Neuroni specchio: storia e dibattito
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Neuroni specchio: storia e dibattito

Il cervello ha affascinato l’uomo fin dall’antichità. Una delle scoperte più importanti risalenti al “decennio del cervello” è quella dei neuroni specchio, che hanno la caratteristica di attivarsi non solo mentre compiamo un’azione, ma anche durante l’osservazione della stessa.

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Neuroni specchio: storia e dibattito

Storia-Dibattito

“I neuroni specchio saranno per la psicologia quello che il DNA è stato per la biologia” Vilayanur S. Ramachandran.Negli anni 90’ un’equipe di neuroscienziati dell’Università di Parma, guidati dal Professor Giacomo Rizzolatti, scoprì quasi per caso l’esistenza dei neuroni specchio.
L’intento iniziale fu quello di analizzare l’area premotoria F5 dei macachi per conoscere i meccanismi neurofisiologici alla base dei movimenti della mano con il fine di studiare possibilità di recupero in pazienti con lesioni neurologiche.L’esperimento si svolse in laboratorio. Il macaco aveva il semplice compito di allungare la mano per afferrare delle arachidi. L’innesto di microelettrodi sui singoli neuroni della corteccia, a propria volta collegati ad un amplificatore acustico, permetteva di registrare selettivamente il rumore dei neuroni in attività ogni qual volta la scimmia avesse eseguito il movimento richiesto.I ricercatori si accorsero, però, dopo aver accuratamente appurato che non ci fossero interferenze di alcun genere, che gli stessi neuroni che si attivavano quando la scimmia eseguiva l’azione “afferrare”, si attivavano in ugual modo anche quando la scimmia osservava il ricercatore compiere la medesima azione: afferrare le arachidi. La semplice presentazione visiva delle noccioline non evocava, invece, alcun tipo di risposta neuronale.

Nel 1995 Luciano Fadiga, Leonardo Fogassi, Giovanni Pavesi e Giacomo Rizzolatti, dopo aver reinterpretato alla luce della nuova scoperta alcuni studi condotti negli anni ’50 da Henri Gastaut e colleghi, dimostrarono per la prima volta l’esistenza di un effetto “di risonanza” simile a quello dei macachi nell’uomo, ma con alcune significative differenze. Prima tra tutte, il sistema specchio nell’uomo sembrò essere più esteso rispetto a quello delle scimmie.

scimmia_e_uomo

Ad oggi gli studi hanno disvelato le zone che compongono il sistema specchio, così sintetizzabili:

  • la porzione rostrale anteriore del lobo parietale inferiore
  • il settore inferiore del giro pre-centrale
  • il settore posteriore del giro frontale inferiore;
  • in alcuni esperimenti si osservano attività anche in un'area anteriore del giro frontale inferiore;
  • nel solco temporale superiore;
  • nella corteccia pre-motoria dorsale per quanto riguarda l'azione e l'osservazione di movimenti fondamentali, ancora slegati da comportamenti emotivi.
cervello

Lo stesso studio evidenziò, inoltre, che il sistema specchio dell’uomo rispondeva non solo ad atti transitivi, ovvero rivolti verso un oggetto, come quello delle scimmie, ma anche ad atti intransitivi non finalizzati o semplicemente mimati1

Nel 2001 Buccino et al. dimostrarono con un esperimento di risonanza magnetica funzionalerisonanza magnetica funzionale (fMRI) su alcuni studenti quanto emerso nei primi approcci scientifici, mostrando, inoltre, che i neuroni specchio non erano attivati solo dalle osservazioni eseguite con la mano, ma anche dall’osservazione di azioni eseguite con altri effettori come la bocca e il piede2.

Nello stesso anno Gangitano et al. illustrarono anche che i neuroni specchio nell’uomo sono in grado di codificare tanto lo scopo quanto gli aspetti temporali dei singoli movimenti che lo compongono3.
Nel 2004 Buccino et al. provarono attraverso un esperimento che i neuroni specchio sono coinvolti non solo nell’imitazione di movimenti semplici delle dita, ma anche nell’apprendimento imitativo di nuove complesse sequenze di atti motori4. Interpretando i risultati ottenuti negli studi fino a quel momento effettuati, si concluse che durante l’osservazione di un atto motorio non presente nel nostro repertorio, i neuroni specchio si attivano scomponendo l’atto osservato in atti motori conosciuti per poi ricomporlo nella sequenza temporale adeguata.

Il fatto che i neuroni specchio nell’uomo ricoprano un numero maggiore di funzioni rispetto a quelle osservate nella scimmia non deve distogliere l’attenzione dal ruolo primario legato alla comprensione del significato delle azioni altrui. I neuroni specchio sono stati definiti, infatti, come una popolazione di cellule nervose deputate a svolgere le funzioni cognitive del sistema motorio. L’idea più plausibile è che la funzione dei neuroni specchio sia quella di ricreare una “rappresentazione interna dell’azione” che ci permette nell’immediato, senza dover ricorrere a ragionamenti di tipo deduttivo, di comprendere l’intenzione dell’azione osservata. Questa comprensione è basata unicamente sul vocabolario d’atti e la conoscenza motoria dalla quale dipende la nostra stessa capacità di agire. La corteccia premotoria F5 contiene una sorta di vocabolario d’atti motori finalizzati, da quelli più semplici come afferrare una tazzina a quelli più complessi come eseguire un passo di danza, così, i neuroni specchio permettono di correlare i movimenti osservati a quelli propri e di riconoscerne il significato. L’atto motorio potenziale evocato dalla mera osservazione dell’azione compiuta da altri è analogo a quello spontaneamente attivato durante l’organizzazione e l’effettiva esecuzione di quell’azione. Nel primo caso, esso rimane allo stato di atto potenziale, ovvero di una “rappresentazione motoria interna”, grazie al meccanismo di inibizione corticospinale5 connesso al sistema specchio; nel secondo caso, invece, esso si traduce in una serie concreta di azioni. Il riconoscimento degli altri, delle loro azioni, e perfino delle loro intenzioni, dipende in prima istanza dal nostro patrimonio motorio: il presupposto fondamentale per l’attivazione del sistema specchio, infatti, non è un input sensoriale, ma la nostra conoscenza motoria.

A questo proposito, uno studio condotto da Buccino et al. nel 2004 mostrò la differente attivazione del sistema specchio umano durante l’osservazione di tre diversi atti comunicativi orali. I partecipanti dovevano osservare il movimento delle labbra di un uomo, lo schioccare delle labbra di una scimmia e un cane abbaiare. Durante l’osservazione dell’atto comunicativo del cane, nonostante questo rappresentasse un input sensoriale, non si verificava alcun effetto di risonanza motoria nel cervello dell’osservatore, ma si attivavano solo le aree visive, in quanto tale atto comunicativo esula dal repertorio comportamentale umano5.

Come spiegano Giacomo Rizzolatti e Corrado Senigaglia nella premessa del loro libro “So quel che fai, il cervello che agisce e i neuroni specchio”, difficilmente il sistema motorio ha a che fare con singoli movimenti, l’uomo entra in relazione con l’ambiente che lo circonda attraverso il compimento di atti motori guidati da uno scopo specifico e non attraverso meri movimenti. Lo scopo che vogliamo raggiungere condiziona il nostro movimento dall’inizio alla fine, in quanto l’intenzione precede la stessa azione ed è presente in ogni atto della sequenza. Tuttavia, una stessa azione può avere origine da intenzioni molto diverse. Per questa ragione, una delle obiezioni sollevate dai maggior esponenti del cognitivismo classico quali per esempio Csibra e Saxe riguarda proprio il ruolo dei neuroni specchio nella comprensione dell’intenzione. La rappresentazione motoria dell’osservatore potrebbe solamente riconoscere l’azione, ma non l’intenzione che ha spinto il soggetto ad agire. “Ma cos’è l’intenzione di un’azione?”, scrive Gallese, “determinare perché un’azione (ad esempio afferrare una tazza) sia stata iniziata, cioè determinarne l’intenzione, può essere equivalente a scoprire lo scopo dell’azione seguente non ancora eseguita (ad esempio bere dalla tazza).”6

Lo studio di Iacoboni et al. nel 2005 affrontò questo problema attraverso un esperimento in cui venivano mostrati ad alcuni volontari tre differenti tipi di video. Nel primo video venivano mostrate due immagini che rappresentavano il contesto in cui si svolgeva l’azione: prima della colazione e dopo la colazione. Nel secondo video veniva rappresentata una mano che afferrava una tazzina con due prese differenti: una di precisione e una di forza. Nel terzo video venivano rappresentate le due precedenti prese nei due differenti contesti sopra descritti, così da suggerire l’intenzione “prendere la tazzina per bere” o “prendere la tazzina per riporla”. I risultati mostrarono come i neuroni specchio siano implicati anche nella comprensione del “perché” dell’azione, in quanto veniva registrato un significativo aumento di attività al centro del sistema specchio frontale quando si osservava il video “intenzione”7.

Procedendo con gli esperimenti, infatti, si arrivò ad intuire che il sistema motorio è organizzato in catene neurali che codificano l’intenzione specifica dell’azione. A questo proposito, uno studio in particolare condotto da Rizzolatti e colleghi dimostrò come lo stesso movimento di flessione del dito indice che attivava un neurone durante l’atto di afferrare non lo attivasse durante l’atto del gettare, nonostante il movimento fosse il medesimo. Si arrivò alla conclusione che un uguale movimento, eseguito per scopi differenti, attiva neuroni differenti. Allo stesso modo, due movimenti differenti attivano gli stessi neuroni specchio quando lo scopo è il medesimo.

E’ importante specificare che questo meccanismo di comprensione non esclude la possibilità di utilizzare ragionamenti di tipo deduttivo per comprendere le azioni altrui, ma è probabilmente il modo più semplice e diretto con cui gli individui riescono a relazionarsi. Sempre più studiosi ritengono, incoraggiati dai risultati, che l’incapacità del bambino autistico di entrare in relazione con gli altri sia dovuta a un deficit di comprensione delle azioni e delle intenzioni altrui, e che una delle possibili cause sia da ricercare proprio nella disfunzione del sistema specchio.

Tutto ciò posto, le ricerche da sempre debbono tuttavia confrontarsi con un problema metodologico di fondo. L’osservazione diretta dei neuroni specchio nell’uomo è da sempre praticamente impossibile in quanto non si possono inserire al solo scopo di ricerca microelettrodi nei cervelli degli osservatori per registrare l’attività dei singoli neuroni. Le raffinate tecniche di neuroimaging come la risonanza magnetica funzionale (fRMI) e la tomografia a emissione di positroni (PET) permettono di rilevare, con un elevato grado di precisione, la variazione di flusso sanguigno nelle diverse aree cerebrali, ma non permettono di delineare un vero e proprio circuito specchio. Per questo motivo nell’uomo si parla di sistema specchio e non di circuito.

Le problematiche metodologiche fecero sì che dal 2009 si aprisse un forte dibattito sulla effettiva esistenza dei neuroni specchio nell’uomo o sul loro “funzionamento”.
Dapprima il direttore del laboratorio di neuropsicologia cognitiva di Harvard Alfonso Caramazza sostenne che gli studi fino ad allora pubblicati non fossero sufficientemente precisi per poter analizzare selettivamente l’attività del singolo neurone e quindi per poter dimostrare la loro effettiva esistenza. Ad avallare la sua tesi lo studio “Asymmetric fMRI adaptation reveals non evidence for mirror neurons in humans” pubblicato dallo stesso Caramazza e colleghi.

In seguito, nel 2010 la pubblicazione dello studio “single-neurons responses in human during execution and observation of action” di Mukamel et al. sembrava essere un buon presupposto per porre fine al dibattito. Essi misurarono in pazienti gravemente epilettici, a cui erano stati installati nel cervello degli elettrodi per motivi clinici, l’attività di singoli neuroni specchio corticali. Gli esperimenti fino ad ora trattati studiavano atti motori svolti in un contesto privo di emozioni, ma ben presto ci si chiese se potesse esistere un sistema specchio anche nelle zone del cervello deputate al controllo delle emozioni. Sono proprio le emozioni, spiega Rizzolatti, ad accompagnarci e a regolare la maggior parte della nostra vita consentendoci di valutare immediatamente le variazioni più o meno improvvise dell’ambiente, e di reagire ad esse in maniera efficace e vantaggiosa.

Sono stati studiati in particolare le sensazioni di disgusto e di dolore dimostrando l’esistenza di un sistema specchio nell’insula e nella corteccia cingolata. Vedere qualcuno che soffre o che è disgustato attiva in queste regioni neuroni specchio che riproducono le stesse sensazioni che prova chi è osservato: sperimentiamo sul nostro corpo l’emozione dell’altro.

I meccanismi fisiologici fino ad ora descritti sono alla base della teoria della embodied cognition, il cui massimo esponente è George Lakoff, linguista statunitense. La teoria della simulazione incarnata, così tradotta e sostenuta da Gallese, si contrappone al cognitivismo classico che ha da sempre individuato l’uomo come “mente”, assumendo che le funzioni del cervello fossero confinante in compartimenti stagni secondo il semplicistico schema percezione-cognizione-azione.Tuttavia, nonostante la ricerca stia seguendo una precisa direzione, continuano a esistere notevoli resistenze da parte di alcuni cognitivisti, fedeli alla concezione classica, che ritengono i neuroni specchio come una delle scoperte scientifiche più sopravvalutate della storia. È il caso di Hickock autore del libro pubblicato nel 2014 “the myth of mirror neurons” , sostenuto dallo psicologo e linguista Steven Pinker e da Wired Christian Jarret, autore di “great Myths of the brain”.