Da dove vengono i neuroni specchio: finalmente lo scopriamo (sì, vi parlo, infine, dell’articolo su cui si basava l’intervento – perduto – della Dott.ssa Manera alla scorsa edizione della Settimana del Cervello, da lei gentilmente fornitomi. E’ passato un po’ di tempo, ma l’argomento mi sembra interessante, sicché). Quella che vi presento oggi non è una risposta definitiva alla domanda, bensì un’ipotesi. Le evidenze sperimentali, necessarie per confermare o eventualmente smentire la tesi sviluppata nell’articolo in questione, ancora mancano; tuttavia, il quadro delineato da M. Del Giudice, V. Manera e C.Keysers appare molto convincente.
Come funzionino i neuroni specchio e quale importante ruolo essi rivestano nello sviluppo delle abilità sociali sono argomenti molto discussi (anche qui!), e riguardo ai quali un gran numero di esperimenti ha permesso di dare risposte pressoché condivise da tutti i ricercatori. Resta però da capire in che modo neuroni con caratteristiche “specchio” si originino nel nostro cervello: c’è un programma genetico che spinge alcuni neuroni pre-motori a diventare neuroni specchio, o essi vengono semplicemente modificati in questo senso dall’apprendimento? La comunità dei neuroscienziati è divisa su questo punto.
Facciamo un passo indietro. I sostenitori della teoria dell’origine-per-apprendimento, chiamiamola così, chiamano in causa un processo noto col termine di apprendimento hebbiano. Al di là del nome che può sembrare complicato, a livello teorico il concetto di hebbian learning (dal nome di Donald Hebb, che l’ha formulato) è molto semplice. Una vulgata molto di moda lo sintetizza con una manciata di parole: “Cells that fire together, wire together.” In pratica, ciò che Hebb propose, con grande preveggenza, nel 1949, è che l’apprendimento “associativo” (quello che lega insieme, nella memoria, due stimoli) si basi su un rafforzamento delle sinapsi fra due neuroni attivi nello stesso momento, o quasi. Le ricerche sulla plasticità (per un ripasso: qui) hanno confermato il postulato di Hebb: LTP e LTD si fondano proprio su meccanismi di questo genere.
Nel caso dei neuroni specchio – che sono, come sappiamo, in gran parte neuroni pre-motori -, si potrebbe facilmente ipotizzare che acquisiscano le proprietà che li rendono tali in seguito ai rafforzamenti delle sinapsi che su di essi formano le fibre provenienti da neuroni delle zone corticali sensoriali, in particolare quelli che elaborano gli stimoli visivi e uditivi corrispondenti a determinate azioni. Come? Le connessioni fra zone temporali, parietali e pre-motorie non mancano. E’ possibile immaginare che, durante lo sviluppo di un bambino di pochi mesi, movimenti casuali (per esempio delle mani) producano degli effetti a livello di “immagini e suoni” che portano all’attivazione di neuroni delle zone sensoriali della corteccia. I neuroni delle aree connesse alla rappresentazione visiva, e quelle che elaborano gli input uditivi, invieranno potenziali d’azione (cioè segnali, sotto forma di eventi elettrici), lungo i loro assoni, alle aree a cui sono connessi, tra cui, per l’appunto, le zone pre-motorie. Le sinapsi tra essi (neuroni delle aree sensoriali) e i neuroni pre-motori responsabili del movimento prodotto saranno rafforzate, poiché questi neuroni pre-motori avranno anch’essi appena scaricato, e si troveranno quindi ancora in uno stato “eccitato”. Le sinapsi che, invece, li connetteranno a neuroni pre-motori che non erano stati attivati negli istanti precedenti (che non “c’entrano” con il movimento in questione), saranno al contrario indebolite. Tutto questo avverrà, in realtà, nel corso del tempo, e il rafforzamento delle sinapsi interessate sarà davvero apprezzabile dopo che questo tipo di cicli si saranno ripresentati un certo numero di volte: cioè dopo che altrettante volte il bambino avrà avuto modo di associare l’agito con l’osservato/udito.
Si capisce così come possano configurarsi associazioni fra determinati stimoli sensoriali e precisi patterns motori, e come, presto, al bambino, basterà vedere o udire gli “indizi” di un’azione, anche compiuta da altri, per eccitare un circuito motorio equivalente. Sistema specchio, c.v.d.
D’altra parte, alcuni ricercatori sostengono che il sistema in questione sia troppo importante per lo sviluppo delle facoltà umane (e per la sopravvivenza), per essere affidato alla casualità di un tale sistema di apprendimento… E che deve pertanto esistere un programma genetico che porta, necessariamente, al differenziarsi dei neuroni specchio.
In realtà, non ci sono evidenze sperimentali a sostegno di questa seconda ipotesi. Tra l’altro, a mio avviso, una distinzione netta fra “apprendimento” e “basi genetiche” non può più avere molto senso, ormai: sappiamo bene che l’apprendimento si basa su stimoli “ambientali”, ma, anche, che esso può avvenire soltanto grazie all’attivazione di particolari geni. L’esistenza di questi meccanismi a livello genetico rende possibile la modificazione dei circuiti: senza, non si potrebbe dare alcuna associazione. Insomma, sono i nostri geni che ci rendono capaci di apprendimento (non parlo solo di noi umani, è chiaro), anche se poi è la natura degli stimoli a determinarne il “contenuto”. E’, quindi, già in partenza, poco utile contrapporre le due componenti.
Gli autori dell’articolo si spingono quindi a formulare una terza ipotesi, che dovrebbe fare da ponte fra le due appena esposte: che il sistema specchio si origini per mezzo di una canalizzazione esperienziale (definizione presa in prestito da Gottlieb, 1991) dell’apprendimento hebbiano. In pratica, Del Giudice, Manera e Keysers sposano la teoria dell’origine-per-apprendimento, ma contestano il carattere di casualità attribuitole dai suoi detrattori. Ampliano invece il quadro dell’hebbian learning, ipotizzando che non solo ci siano le condizioni per cui l’apprendimento si possa realizzare, ma che esistano condizioni per cui l’apprendimento è favorito, indotto (dallo sviluppo – e quindi anche dai geni – dell’individuo).
Quindi, non solo: 1) esistono le connessioni fra le aree interessate, 2) esse presentano sinapsi di tipo “hebbiano” e 3) è vero che il bambino presta attenzione a se stesso mentre è intento nel compimento di azioni;
ma, soprattutto: 1) c’è una significativa preferenza, nei bambini di pochi mesi, per la fissazione delle proprie mani, rispetto a tutti gli altri elementi del campo visivo, e in particolare per le mani in movimento, 2) all’incirca alla stessa età i bambini mostrano una preferenza per la contingenza di stimoli sensoriali (visivi-uditivi) e produzione di movimento, rispetto alla non-contingenza, cioè rispondono soprattutto quando i due tipi di avvenimenti sono sincronizzati (mentre rumori o movimenti colti durante un momento di quiete, cioè causati da azioni altrui, attirano molto meno la loro attenzione), e questa preferenza in seguito si inverte, 3) i movimenti spontanei degli arti del bambino seguono un andamento ciclico (fasi di quiete – fasi di movimento) che presenterebbe dei parametri (periodo, probabilità del movimento, irregolarità del ciclo) probabilmente compatibili con quelli dei cicli che sono ottimali per l’apprendimento hebbiano, e, infine, 4) lo studio dell’EEG delle regioni frontali e parietali a questa età potrebbe anch’esso rivelare la presenza di ritmi (teta) che favoriscono l’hebbian learning, come alcuni studi sembrano evidenziare. I punti 3 e 4 richiedono comunque ulteriore studio: sono qui presentati più come supposizioni da verificare, che non dati di fatto.
L’articolo si chiude, in effetti, con l’indicazione di una serie di direzioni in cui sarà utile orientare la ricerca neurobiologica nel futuro: in modo che si possa confermare, o meno, l’ipotesi della “canalizzazione dell’apprendimento”. Spunti, questi, tutti molto interessanti. Insomma, non finisce qua…
