Principi di neuroscienze, la nuova opera di Kandel

 Una rivoluzione scientifica

 

51A8aLewDoL._SX374_BO1,204,203,200_   Un’opera di grande rilievo scientifico. Un esauriente, particolareggiato studio di rilevanza mondiale. I saggi raccolti in questo volume si rivelano eccezionali. Una lettura appassionante, gradevole e fondamentale non soltanto per specialisti,  neurologi, psichiatri, biologi e psicoanalisti  in primis, ma anche per tutti coloro che sono interessati a questi affascinanti e complessi campi di ricerca. Pensiamo ai pedagogisti, ai docenti, e ai genitori sensibili alla conoscenza e allo sviluppo mentale, affettivo e socio-culturale dei propri figli. Noi siamo convinti che la psichiatria, la psicoanalisi, la pedagogia e l’educazione potranno sopravvivere soltanto se hanno come base di riferimento le straordinarie ed entusiasmanti scoperte delle neuroscienze.

Stiamo parlando del nuovo ponderoso libro scritto da Eric R. Kandel e dalla schiera di altri illustri studiosi dal titolo “Principi di neuroscienze” (Casa Editrice Ambrosiana, Rozzano 2015, pagine 1639, € 182).

Docente di neuroscienze alla Columbia University, Kandel è il primo neuro scienziato americano e il secondo neuro scienziato al mondo ad aver vinto nel 2000 il premio Nobel per la medicina grazie alle sue ricerche sui meccanismi biologici che portano alla formazione della memoria nelle cellule nervose.  Le sue ricerche, che sono al centro della presente opera, e che costituiscono un formidabile contributo al progresso delle neuroscienze, si sono incentrate sulle basi molecolari della plasticità sinaptica, integrando lo studio di forme semplici di apprendimento in Aplysia  con la genetica molecolare ed estendendolo a varie forme di apprendimento nel topo. Numerose le sue scoperte in questo campo. Ha fornito la “prima prova” (Pardes) che l’apprendimento “ modifica” l’efficacia di specifiche sinapsi e che la memoria “dipende” dal persistere di queste modificazioni. Le sue scoperte hanno favorito e stimolato la ricerca neurobiologica. Una fonte di ricerca e ispirazione preziosa per il futuro.

Notevoli finora i progressi scientifici, come il completamento del progetto Genoma, le nuove conoscenze in biologia, la comprensione dei meccanismi della trasmissione sinaptica, i notevoli passi in avanti compiuti nella comprensione della struttura e del funzionamento del cervello. Sono eventi epocali che hanno mutato l’approccio alle neuroscienze e posto le basi per un avvincente sviluppo nel tempo. Le scoperte in questo campo hanno impresso un cambio di paradigma alla ricerca sul cervello, la mente e la coscienza.

E’ in atto una rivoluzione scientifica destina a sconvolgere non soltanto i metodi di diagnosi e cura in medicina e psichiatria, ma anche le nostre millenarie concezioni, a partire dai sistemi filosofici.

Siamo passati dallo studio dei problemi genetici a quello delle neuroscienze e in particolare allo studio della biologia della mente. L’obiettivo è quello di arrivare a comprendere i processi mentali che ci permettono di capire, percepire, agire, apprendere e ricordare. Le nuove frontiere della nuova scienza del cervello e della mente sono rivolte a “legare” e “correlare” i meccanismi cerebrali con le diverse espressioni mentali. Le nuove fantastiche metodiche di brain imaging ci permettono di “vedere” il cervello umano in azione, di “identificare” quali sono le regioni cerebrali “associate” con particolari modalità di pensiero e sentimenti, e di mettere in evidenza le loro modalità di connessione.

I metodi di visualizzazione   cerebrale  hanno rivoluzionato la ricerca delle funzioni cognitive del cervello, permesso (PET e MRI soprattutto) di “analizzare” i correlati morfologici dell’organizzazione del cervello. Essi sono importanti mezzi diagnostici, che ci offrono un’idea più chiara sulla funzione del sistema nervoso.

Abbiamo scoperto tra l’altro che le percezioni, contrariamente alla nostra esperienza personale, non sono affatto “semplici copie” del mondo che ci circonda. Esse sono “astrazioni”, non repliche della realtà. E’ il cervello infatti l’organo che costruisce una  rappresentazione interna degli eventi fisici, diventando un’esperienza cosciente. Sono “processi cognitivi” attraverso i quali le informazioni sensoriali vengono trasformate, elaborate, immagazzinate, recuperate e usate (Neisser). Questo è lo scopo delle neuroscienze, uno straordinario campo di ricerca che studia per l’appunto i processi mentali consci e inconsci.

Un tempo patrimonio della filosofia, la mente e la coscienza sono divenute  oggetto di studio da  parte di  neuro scienziati quali Crik, Edelman, Dehaene e altri. A partire dal Novecento, l’approccio filosofico cominciò ad essere sostituito dall’analisi di un rigoroso metodo empirico, prima con il comportamentismo, poi negli anni Sessanta con le neuroscienze cognitive.

Le neuroscienze si sono sviluppate- secondo Kandel e collaboratori- sulla base di quattro principali metodi. Il primo approccio ha permesso di dimostrare, attraverso una serie di tecniche di analisi dell’attività di singoli neuroni in animali, che i meccanismi che stanno alla base della percezione sono gli stessi nell’uomo, nelle scimmie e anche in altri animali più semplici. Il secondo ha riguardato le ricerche sulle conseguenze di lesioni cerebrali. Il terzo modello ha esaminato la relazione esistente tra le modificazioni dell’attività di gruppi di neuroni con particolari stati mentali. Infine, il quarto metodo ha evidenziato che lo sviluppo delle neuroscienze computazionali ha permesso di costruire modelli dell’attività di popolazioni di neuroni e di verificare ipotesi riguardanti il “ruolo” delle reti neurali.

Invero, le ricerche pongono molteplici interrogativi circa le relazioni fra i processi neurofisiologici che sono osservabili e i processi mentali e lo stato di coscienza. Finora, le risposte a questi difficili problemi non sono state ancora trovate.

Negli ultimi anni, le neuroscienze hanno cercato di chiarire il funzionamento di un’entità così complessa e ancora misteriosa, come la mente umana. E’ emersa una concezione neurobiologica della mente. In tutta la storia del pensiero, a cominciare dalla Grecia antica con Platone, la mente è stata considerata come qualcosa di separato dal corpo e quindi dal cervello. Oggi,  si è venuta affermando una teoria che considera la mente un’entità che “emerge dal cervello”. Ciò che chiamiamo “mente” ( o anima) è “semplicemente un’insieme di operazioni che il sistema nervoso centrale esegue”. Anche la coscienza, in quanto proprietà fondamentale della mente, deve quindi essere considerata una funzione del cervello. E’ stato Freud poi a sottolineare che gran parte dell’attività mentale è inconscia.

Si tratta a questo punto di “determinare” in che modo sia possibile “localizzare” le funzioni mentali in particolari regioni cerebrali.  C’è la convinzione che siamo in possesso di  strumenti adatti per esplorare il cervello sede delle funzioni mentali, e per capire quali sono le regioni cerebrali implicate in particolari comportamenti e operazioni mentali.

Punto di partenza, è che per comprendere la mente bisogna comprendere il cervello. Lo studio della mente deve dunque incominciare dallo studio del cervello, come già aveva sostenuto oltre duemila anni fa Ippocrate. Dobbiamo anzitutto accertare in che modo i neuroni si “organizzano” in circuiti capaci di generare segnali e in che modo “ comunicano” fra loro attraverso la trasmissione sinaptica. Il passo successivo è quello di “arrivare a capire” i fattori che “determinano” il nostro comportamento, siano esse innati, genetici, che ambientali e socio-culturali. L’ultima sfida è quella della “comprensione” delle basi neurobiologiche dei processi mentali e della coscienza. Per operare in questa direzione, i neuro scienziati hanno cercato di “unificare” le ricerche sull’attività della mente con i meccanismi del funzionamento del cervello. Ogni comportamento rappresenta il risultato di una funzione cerebrale. Mente, corpo e cervello quindi non vengono più considerati come entità separate, ma come unità, unità di mente-corpo-cervello.

    Nell’alveo di questo fecondo campo di studio, Kandel e collaboratori sono pervenuti alla elaborazione di un’interessante teoria che si articola in cinque principi, un modello che secondo noi rappresenta l’attuale pensiero delle neuroscienze.

Il primo principio è il seguente: “Tutti i processi mentali, perfino i processi psichici più complessi, derivano da operazioni del cervello”. Un assunto correlato è che i disturbi del comportamento che caratterizzano le malattie psichiatriche rappresentano anche “disturbi del funzionamento cerebrale, anche quando le loro cause sono chiaramente di origine ambientale”. La maggior parte poi dei disturbi psichiatrici è “causata” da una “combinazione” di predisposizioni genetiche e di fattori ambientali aggiuntivi.

Il secondo principio  prende in considerazione l’importanza dei geni, i quali esercitano un “controllo significativo” sul comportamento e sui principali disturbi mentali.

Il terzo principio afferma che oltre all’influenza dei geni, anche fattori evolutivi e sociali contribuiscono alla genesi di un dato disturbo mentale.

Il quarto principio  stabilisce che “modificazioni” dell’espressione genica indotte dall’apprendimento “producono” cambiamenti negli schemi di connessione neurale.

Il quinto principio  sostiene che il processo di apprendimento “produce” un’azione positiva sulla psicoterapia e “cambiamenti” di lunga durata nel comportamento dei pazienti.

Concludendo, rimane un  problema fondamentale ancora insoluto: quello di riuscire a comprendere in che modo miliardi di neuroni operano nel cervello per “determinare” la comparsa di comportamenti e di stati mentali, e in che modo questi neuroni possono venire “influenzati” dalle condizioni dell’ambiente.

Alcuni neuro scienziati sostengono che saremo in grado di studiare scientificamente ogni aspetto della nostra vita mentale. Altri ritengono che la comprensione della mente e di alcune questioni riguardanti il  “senso” profondo della vita non può essere  mai raggiunta.

Author: Guido Brunetti

Guido Brunetti vive e lavora a Roma. Ha tenuto lezioni nelle Università di Roma, Lecce e Salerno. Ha esercitato attività sanitaria nella cura delle malattie mentali come libero professionista e presso istituzioni pubbliche e private. Ha svolto altresì attività nel Ministero di Grazia e Giustizia, Tribunale di Roma e Presidenza del Consiglio dei Ministri. E' autore di oltre 200 pubblicazioni scientifiche che spaziano nei più diversi campi delle neuroscieze, della psichiatria e della psicoanalisi. Il professor Raffaello Vizioli, neuroscienziato di fama mondiale, ha definito Brunetti un "umanista- scienziato" e uno "scrittore completo". Un altro scienziato, Edoardo Boncinelli, ha dichiarato che Brunetti "è uno dei pochi autori capaci di scrivere un libro sul cervello, la mente e la coscienza". Collabora alla "Rivista di psichiatria" e a "Formazione psichiatrica".

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1 Comment

  1. Fino a quando si continuerà a spiegare una reazione chimica facendo la conta degli elettroni che ne vengono coinvolti e degli ioni che passano da una parte all’altra di una membrana fosfolipidica,sarà molto difficile dimostrare che il cervello crea la coscienza.
    La biologia e di conseguenza la vita,dovrebbero essere nate dalla capacità dell’elemento ossigeno di manipolare la quantità di energia libera del primo e unico livello di ionizzazione dell’idrogeno,essendo egli stesso sullo stesso livello energetico di prima ionizzazione,e potendo contare su di una simmetria energetica bipolare.
    Questa manipolazione di “energia libera” è resa possibile dalla capacità di alcuni elementi di incamerare, trasferire e rilasciare direttamente o indirettamente energia,mantenendo la simmetria energetica strutturale che possiedono,questi elementi principali sono carbonio, azoto e fosforo;quest’ultimo merita un discorso a parte perché dovrebbe riuscire a mantenere alcune caratteristiche possedute dall’azoto avendo in più la tendenza a incamerare temporaneamente energia libera concentrandola ad una estremità polare,in seguito nel tentativo di ritornare ad un equilibrio energetico simmetrico fondamentale,trasferisce indirettamente energia alla molecola vicina con la quale si è legato.
    Il possesso e la capacità di emettere o assorbire energia libera non dovrebbe essere una prerogativa delle sole molecole ma anche di ogni elemento,e anche il fatto che idrogeno ed ossigeno,interscambiabili nei ruoli di combustibile e comburente,hanno livelli energetici di prima ionizzazione praticamente uguali,non si può accettare come una normale coincidenza.
    I valori energetici della gamma di energia libera presente all’interno di una cellula dovrebbero essere creati dai livelli energetici di prima ionizzazione di potassio e cloro;l’energia liberata dalla combustione del glucosio innesca tutte le attività della cellula,cioè la vita cellulare,compresa l’espressione del DNA e la conseguente lettura delle istruzioni interne che guidano l’attività della cellula scandendone i ritmi per un suo corretto funzionamento specifico.
    Nel mondo della ricerca biologica e in particolare di quella farmacologica,interessano poco le teorie scientifiche l’importante è arrivare al sodo e concretizzare,tutti i medicinali scoperti arrivano al loro bersaglio e svolgono la loro specifica funzione senza che si sappia come funzionano veramente.
    Per capire come il cervello crea la coscienza bisogna partire da lontano,cioè schiarirsi meglio le idee in biologia,e per fare questo la chimica deve essere più precisa nel descrivere i vari passaggi nella sintesi delle proteine e nei trasferimenti di energia all‘interno della cellula,solo così si potrà capire come un neurone sia capace di mandare segnali elettrici a distanze notevoli in tempi brevi e con frequenze elevate,consumando una nullità di energia.
    Il segnale elettrico del neurone dovrebbe guidare e tenere unito anche tutto il metabolismo di un organismo;la temperatura corporea fissata a 37° potrebbe non essere casuale ma coincidere con la massima resa energetica ottenibile dal neurone per mantenere le prestazioni necessarie a svolgere le sue funzioni.
    Le reazioni chimiche in generale,oltre che dalla teoria ufficiale dovrebbero essere governate anche da un numero contenuto di regole ,e in questo caso un buon matematico potrebbe essere in grado di decifrarle come farebbe con un qualsiasi messaggio criptato.Se queste regole esistessero veramente e fossero state già decifrate sarebbe strano che non se ne parli a un livello minimo di informazione ufficiale,a meno che non si aspetti la scoperta della tecnologia necessaria per riuscire a manipolare e costruire tutte le proteine che si vogliono ottenere, accaparrandosi di fatto il monopolio dei brevetti, brevetti che …. arrivati a tale livello di conoscenza non avrebbero più alcun senso perché dovrebbero diventare patrimonio dell’umanità.
    Tornando al tema;la base strutturale nervosa di partenza,necessaria per creare la coscienza,e che viene utilizzata da strutture superiori nell’assemblaggio del neopallio è costituita dai sistemi nervosi somatosensoriale e viscerale,nel momento che questi ultimi vengono esclusi dal funzionamento globale del sistema nervoso non si ha più la percezione della coscienza; la coscienza viene creata sviluppata ed è presente solo quando vie è da parte del sistema nervoso un contatto fisico esterno ma contemporaneamente anche interno all‘organismo ,”pesante”, con il mondo esterno,contatto che solo i sistemi somatosensoriale e viscerale possono garantire. Questi ultimi e le informazioni contenute nel DNA sono anche i soli responsabili dell’assemblaggio di un organismo superiore,neocorteccia esclusa;le informazioni contenute nel DNA da sole non sarebbero mai capaci di garantire la costruzione di un organismo animale superiore,con le sue particolari forme,dimensioni e perfette simmetrie.
    Nello sviluppo dell’embrione,durante una delle fasi precoci della morfogenesi,sul primordio della base strutturale nervosa detta in precedenza si inserisce,il primordio della futura struttura del sistema olfattorio,che da quel momento potrà attingere solo dalla base organica sulla quale si è inserito,lo stimolo necessario per il suo sviluppo futuro;questa nuova entità potrebbe essere considerata come un sistema nervoso secondario autonomo che fondendosi con il sistema nervoso principale ne crea un terzo completamente nuovo;dall’interazione tra i primi due sistemi viene creata la neocortex e indirettamente anche tutta la parte anteriore dell’encefalo.

    La coscienza viene creata dalla manipolazione dell’enorme complessità organica che costituisce un organismo animale,da parte della sua altrettanto enorme complessità organizzativa nervosa,rappresentata maggiormente dalla neocortex.
    A questa complessità organizzativa nervosa non corrisponde però,nonostante le apparenze,un’altrettanto grande complessità organizzativa del DNA specifica per il sistema nervoso.
    Lo stesso discorso può essere fatto sempre nei confronti del DNA nel tentativo di dare una spiegazione alla grande complessità organizzativa della cellula,che dovrebbe utilizzare solo un numero limitato di regole per la produzione il trasporto e lo scambio di”energia libera”,energia che isolata e contenuta dalle membrane fosfolipidiche,è in grado di creare e manipolare un elevato numero di combinazioni di strutture molecolari,e nello stesso tempo permettere il mantenimento automatico dell’equilibrio omeostatico presente in diversi punti interni alla cellula.
    Riducendo all’essenziale tutte queste enormi complessità strutturali,reali o apparenti che siano,si va ad impattare in poche e semplici regole organizzative dettate dalla natura,che permettono a pochi elementi e molecole fondamentali di combinarsi in un numero esplosivo di strutture organiche distribuite su più livelli di complessità strutturale e energetica.
    L’organismo umano con l’assemblaggio e la specifica organizzazione delle sue trentamilamiliardi di cellule è al vertice tra gli organismi complessi animali che possedendo sistemi nervosi evoluti sono in grado di creare una coscienza.Questa,è sempre individuabile anche se rimane difficile da definire e da quantificare,come nel caso dei mammiferi; comunque in questi ultimi il loro livello di coscienza rimane sempre molto lontano da quello posseduto dall’uomo,cioè quello basato sul pensiero,reso possibile e creato dallo sviluppo del linguaggio umano.

    Fiorenzo Masotti

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