Come è fatto il nostro cervello?
Vi proponiamo un viaggio in 6 puntate per scoprire come è fatto il nostro cervello, come funziona, come si modifica nei primi anni di vita e quale impatto hanno avuto sui bambini, , quelle tecnologie che negli ultimi 25 anni sono sempre più una presenza quotidiana: web, schermi digitali, social media
UN BUDINO DA UN CHILO E MEZZO
Questa è la storia di un groviglio chiamato cervello, un vero e proprio universo che è sempre acceso, sempre in funzione (anche durante il sonno) e che non è solo racchiuso nella scatola cranica. Il cervello è diffuso in tutto il corpo e la terminologia esatta per definirlo è “sistema nervoso centrale”. Esiste l’encefalo, la parte che effettivamente sta tutta dentro la tua testa, ma il cervello è presente in ogni punto del corpo: sulla punta delle dita, sulla lingua, dentro il cuore e in tutti gli altri organi con cui il nostro corpo è organizzato. Ed è composto da 100.000.000.000 di cellule, chiamate neuroni.
I primi organismi viventi ad avere i neuroni probabilmente erano delle specie di meduse che vissero 580-600 milioni di anni fa. Quasi di sicuro in quel primissimo animale dotato di neuroni non c’era ancora un cervello. I neuroni erano sparpagliati e collegati fra loro, come in un network; c’era attività, c’era scambio di segnali ma i movimenti erano limitati al minimo, giusto il necessario per catturare prede e alimentarsi. Circa 560 milioni di anni fa compare una organizzazione più evoluta dei neuroni, che si strutturano dapprima in gruppi, chiamati gangli, e poi (540 milioni di anni fa, quando nacquero gli antenati degli insetti) compare il primo vero e proprio cervello, quasi di sicuro per far muovere e volare un artropode, molto simile a una mosca.
Noi Sapiens siamo equipaggiati con il cervello tipico dei vertebrati (tutti quegli animali che hanno una colonna vertebrale) che per la prima volta compare nell’antenato di quelle che oggi chiamiamo lamprede, circa 530 milioni di anni or sono. Esseri acquatici a forma di tubo, con una linea vertebrale e un semplicissimo scheletro cartilagineo. 170 milioni di anni fa sono derivati i primi mammiferi da cui discendiamo noi sapiens. Al momento della loro comparsa i mammiferi avevano già due caratteristiche: avevano il cervello più grande per l’epoca e quasi tutto stava dentro la scatola cranica.
Circa 160 mila anni fa (probabilmente anche 180-190 mila anni fa) sulla Terra gradualmente si afferma l’Homo sapiens, che fra tutti gli ominidi è quello che ha il cervello più grande. E che, tra l’altro, può permetterselo perché la postura eretta consente di avere un cranio più voluminoso e dunque più pesante perché è ben bilanciato sul resto del corpo. In questi ultimi 180 mila anni il nostro cervello è rimasto lo stesso per peso e dimensioni, circa.
In un chilogrammo e mezzo di roba molliccia e biancastra ci sono 100 miliardi di neuroni, 100.000 miliardi di connessioni sinaptiche e tutto intorno ci sono 2 milioni di km di nervi, di connessioni che attraversano il corpo e portano segnali all’encefalo.
Un cervello in funzione assorbe almeno 20 watt di energia (una lampadina), il 20-22% dei consumi di un corpo umano a riposo. Ed è molto efficiente: usa solo l’energia che serve per le funzioni “accese” in quel momento e cerca di non sovrapporre troppe funzioni insieme. In genere tra il 10 e il 15% dei neuroni per volta, a seconda delle situazioni. Se state passeggiando in bicicletta usi i neuroni per pedalare, per l’equilibrio, per vedere le asperità della strada, per guardare il paesaggio e chiacchierare con i tuoi amici o canticchiare la musica che ascolti in cuffia. Ma in quel momento tendenzialmente sarebbe difficile risolvere anche un problema matematico o a comporre una poesia con rime molto elaborate o a dipingere un quadro con tanti dettagli. La concentrazione è anche questo: fare bene poche cose per volta. Si questo torneremo a parlare nella puntata dedicata ai social media.
A COSA SERVE IL CERVELLO?
Ma a cosa serve effettivamente il cervello? Per pensare? Per camminare? Per guardare, ascoltare, annusare, toccare? Per giocare a pallavolo? Per studiare? Il cervello serve per tutto questo e molto altro: è la centrale di comando di tutte le nostre azioni, sia quelle volontarie, che quelle involontarie. Per quelle istintive e fulminee o per quelle meditate a lungo. I neuroscienziati hanno questa definizione: il sistema nervoso serve per eseguire movimenti complessi adattativi. Vuol dire che la prima funzione del cervello è far fare al nostro corpo tutti i movimenti che servono.
Il cervello è il burattinaio che governa migliaia di fili e il nostro corpo è il burattino che esegue diligentemente. E siamo capaci di fare decine di movimenti in contemporanea perché abbiamo 752 muscoli che possono agire simultaneamente facendo i movimenti più diversi. In questo momento state leggendo: si muovono i vostri occhi, ma state anche muovendo un piede, magari state ascoltando musica (o percepite i rumori intorno a voi), il vostro cuore batte, i polmoni si gonfiano e si sgonfiano, lo stomaco sta digerendo il pranzo. Pensate allo sport o al ballo, quanti movimenti tutti insieme!
Questi sono i movimenti complessi. Ma “adattativi” cosa vuol dire? In biologia tutto cambia nel tempo. Lentissimamente ma tutto cambia: è l’evoluzione, che da almeno 3,4 miliardi di anni modifica le forme di vita e le differenzia per adattarle alle condizioni ambientali di quel luogo in quel momento. Si sono adattate le primissime cellule comparse sulla Terra (cellule procariote) e si adatta nel tempo ogni forma di vita.
Il cervello si adatta perché non induce il corpo a fare solo e sempre gli stessi movimenti, sempre uguali tutta la vita. I movimenti sono di volta in volta quelli più adatti al nostro ambiente, quelli necessari per sopravvivere e nel tempo stare possibilmente sempre meglio. I movimenti adattativi sono quelli che sono coerenti con le circostanze. E se cambiano le circostanze chi si adatta sopravvive, chi non si adatta si estingue. Non è questione di essere più o meno forte e muscoloso, è una questione di cervello. Del cervello che si adatta torneremo nelle puntate 4, 5 e 6.
NEURONI SEMPRE ACCESI
I neuroni passano la vita a comunicare, a raccogliere e trasmettere informazioni, di ogni tipo. Sono cellule di diverso tipo che si sono specializzate per raccogliere e trasmettere impulsi. I neuroni sono i mattoncini base del sistema nervoso sono dotati di una carica elettrica per elaborare informazioni sotto forma di impulsi elettrici. Ogni neurone ha una serie di dendriti che raccolgono informazioni. Il meccanismo dei neurotrasmettitori, quando serve, innesca la trasmissione delle informazioni fino al cervello, attraverso un canale, un percorso, che sono gli assoni. Gli assoni possono essere dunque lunghissimi, dalla punta del piede fino al cervello e quasi tutti raggiungono appena possibile il midollo spinale che è l’autostrada principale per entrare nel cervello.
Il punto di contatto tra un assone e il neurone successivo o tra neurone e altre cellule (muscolari, sensoriali, le ghiandole…) si chiama sinapsi, che in greco vuol dire toccarsi, connettersi. Questi contatti sono molto importanti perché devono permettere il passaggio dell’informazione. Ovviamente ci sono diversi tipi di sinapsi perché diversi sono i messaggi che devono passare: messaggi di allarme (con il piede nudo ho pestato un riccio), messaggi di attivazione muscolare o di rilassamento muscolare (devo fare un salto per colpire la palla o posso rilassare i muscoli della mano e del braccio perché gli occhi mi dicono che il bicchiere ha raggiunto il suo posto sul tavolo, è al sicuro e posso mollare la presa).
Anche della formazione delle sinapsi torneremo a parlare: toccare uno schermo per esplorare un disegno di una foglia in 3D non è come toccare una foglia vera: raccoglierla, strusciarla fra i polpastrelli, provare a romperla, annusarla, mordicchiarla, farla volare con un soffio.
LA CABINA DI COMANDO
Il cervello è la cabina di comando di tutte le nostre azioni. È anche la sede delle emozioni, del pensiero, della creatività e dell’intelligenza. Il sistema nervoso ha nell’encefalo la componente principale per quanto riguarda l’elaborazione delle informazioni, ma dobbiamo sempre ricordarci che è un apparato esteso in tutto il corpo, con una rete di recettori e di connessioni che raggiunge ogni angolo di noi. È una rete che si affida totalmente ai cavi, non c’è wi-fi. I nervi sono i cavi che permettono questo scorrere di messaggi: dai recettori le informazioni risalgono al cervello, qui avviene l’elaborazione e poi il cervello si preoccupa, dove serve, di rispondere con l’indicazione su cosa fare. Come in un sistema viario ci sono livelli differenti: le autostrade (la colonna vertebrale e il midollo spinale) le super-strade e le provinciali, le strade di campagna e le mulattiere
Il cervello è come tutti gli altri organi, ma per certi aspetti per molti anni è stato poco studiato. Sia perché a suo modo “impenetrabile”: se è tutto chiuso dentro la scatola cranica come faccio a studiarlo? E poi non c’è meccanica: è una massa molliccia e gelatinosa… che sia vivo o sia morto a una osservazione esterna non vedo differenza, mentre tutti gli altri organi sono più osservabili.
Ma c’è un altro motivo per cui il cervello è stato poco studiato. Dagli Egizi in poi si pensava che l’organo più importante del corpo umano fosse il cuore: sede dei sentimenti e dell’anima. Quindi gli studi di anatomia sono stati per molti secoli sono stati “cardiocentrici” e non “encefalocentrici”. Solo tra il 1500 e il 1900 il cervello è stato compreso da punto di vista anatomico, ma senza ancora comprenderne il funzionamento. Il 1900 è stato il secolo dello studio dei neuroni dal 1990 (circa) in poi stiamo anche via via capendo il funzionamento interno
