Assone

(Seconda e ultima parte)

Venendo all’organizzazione del cervello, la parte preponderante di questo organo è la cosiddetta corteccia cerebrale; osservato attraverso il microscopio il tessuto della corteccia rivela una tessitura sorprendentemente amorfa ed omogenea.

Va precisato che il tessuto della corteccia cerebrale umana è uguale a quello degli animali ed è impossibile rilevarne la differenza senza una ricerca genetica; questa eccezionale uniformità tissutale è da sempre apparsa affascinante, inducendo gli scienziati ad utilizzare tecniche statistiche per lo studio della stessa.

In contrasto con la perfetta omogeneità a scala microscopica, la struttura del sistema nervoso centrale a grande scala risulta invece molto disomogenea, essendo organizzata per specifiche funzioni; questa struttura risulta essere sotto il controllo del codice genetico del singolo individuo.

Lo studio statistico e lo studio funzionale, pur partendo da punti di vista diversi, non sono però punti di vista inconciliabili e possono confermare ambedue il concetto che più basso è il livello di studio del sistema nervoso (ad esempio: il livello neuronico), tanto meno si potrà osservare una organizzazione determinata geneticamente. Proprio dalla constatazione che il genoma non controlla la struttura del sistema nervoso a basso livello, almeno negli animali più complessi come i mammiferi, si è arrivati a comprendere che il genoma ha un determinato ruolo solamente a partire da un certo livello di complessità in su.

Questo assunto si concilia con l’idea che le proprietà del sistema nervoso, e quindi delle reti neurali biologiche, sono proprietà “collettive” provenienti dall’insieme dei neuroni, e che la presenza o meno di un determinato e specifico neurone non produce alcuna differenza rispetto al funzionamento del sistema nel suo complesso. Considerando poi che l’organizzazione del sistema nervoso è strutturata per livelli è stato verificato che l’influenza del codice genetico risulta differenziata fra gli stessi: più si scende di livello e meno il genoma influisce sull’organizzazione, mentre più si sale di livello e più il genoma ha un’influenza sull’organizzazione del sistema nervoso, con particolare riferimento al cervello.

Il livello più alto di organizzazione del sistema nervoso centrale si ha nei mammiferi, nei quali raggiunge una ragguardevole complessità; il “processore”, se così si può dire, di tutto il sistema nervoso centrale, è appunto la corteccia cerebrale, la struttura piatta, di colore grigio, che si trova sulla superficie del cervello.

Un’altra parte, il talamo, ha invece le funzioni di front-end, di collegamento della corteccia cerebrale con il resto del cervello; tutte le informazioni da e per la corteccia passano attraverso il talamo, che è strutturato in nuclei, ognuno dei quali presidia le connessioni con le strutture specializzate. Per esempio i segnali che arrivano dagli occhi e vanno verso la corteccia passano per un nucleo talamico chiamato nucleo laterale genicolato.

La corteccia cerebrale è una struttura pressoché bidimensionale, composta di due parti simili a fogli dello spessore ognuno di 2 mm, “accartocciati” in modo tale da compiere complesse volute; nell’essere umano, se i fogli della corteccia cerebrale si potessero stendere coprirebbero una superficie di circa 11 decimetri quadrati. I due fogli sono connessi attraverso il corpo calloso, qualcosa di simile al “bus” dei computer, una struttura che comprende circa 800 milioni di fibre. La corteccia è composta non solamente di neuroni, ma anche di altre cellule di supporto al funzionamento della corteccia stessa; i segnali dei neuroni della corteccia vengono convogliati fuori lungo le fibre mieliniche che vanno a formare la cosiddetta materia bianca.

È stato grazie allo studio delle conseguenze funzionali di alcuni traumi e alla degenerazione dei tessuti dovuta a lesioni localizzate nell’uomo, che si è arrivati alla nozione di aree corticali (chiamate anche aree di Brodmann) ognuna deputata a compiti specifici; ogni area corticale risulta definita contemporaneamente in modo funzionale e anatomico, e la sua distruzione porta a massicce perdite delle proprietà del sistema nel suo complesso come, per esempio, la perdita della fonazione.

In ogni emisfero cerebrale si hanno circa quaranta aree diverse; i due emisferi non sono pienamente simmetrici, ma l’organizzazione a grandi linee è essenzialmente identica per ambedue le parti della corteccia: ogni area può proiettare, tramite i neuroni, collegamenti all’interno di un’altra area della corteccia cerebrale.

Nell’uomo alcune parti del cervello, come l’ipotalamo e la formazione reticolare, formano una sorta di elementi “primitivi”, visto che queste due formazioni erano presenti ben prima delle altre durante il processo evolutivo umano; l’ipotalamo esegue programmi fondamentali associati con la sopravvivenza dell’individuo o con la sopravvivenza della specie (come nutrirsi, fare amicizia, accoppiarsi), mentre la formazione reticolare mette in atto determinati programmi che innescano azioni stereotipate, come ad esempio la masticazione. La struttura della formazione reticolare mostra poche regolarità apparenti, ed è composta di larghi fasci di fibre nervose incrociate, da cui il nome.

Differentemente il cervelletto, la formazione nigrostriata e l’ippocampo, mostrano organizzazioni similari fra loro anche se diversamente specializzate; questo suggerisce che le loro funzioni, ancorché molto variegate, utilizzino la stessa tipologia di processi informativi e gli stessi principi di funzionamento.

Per esempio, il cervelletto memorizza una serie di sequenze motorie; quando la corteccia motoria innesca una nuova azione la situazione del determinato momento viene comparata in determinate cellule dette cellule di Purkinje, con quella simile di momenti passati. Si ha quindi l’attivazione contemporanea delle due afferenze, quella dei segnali provenienti dai recettori sensoriali attraverso le fibre risalenti al cervello da una parte, e quella dei segnali che provengono dalla corteccia associativa motoria (quelli della sequenza memorizzata) dall’altra. Le cellule di Purkinje inviano quindi i segnali corretti alla corteccia motoria, in modo tale da produrre i movimenti adeguati alla determinata situazione.

In definitiva si può concludere che rispetto alla grande semplicità dei componenti di base del cervello (i neuroni), l’organizzazione del sistema nervoso centrale nell’uomo risulta essere alquanto complessa e capace di funzioni molto sofisticate. (Fine)

  • Capitolo tratto dal libro “Intelligenza artificiale e fenomeni sociali, Previsioni con le reti neurali” pubblicato da Maggioli Editore, Santarcangelo di Romagna (RN), anno 2019 (pagg. 35 – 43)