riproduzione, le risposte allo stress e la diuresi.
Fibre afferenti che terminano nell'ipotalamo conducono stimoli provenienti da:
(1) organi; (2) recettori gustativi della lingua; (3) sistema limbico
(coinvolto nell'olfatto); (4) particolari aree cutanee come i capezzoli e i
genitali esterni; (5) corteccia prefrontale che conduce, attraverso il talamo,
informazioni inerenti il tono dell'umore. Fibre efferenti si estendono
dall'ipotalamo al tronco cerebrale e al midollo spinale dove entrano in
contatto sinaptico con i neuroni vegetativi. Altre fibre si estendono
attraverso l'infundibolo alla porzione posteriore dell'ipofisi; alcune giungono
ai nuclei trigeminali e facciali per contribuire al controllo della muscolatura
della deglutizione e altre ai motoneuroni spinali per stimolare il riflesso del
brivido.
Diencefalo. A Visione generale della metà
destra di encefalica in sezione sagittale.
B Talamo e
i suoi nuclei. C Ipotalamo con i suoi nuclei e metà destra dell’ipofisi.
L'ipotalamo ha una grande importanza in numerose
funzioni, ognuna delle quali ha relazioni con le emozioni e con il tono
dell'umore. Sono correlate a funzioni dell'ipotalamo sensazioni quali il
piacere sessuale, il benessere dopo un pasto, la rabbia e la paura.
2.1b Funzioni dell’ipotalamo
L'ipotalamo è situato proprio al centro del sistema
limbico. Esso ha anche delle vie di comunicazione con tutti i livelli di questo
sistema. A sua volta, l'ipotalamo e le strutture ad esso strettamente
collegate, come il setto e i corpi mammillari, inviano segnali di output in due
direzioni: (1) verso il basso, attraverso il tronco cerebrale, principalmente
nella formazione reticolare del mesencefalo, del ponte e del midollo, e (2)
verso l'alto, in direzione di molte aree del cervello, specialmente del talamo
anteriore e della corteccia libica. Inoltre, l'ipotalamo influisce
indirettamente, in modo molto spettacolare, sulla funzione della corteccia
cerebrale attraverso l'attivazione o l'inibizione del sistema reticolare
attivatore ascendente che ha origine nel tronco cerebrale.
L'ipotalamo è dunque il maggior canale di output del
sistema limbico. Esso integra le funzioni sensoriali -percettive, emotive e
cognitive della mente con la biologia dell'organismo. Poiché il sistema limbico
-ipotalamico si trova in un processo di stati psiconeuro - fisiologici in costante
cambiamento, ogni apprendimento associato con esso è di necessità stato -
dipendente.
FUNZIONI DELL’IPOTALAMO
FUNZIONE
DESCRIZIONE
Vegetativa Contribuisce al
controllo della frequenza cardiaca,
allo svuotamento della vescica, alla progressione
del
cibo nel tubo digerente e alla regolazione del
diametro dei vasi sanguigni.
Endocrina Contribuisce
alla regolazione delle secrezioni
dell’ipofisi, influenzando il metabolismo, l’equilibrio
ionico, la pubertà e le funzioni sessuali.
Controllo muscolare Controlla i muscoli della
deglutizione e stimola il
brivido in alcuni muscoli.
Termoregolazione Controlla la perdita di
calore quando la temperatura
dell’ipotalamo aumenta, aumentando la sudorazione
(ipotalamo anteriore). Viceversa, quando la
temperatura ipotalamica scende, controlla la
produzione di calore, provocando i brividi (ipotalamo
posteriore).
Regolazione dell’assunzione Sono presenti centri per la fame, la
sazietà e per
di cibo e di liquidi la sete.
Emozioni