Spazio di collaborazione

Il Cervello e il sistema nervoso

Il cervello questo sconosciuto ... il sistema biologico più complesso esistente nell'universo conosciuto

Tutti gli organismi devono essere in grado di rispondere all'ambiente esterno: dall'ameba che che trova il cibo "percependo" il gradiente chimico delle molecole nell'acqua, all'uomo che reagisce con un movimento del capo ad un oggetto che si avvicina pericolosamente al proprio viso. Anche le piante crescono orientandosi verso la zona in cui c'è maggiore intensità di luce. In queste risposte l'informazione è prima percepita e poi trasmessa alla parte dell'organismo che è in grado di organizzare una risposta adeguata allo stimolo "percepito". 

Di seguito forniamo alcuni elementi essenziali su come l'informazione è percepita ed elaborata dal sistema nervoso nei mammiferi. In questi organismi l'informazione è trasmessa lungo cellule specializzate chiamate neuroni (moteneuroni e interneuroni) che presentano assoni lungo i quali viaggiano impulsi di natura elettrica dagli organi di senso al cervello e da questo ai neuroni che controllano il movimento dei muscoli. Un altro modo per trasmettere l'informazione in un organismo è quello di avvalersi di segnali chimici.  Ogni attività del corpo umano è quindi regolata da una complessa rete di cellule nervose che archiviano ed elaborano informazioni condensate in segnali sia di natura elettrica che chimica. 

Si distinguono il sistema nervoso centrale (o encefalo), il sistema nervoso periferico e il sistema vegetativo. Noi useremo il termine cervello come sinonimo del sistema nervoso centrale al quale, in realtà, partecipano anche cervelletto, sistema limbico e ipotalamo (vedi la figura sottostante). 

A sinistra, vista laterale di un cervello umano e del suo cordone spinale. A destra sono descritte le diverse aree funzionali.

Il cervello dell’uomo è certamente il sistema più complesso dell’universo conosciuto. Grazie a decine di anni di sperimentazione nel campo della biofisica, della biochimica e dell'elettrofisiologia oggi sappiamo molte cose sul funzionamento delle singole cellule nervose ma conosciamo molto poco su come funzionano i neuroni quando sono organizzati in complesse reti interconnesse. Fortunatamente le complessità delle connessioni cerebrali oggi possono essere studiate con metodologie innovative (vedi Progetto Connettoma) per individuare e analizzare il comportamento delle reti neuronali che nel caso del cervello di un uomo adulto sono costituite da centinaia di migliaia (forse milioni) di miliardi di collegamenti (circa 1014 - 1015 ) tra centinaia di miliardi di neuroni. Ogni individuo ha connessioni nervose che dipendono dal proprio genoma, dalle proprie esperienze personali e ambientali che determinano connessioni cerebrali significativamente differenti anche per due gemelli identici. Mappando le connessioni cerebrali i ricercatori pensano di poter comprendere la variabilità del connettoma umano e cosa accade nel corso dell'apprendimento, dell'invecchiamento ma anche nel caso di neuropatologie. E' quanto mai opportuno affermare quindi che a livello cerebrale "ognuno di noi non è tanto fatto dai propri geni quanto dal proprio connettoma" (Sebastian Seung).

C'è un dato che ben rappresenta la complessità del cervello dell'uomo: infatti, pur rappresentando in media solo circa Il 2% del peso del corpo, il cervello usa approssimativamente il 20% di tutta l'energia consumata dal nostro organismo e sembra che nei bambini questa percentuale possa arrivare fino al 65%. Insomma il cervello è come una grande "macchina super-intelligente" che necessita di molta energia per funzionare e di energia ancora maggiore nelle fasi della vita in cui si vanno a concretizzare importanti connessioni cerebrali che saranno di fondamentale importanza per il bambino una volta diventato adulto. 

In aggiunta, la complessità e la peculiarità del cervello umano è ben messa in evidenza dalla seguente considerazione: rispetto a tutti gli altri organi "il problema particolare che pone la macchina-cervello è che, al suo interno, si trova anche un fantasma: la nostra coscienza che affiora, le cui proprietà non si esauriscono per nulla nella somma delle connessioni interne e delle funzioni elettrochimiche da cui ha origine" (in Brain - Il cervello, istruzioni per l'uso, 2013).

L'evoluzione del cervello coincide con quella degli esseri viventi e della nostra specie in particolare, con una crescita esponenziale verificatasi in massima parte nel periodo tra 800.000 e 200.000 anni fa, quando le sue dimesnioni e, presumibilmente, il suo consumo energetico hanno iniziato a stabilizzarsi. Ma quanto è dinamico il cervello di un singolo uomo? Innanzitutto è bene sfatare l'idea che le cellule nervose non possano rigenerarsi. Infatti noi produciamo in media circa 25 milioni di nuove cellule al secondo (Martino, 2012) e tra queste anche cellule nervose, un dato che ben esemplifica la nostra capacità rigenerativa quando il nostro organismo è posto in ottimali condizioni ambientali.

Ma quanto è antico il sistema nervoso? Un fossile ritrovato in Cina sudoccidentale e datato 500 milioni di anni fa costituisce il più antico esempio di sistema nervoso di cui abbiamo evidenza diretta (Perelli, 2013). E  quanto può essere piccolo un cervello per attuare delle azioni complesse? A confronto con il cervello dei primati, quello degli insetti è veramente molto piccolo. Ad esempio, il cervello dell'ape pesa circa un milligrammo e contiene meno di un milione di neuroni. Ciò nonostante l'ape è in grado di svolgere funzioni molto complesse come individuare e classificare fonti di cibo, coordinarsi con altri membri della colonia, individuare il tragitto verso l'alveare, ecc.. Questo insetto è anche in grado di svolgere una serie di azioni che si ritenevano esclusive dei vertebrati,  come, per esempio, adattare il proprio ruolo sociale al contesto ambientale in cui si trova (Le Scienze, 2014).

 

 

Bibliografia 

Atlante di Anatomia (2005) Giunti Editore

DeSalle, R., Tattersall, I. (2013) Brain - Il cervello, istruzioni per l'uso. Codice edizioni

Encyclopedia Britannica (2009) Scienza illustrata per ragazzi Corpo umano Volume I

Jones, M., Jones G. (2002) Advanced Biology. Cambridge University Press

Rigosi, E., Vallortigara, G. (2014) Elogio dell'ape - Cervello piccolo, pensiero fino. Le scienze 545: 72-77

Seung. S. http://www.sciencemag.org/site/products/lst_20130118.xhtml (consultato il 18/02/2014)

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