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Benessere

Il navigatore? Nel nostro cervello

19/01/2015  Il Premio Nobel per la Medicina è stato assegnato a tre scienziati che hanno scoperto come nell’ippocampo risieda una sorta di bussola simile a un Gps.

Il 10 dicembre John O’Keefe e i coniugi May-Britt e Edvard Moser riceveranno dal re di Svezia il Premio Nobel per la Medicina e la Fisiologia. La scoperta che li porterà a Stoccolma e a dividersi quasi un milione di euro, riguarda il senso dell’orientamento nello spazio. In breve, questi tre scienziati hanno scoperto il Gps nascosto nel nostro cervello. Per capire il loro lavoro, forse utile nella cura della malattia di Alzheimer, dobbiamo però fare parecchi passi indietro.
Noi siamo la nostra memoria. Un filo sottile collega i ricordi dell’infanzia, i visi e le parole dei nostri genitori, le nozioni imparate a scuola, il primo amore, la famiglia che abbiamo formato, le esperienze di lavoro, gioie e dolori della nostra vita fino al momento che stiamo vivendo.

Questa collana di ricordi tenuti insieme come perle costituisce la nostra storia esistenziale, la nostra personalità, e la nostra stessa autocoscienza. Per millenni la memoria è stata un mistero intrecciato con l’enigma del tempo.

Il passato non c’è più, il futuro non c’è ancora, il presente è un istante inafferrabile. Dunque che cos’è il tempo? Sant’Agostino nell’undicesimo libro delle Confessioni diceva di saperlo benissimo, a patto che nessuno glielo chiedesse. Per limitarci all’esperienza di ognuno di noi, il tempo è il protendersi della memoria verso il passato, la continuità dei nostri ricordi, e quindi la capacità di percepire il presente e proiettarci negli istanti che verranno. Così si ritorna al problema iniziale: che cos’è la memoria?

Pur ignorando la risposta, gli antichi sapevano come potenziarla. Era un’arte che la mitologia greca faceva risalire a Mnemosine, la madre delle Muse, protettrici delle arti. Simonide di Ceo, poeta vissuto cinque secoli prima di Cristo, fu il fondatore della mnemotecnica, un insieme di procedure per fi ssare i ricordi, dote preziosa in un’epoca in cui la cultura si trasmetteva quasi soltanto per via orale.
Cultori della mnemotecnica furono Platone, Aristotele, Cicerone, San Tommaso, Pico della Mirandola. Una delle tecniche consisteva nell’associare i ricordi a luoghi diversi e ad azioni che in quei luoghi avvenivano. Poi, con il filosofo Kant, tempo e spazio diventarono “categorie a priori” con cui accediamo alla conoscenza del mondo. In parole più moderne, meccanismi innati della mente. Restava però la domanda fondamentale sulla localizzazione e sulla vera natura di questi meccanismi.
Negli ultimi cinquant’anni la biologia ha trovato risposte che segnano enormi progressi. Fino alla metà del Novecento gli scienziati non avevano la minima idea di dove fosse localizzata la memoria nel cervello e come funzionasse.

Per motivi etici è impensabile fare esperimenti sul cervello umano. Talvolta però è la natura – o il destino – a fare “esperimenti” causando patologie di origine traumatica o fi siologica. Per questo la scoperta dei meccanismi della memoria è legata a casi clinici famosi: gli scienziati hanno capito il funzionamento della memoria studiando pazienti nei quali la memoria non funzionava.

Nel 1953 un paziente epilettico di 27 anni, noto nella letteratura scientifi ca con le iniziali H.M. subì l’asportazione di una parte del cervello, e precisamente l’ippocampo e dei lobi temporali. H.M. guarì dall’epilessia e mantenne la sua personalità, ma perse la capacità di fissare nuovi ricordi. Fu come se la sua vita si fosse fermata a 27 anni.

Che cosa avviene quando registriamo un ricordo? In che cosa diff eriscono la memoria a breve termine con cui componiamo un numero telefonico appena letto e la memoria a lungo termine dove registriamo per sempre un episodio, un concetto, un’esperienza? Fu il caso di H.M., studiato per trent’anni da Brenda Milner in colloqui quasi quotidiani, a dimostrare il ruolo decisivo dell’ippocampo.

Nato a Brooklyn nel 1926, H.M. è morto il 2 dicembre 2008. Ora che sono venuti meno i vincoli di riservatezza, possiamo svelarne il nome: si chiamava Henry Gustav Molaison. Era diventato epilettico dopo una caduta dalla bicicletta all’età di 9 anni. Poiché gli era impossibile condurre un’esistenza normale, nel 1953 si decise a quel pesante intervento, eseguito da William Scoville all’Hartford Hospital. H.M. è un martire della scienza, dobbiamo essergli grati.

Rimaneva però da capire come i ricordi si fi ssino nella memoria a lungo termine. Eric Kandel, nato nel 1919 a Vienna, pensò che per aff rontare questo problema complicatissimo bisognava lavorare su un modello biologico semplice. Lo trovò nell’Aplysia californica, un mollusco con appena 20 mila neuroni, un cinquemilionesimo del cervello umano. Scoprì così che l’Aplysia, dopo essere stata più volte stimolata con un getto d’acqua o una lieve scossa elettrica, ne registra il ricordo modifi cando stabilmente alcune sinapsi, cioè alcuni contatti tra i neuroni.
Un meccanismo biologico identico agisce negli animali superiori e nell’uomo. Insomma, grazie alla plasticità cerebrale, nel suo piccolo l’Aplysia memorizza come noi e potremmo persino dire che “impara”. Per questo lavoro Kandel nel 2000 ha ricevuto il Nobel per la fi siologia. Oggi è noto che i ricordi non hanno una sede privilegiata, sono sparsi in varie zone della corteccia cerebrale, dove risiedono in nuove sinapsi, cioè in nuovi contatti tra neuroni.
L’ippocampo ha la funzione di smistarli, non di registrarli. Ecco perché H.M. non poté più costruirsi nuovi ricordi dopo l’asportazione chirurgica di questa parte del cervello ma conservava i ricordi più antichi, compresi quelli di tipo spaziale.

Ma dove sta la memoria dei luoghi, la mappa cerebrale dell’ambiente intorno a noi? In che modo progettiamo l’itinerario da un posto all’altro della nostra città o, quando siamo in auto, da una città all’altra? Sono queste le risposte che hanno trovato i tre scienziati vincitori del Nobel per la Medicina 2014.
In auto molti usano il navigatore collegato al Gps, Global positioning system, una flotta di 30 satelliti in orbita intorno alla Terra, ma l’evoluzione biologica ha risolto il problema milioni di anni prima dedicando una specifi ca parte del cervello all’orientamento nello spazio.

John O’Keefe, May-Britt e Edvard I. Moser, hanno individuato nell’ippocampo il nostro sistema di orientamento naturale. Nato a New York nel 1939, dottorato di ricerca in Canada, nel 1971 John O’Kefee fece il primo passo. Studiando alcuni topolini liberi di muoversi in una stanza, si accorse che mentre essi stavano in un dato punto del locale si attivava nel loro cervello una certa zona dell’ippocampo e che la zona attiva cambiava quando i topolini si spostavano in un altro punto.

Esperimenti successivi gli permisero di appurare che le zone dell’ippocampo interessate non si attivavano solo sotto l’input visivo, ma erano qualcosa di stabilmente impresso nelle cellule cerebrali, come se nell’ippocampo fossero memorizzate molte mappe diverse che il topolino “consultava” in ambienti diversi. O’Keefe concluse che la mappa della stanza in qualche modo era disegnata in particolari cellule dell’ippocampo dedicate alla percezione dello spazio e pubblicò questo risultato sulla rivista Brain research con un titolo cauto: “L’ippocampo come mappa spaziale.

Evidenze preliminari di unità attive in ratti liberi di muoversi”. I dati furono confermati in un altro articolo del 1976 su Experimental neuroloy. Trent’anni dopo May-Britt e Edvard Moser, norvegesi, compagni di studi all’Università di Oslo, andarono a sviluppare le loro ricerche nel laboratorio di O’Keefe all’University college di Londra e qui ripresero lo studio sull’orientamento spaziale dei topolini. Scoprirono, così, che le cellule nervose attivate erano concentrate in una particolare zona dell’ippocampo, la corteccia entorinale, e attivando poche cellule per volta si accorsero con grande stupore che in essa è tracciata una griglia a esagoni (tipo alveare) che possiamo considerare un sistema di coordinate analogo alla latitudine e alla longitudine sulla superfi cie terrestre.

Negli ultimi anni su pazienti operati al cervello è stato possibile dimostrare che una griglia simile funziona anche nell’ippocampo dell’uomo. A riprova, i malati di Alzheimer, che negli stadi iniziali della patologia subiscono danni alla corteccia entorinale dell’ippocampo, spesso hanno diffi - coltà nel riconoscere i luoghi e nel ritrovare la strada di casa. Le ricerche di O’Keefe e dei coniugi Moser possono quindi avere ricadute nella cura dell’Alzheimer e fornire un modello applicabile allo studio di altre funzioni cognitive superiori, dalla memoria al ragionamento logico fi no alla capacità di progettare.

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