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Italian Pages 815 Year 2005
La Scienza Opera realizzata dalla Redazione Grandi Opere di UTET Cultura Consulenza e direzione scientifica: Enrico Bellone Direzione editoriale: Enrico Cravetto RespJnsabile operativo progetto: Andrea Fava Coordinamento generale a cura di Istituto Geografico De Agostini SpA Direttore Area Iniziative Speciali: Roberto Besana Vicedirettore: Paolo Andreoni ReaHu.azione dell'Opera a cura di: Luca Serafini (responsabile editoriale), Marco Torriani (coordinamento redazionale), Maurizio Antonini (coordinamento grafico), Alessandra Pezzutto (redazione), Paolo Lavadini (impaginazione), Antonella cardane (segreteria di redazione) Testi: Servizio Editoriale Contenuti di De Agostini Editore Renato Fumi (direttore); Roberto Bendotti (project manager); Antonio Moro, Alessandra Schiesari (caporedattoril Redazione a cura di: Alicubi srl Augusto Cherchi (consulenza editoriale), Manuela lannetti (coordinamento redazionale) Mario Bianco, Marco Ciriello, Martino Corazza, Patrizio Giustetto, Elena Marcon, Maria Romanazzo, Enrico Scirrenli (redattori), consulenza per la realizzazione dei testi a cura di Amica Soc. Coop.: Sveva Lavecchia (caporedattrice); Alessandra Arbinolo, Mario Cavallo, Grazia Ballatore. Valeria Bruno (collaboratori) Progetto grafico: Maurizio Antonini fditing e ricerca iconografica a cura di: Redini Studio srl Sergio Sabbadini con la collaborazione di Mariangela Mazzucchelli, Roberto Roveda, Giulia Perrone, Sara Volpato, Fabiana Anfuso, Olga Riva; Ugo Scaioni (redazione scientifica) Impaginazione a cura di: Linotipo 77 Iconografia a cura di: Servizi Editoriali Iconografici De Agostini diretti da Ada Mascheroni, con la collaborazione di Laura Cavalieri e Maristella Mussini Disegni, d'Arco Editori Sri Design copertina: Lowe Pirella Foto di copertina: © SPUGrazia Neri Consulenza scientifica per questo volume a cura di: Marco Zucchelli Autori per questo volume: Alberto Oliverio, Eric R. Kandel, Larry R. Squire, Alessandra Gliozzi, Michae! S. Gazzaniga, Ulrico Di Aichelburg I testi della Parte terza, della Parte quarta (par. 2, cap. 1; par. 2, 3, cap. 3; par. 2, cap. 4) e i capitoli 2, 3 della sezione Frontiere sono tratti dalla rivista o:le Scienze•. Autori: Mirella Ghirardi, Andrea Casadio, Joaquln M. Fuster, Egidio D'Angelo, Paola Rossi, Vanni Taglietti, Serge Laroche, Jean-Pierre Changeux, Pierangelo Garzia, Elizabeth Hennevin-Dubois, Larry R. Squire, Eric R. Kandel, Ludovic Ferrand, Juan Segui, Joseph Le Doux, Elizabeth F. Loftus, Nikos K. Logolhetis, Richard Axel, David V. Smith, Robert f. Margolskee, Edouard Gentaz, Yvette Hatwell, Giovanni Bruno Vicario, Walter J. Freeman
le,.Sg~ Il testo del capitolo 1 della sezione Frontiere è tratto dalla rivista 11Mente & cervello,. Autori: Mauro Mancia I box e le didascalie sono a cura delle redazioni UTET
© 2005 Istituto Geografico De Agostini SpA, Novara © 2005 UTET SpA
Stampa e /egaturac ILTE SpA, Moncalieri (TO) Gruppo Editoriale l'Espresso SpA - Divisione la Repubblica Via Cristoforo Colombo 149 - Roma Supplemento al numero odierno de la Repubblica Direttore Responsabile: Ezio Mauro Reg. Trib. Roma n. 16064 del 13/10/1975 Quest'Opera è stampata su carta UNO PRIME delle cartiere Burgo prodotta con cellulose senza cloro gas provenienti da foreste controllate e certificate, nel rispetto delle norme ecologiche vigenti Il presente volume deve essere venduto esclusivamente in abbinamento a! quotidiano fa Repubblica. Tutti i diritti di copyright sono riservati. Ogni violazione sarà perseguita a termini di legge.
La Scienza l! CJ) LA MENTE E lL CERVELLO
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LA BIBLIOTECA DI REPUBBLICA
fndice del volume
LA MENTE E IL CERVELLO
• Introduzione
li cervello e la mente
19
di Alberto Oliverio
• Parte prima: IL SISTEMA NERVOSO I. Le neuroscienze di Eric R. Kandel e Larry R. Squire Le tappe principali della storia delle neuroscienze
L.:emergere delle neuroscienze cellulari e molecolari La visione meccanicistica dello sviluppo del cervello La controversia tra Golgi e Ram6n y Cajal sul neurone L'impatto delle neuroscienze sulla neurologia e sulla psichiatria Nuove >t:uperte nelle muluUie neurologiche
11 nuovo assetto delle neuroscienze e delle scienze psicologiche La frenologia di Franz]. Gal! Il cervello funziona per colonne
Le neuroscienze dei processi cognitivi La neuroimmagine funzionale L'interazione tra sistema nervoso e sistema immunitario
Le neuroscienze e la biologia molecolare nello studio della memoria La psicobiologia
43
44 45 52 53 56 57 59 60 63 65 67 71 72 74
Indice
2. Le funzioni del sistema nervoso
77
di Alessandra Gliozzi
La plasticità della membrana biologica
L'evoluzione della membrana cellulare L'uso dei colori al microscopio: l'immunofluorescenza Struttura e funzione della membrana biologica
La termodinamica irreversibile di Prigogine L'eccitabilità nelle cellule nervose
Luigi Galvani e Carlo Matteucci padri dell'elettrofisiologia La propagazione del segnale nervoso
77 78 80 83 86 87 91
La trasmissione del segnale visivo
94 98 I 00
L'elettricità nella membrana cellulare
I 06
Il curaro: un antagonista velenoso dell'acetilcolina
• Parte seconda: LA MENTE I. Selezione o formazione di Michael S. Gazzaniga
Ili
Cervello: genetica e ambiente
112 121 123
Immunologia e selezione
Teorie della men te Evoluzione e teoria della selezione
L'elaborazione sensoriale Cervello, evoluzione, mente e dolore La teoria delle catastrofi
130 131 136 140
Evoluzione e biologia molecolare
141
2. La plasticità del cervello e la teoria della selezione di Michael S. Gazzaniga L'emisfero destro permette di riconoscersi Madre e apprendimento Lo sviluppo cerebrale Plasticità neuronale
145
147 148 149
Lo sviluppo cerebrale I circuiti cerebrali e l'organizzazione neurale
150 151 156
La Gestalt
159
Indice
I.a durata dell'infanzia (;enetica ed emozioni 11 sistema somatosensoriale 11 processo di selezione e il cervello adulto La neurobiologia moderna dell'apprendimento e della memoria /,a casualità come proprietà del cervello
165 168 169 172
3. L'interazione fra geni e ambiente di Michael S. Gazzaniga Le crisi della vita Intelligenza creativa, psicopatologia, genetica Variazioni tra fratelli Le radici genetiche della schizofrenia La memoria sensoriale I limiti dell'apprendimento La formazione delle categorie Il modello di Cloninger La nascita della competenza sociale
178
4. Il linguaggio e la teoria della selezione di Michael S. Gazzaniga Le caratteristiche generali del linguaggio Le afasie Oliver Sacks e i non udenti Il modello del linguaggio di Wernicke-Geschwind I meccanismi grammaticali Atti linguistici /,a grammatica trasformazionale 11 bambino e i limiti astratti
203
5. Selezione e intelligenza di Michael S. Gazzaniga /,e potenzialità mnemoniche degli autistici Le strutture del cervello umano Il problem solving Osservare l'attività dei neuroni I circuiti specifici per l'intelligenza I.a discalculia La specificità mentale nel bambino e nello scimpanzé Lo sviluppo cognitivo
174 176
179 180 181
183 187 189 194 196 199
204 206 21 O 212 213 215 221 229 238 241 242 243 244 248 2 50 251 2 53
Indice
Le lingue che non siamo in grado di imparare Esperienze ed emozioni
256 257
6. La selezione e la mente
262
di Michael S. Gazzaniga Le inferenze dei bambini
Il sistema percettivo del bambino Inferenza e teorie della mente Competenze percettive precoci L'elaborazione di una teoria della mente Il cervello degli autistici L'interprete nell'adulto Le proprietà dell'interprete Le credenze e il comportamento
263 264 266 269 271 274 275 284 288
7. Dipendenze, compulsione e teoria della selezione
295
di Michael S. Gazzaniga I bambini e il principio di piacere
L'uso di stupefacenti negli Stati Uniti La psicofarmacologia La chimica del cervello e le ricompense psicologiche La tossicodipendenza e la teoria della selezione Adolescenza e rischio L'etilismo e la teoria della selezione La compulsione e altri comportamenti estremi La cosiddetta «normalità» L'ipersessualità Le perversioni sessuali L'impulso patologico al gioco d'azzardo 8. Teoria della selezione e psicanalisi
299 301 302 303 306 307 308 315 319 320 321 323 328
di Michael S. Gazzaniga
I punti deboli della teoria psicanalitica della mente Il potere terapeutico della relazione medico-paziente
330 331
Indice
Il conflitto edipico I.'ambivalenza I,a sindrome di Tourette I disturbi affettivi /,a depressione: fattori genetici e ambientali Il bisogno di relazione La depressione anaclitica I processi psicodinamici
333 335 338 339
9. Medicina e invecchiamento di Michael S. Gazzaniga Esercizio fisico per vincere la depressione I,'approccio olistico L'omeopatia Patologie genetiche Corpo sano in mente sana La relazione fra mente e corpo L'invecchiamento è una malattia? Il sistema ipotalamo-ipofisario La medicina psicosomatica Lo stress
353 354 357 358 362 363 365 366 369 373 377
10. Gli indizi sulla natura dell'esperienza conscia
381
342 347 348 349
di Michael S. Gazzaniga
•Parte terza: LA MEMORIA 1. Le basi biologiche della memoria Le basi neuronali e molecolari di Mirella Ghirardi e Andrea Casadio La localizzazione della memoria di ]oaquin M. Fuster
I,a formazione dei ricordi Apprendimento, memoria, plasticità I .çensi e la memoria Le memorie episodiche I ricordi più remoti
395 395 408 408 412 416 419 424
Indice
Dalle sinapsi alla memoria di Egidio D'Angelo, Paola Rossi e Vanni Taglietti f recettori NMDA fl deposito della memoria
I meccanismi della memoria di Serge Laroche La memoria degli uccelli migratori La cipina Proteine e attività mnemonica Antichi rimedi per la memoria
425 427 431 434
Plasticità cerebrale e apprendimento
440 443 448 452 453
di ]ean-Pierre Changeux Il condizionamento aperante
462
2. Tanti tipi di memoria La memoria tra geni e ambiente
465 465
di Pierangelo Garzia L'arte di memorizzare
Memorizzare dormendo?
466 4 72
di Elizabeth Hennevin-Dubois
La memoria non cosciente di Larry Squire ed Erie Kandel Dormire per ricordare Alcune tipologie di amnesia fl riconoscimento dei canti fra gli uccelli Esperienze e ricordi La memoria dei bambini
La memoria subliminale di Ludovic Ferrand e Juan Segui Riu.Ulla scia degli studi di Ca mi Ilo Golgi. Henry Dale invece nel 1914 dimostra l'azione fisiologica dell'acetilcolina, uno dei principali neurotrasmettitori. Nel 1929 Hans Berger applica elettrodi al cuoio capelluto ottenendo l'elettroencefalografia. Negli anni Quaranta Alan Hodgkin, Andrew Huxley e Bernard Katz spiegano come funziona l'attività elettrica dei neuroni. Wilder Penfield e T. Rasmussen fanno una mappa dell'homunculus motorio e sensorio e illustrano la localizzazione delle funzioni nel cervello umano. Negli anni Cinquanta e Sessanta si effettuano le prime registrazioni da una singola cellula della c011et:c.J sensoriale di un mammifero e si 1r11 ano ad analizzare alcuni aspetti elementari clC' cccnportamento e dell'apprendimento a lo,e!I:) cellulare e molecolare. Nel 1956 Row Ltovi Montalcini e S:anley Cohen riescono a isolare il fattore d1 eù • r1s.ap.J~, con p•rtJ.:~ ngu.rdi dal corpo cellulare alla periferia. 48
I. Le neuroscienze
zionamento come porta derivava dalle sue variazioni di conformazione interne. Lo studio dei canali ionici cambiò radicalmente nel 1976 con lo sviluppo della tecnica del patch clamp, introdotta da Erwin Neher e da Bert Sakmann, che permetteva di misurare la corrente che scorre attraverso un singolo canale ionico. Questo fondamentale progresso preparò il terreno per l'analisi dei canali a livello molecolare e per lanalisi della trasformazione funzionale e di conformazione in una singola proteina della membrana. Quando fu applicato alle cellule nonneurali, il metodo rivelò anche che tutte le cellule, persino quelle batteriche, sono dotate di canali ionici molto simili. Così si dimostrò che la segnalazione neurale è un caso particolare di una capacità di segnalazione insita in gran parte delle cellule. Lo sviluppo della tecnica del patch clamp coincise con I'avvento della clonazione molecolare, e questi due metodi suggerirono ai neuroscienziati nuove idee basate sulle prime descrizioni delle sequenze amminoacidiche dei canali attivati dai ligandi e di quelli attivati dalla tensione. Una delle conoscenze approfondite che emersero dalla clonazione molecolare fu che le sequenze di amminoacidi contengono indizi su come le proteine recettori e le proteine dei canali ionici attivati dalla tensione sono distribuite attraverso la memhrana cellulare. Spesso la sequenza dei dati ha anche indicato relazioni strutturali inaspettate (omologie) fra proteine. Queste conoscenze approfondite, a loro volta, rivelarono somiglianze fra molecole trovate in contesti neurali e nonneurali piuttosto diversi, suggerendo che esse potrebbero servire per funzioni biologiche simili. All'inizio degli anni Ottanta risultò chiaro che le azioni sinaptiche non erano sempre mediate direttamente da canali ionici. Oltre ai recettori ionotropici, in cui la molecola legante del ligando controlla direttamente un canale ionico, fu scoperta una seconda classe di recettori, i recettori metabotropici. Qui la molecola legante avvia gli eventi metabolici intracellulari e ha un'azione di guida solo di tipo indiretto sul controllo dei canali ionici, attivata attraverso i «messaggeri secondari». La clonazione dei recettori metabotropici rivelò che molti ili essi hanno sette regioni che si estendono per tutto lo spessore della membrana e sono omologhi alla rodopsina batterica come anche al pigmento fotorecettore di molti organismi, dai moscerini della frutta agli esseri umani. Inoltre, la
La tecnica del patch c/amp
49
IL SISTEMA NERVOSO
I partecipanti a un convegno scientifico internazionale, tenuto negli Stati Uniti, si esprimono a proposito del DNA ricombinante, una tecnica che si usa per
indurre cellule a produrre organismi: per esempio cellule batteriche possono riprodurre enzimi, ormoni e anticorpi umani.
50
recente clonazione dei recettori per il senso dell'olfatto ha rivelato che nell'epitelio olfattivo dei Mammiferi sono espressi almeno mille recettori metabotropici e che recettori simili sono presenti nelle mosche e nei vermi. Così si comprese immediatamente che la classe di recettori usata per la fototrasduzione, il passo iniziale nella percezione visiva, è usata anche per l'olfatto e per alcuni aspetti del gusto, e che questi recettori condividono caratteristiche fondamentali con molti altri recettori cerebrali che funzionano tramite la segnalazione attivata dai messaggeri secondari. Queste scoperte dimostrarono la conservazione evolutiva dei recettori e misero in evidenza quanto sia saggio studiare una vasta gamma di sistemi sperimentali, vertebrati, invertebrati e persino organismi monocellulari, per identificare ampiamente i principi biologici. I recettori che hanno sette regioni transmembrana attivano indirettamente i canali ionici attraverso proteine d'accoppiamento (proteine G). Si è trovato che alcune proteine G attivano i canali ionici in modo diretto. Tuttavia, la maggior parte delle proteine G attiva gli enzimi della membrana che alterano il livello dci messaggeri secondari, come ad esempio gli AMP-c, i GMP-c o l'inositolo trifosfato, che danno inizio agli eventi intracellulari complessi che portano all'attivazione delle proteine chinasi e fosfatasi e poi alla modulazione della permeabilità del canale, alla sensibilità dcl recettore e al rilascio del trasmettitore. Oggi i neuroscien-
l. Le neuroscienze
'i"ti hanno comprC'sO che molte cli queste azioni sinapti-
d1e sono mediate a livello intracellulare dalla fosforilazione o defosforilazione di proteine. Le cellule nervose usano tali modificazioni covalenti per controllare l'attività delle proteine in modo reversibile e perciò per regolare la loro funi.ione. La fosforilazione è cruciale anche in altre cellule per l'azione degli ormoni e dei fattori di crescita, e per molti ali ri processi. Le azioni sinaptiche controllate in modo diretto sono rapide, avendo una durata di alcuni millisecondi, ma le azioni dei messaggeri secondari hanno una durata che va dai secondi ai minuti. Si è scoperto che un'azione sinaptica an-
L'n'imma,gine
al computer di glicogeno fosfori/asi, un enzima che interviene nella
fosforilazione: questo processo biologico consiste nell'introduzione di uno o più radicali
dell'acido fosforico nella molecola di determinati
composti organici.
IL SISTEMA NERVOSO
Proteine e trasmettitori
cora più lenta, avente una durata di giorni o ancora superiore, è importante per la memoria a lungo termine. In questo caso, le proteine chinasi attivate dai messaggeri secondari migrano verso il nucleo, dove provocano la fosforilazione dei fattori di trascrizione che alterano lespressione dei geni, iniziano la crescita dei processi neurali e aumentano la potenza sinaptica. I recettori ionotropici e metabotropici hanno aiutato a spiegare la parte post-sinaptica della trasmissione sinaptica. Negli anni Cinquanta e Sessanta, Katz e i suoi colleghi rivolsero la loro attenzione alle terminazioni presinaptiche e scoprirono che i trasmettitori chimici come l'acetilcolina sono rilasciati non come molecole singole, ma sotto forma di pacchetti, chiamati quanti, contenenti circa cinquemila molecole. Ciascun quanto è impacchettato in una piccola vescica sinaptica e viene rilasciato mediante exocitosi in siti chiamati zone attive. Il segnale chiave che innesca questa sequenza è l'afflusso di Ca2 + con il potenziale d'azione. In anni recenti sono state identificate molte proteine coinvolte nel rilascio dei trasmettitori. Le loro funzioni variano dall'inviare vescicole verso zone attive, al legarle alla membrana cellulare, al fonderle con la membrana cellulare cosicché il loro contenuto possa essere rilasciato per exocitosi. Questi studi molecolari forniscono un ulteriore esempio di conservazione evolutiva: le molecole utilizzate per la fusione delle vescicole e l'exocitosi alle estremità dei nervi sono delle varianti di quelle utilizzate per la fusione delle vescicole e l'exocitosi in tutte le cellule.
La visione meccanicistica dello sviluppo del cervello Il fattore di crescita del tessuto nervoso
(NGFJ
52
Le scoperte delle neuroscienze molecolari hanno notevolmente migliorato la comprensione di come il cervello sviluppi la sua complessità. La moderna era molecolare delle neuroscienze dello sviluppo iniziò quando Rita Levi Montalcini e Stanley Cohen isolarono il fattore di crescita del tessuto nervoso (NGF), il primo fattore di crescita peptidico a essere identificato nel sistema nervoso. Essi mostrarono che iniettando anticorpi all'NGF in topi neonati si causava la morte dei neuroni nei gangli simpatici e si riduceva anche il numero di cellule dei gangli sensori. Perciò, tanto la sopravvivenza dei neuroni simpatici quanto di quelli sensori dipende dall'NGF. In realtà, molti neuroni dipendono per la
l. Le neuroscienze
loro soprawivenza dall'NGF o da molecole simili, che normalmente forniscono ai neuroni dei segnali di retroazione dai loro bersagli. Tali segnali sono importanti per la morte C'ellulare programmata (l'apoptosi), una strategia dello sviluppo che si è recentemente dimostrato avere un'importanza generale, e per mezzo della quale vengono generate molte più cellule di quelle che alla fine soprawivono per diventare unità funzionali aventi una connettività ben precisa. Con un progresso significativo, lo studio genetico dei ne1natodi ha rivelato i geni «ced» e con essi ha messo in evidenza una reazione a cascata universale, critica per l'apopI.A CONTROVERSIA TRA GOLGI ERAllÒN YCA.W. M NEURONE In cx:casione del conledmenk> c11!1 premio Nobel Mf 1906, I due dnalom:l-~ Gamillo ~ e SanbalJ) Ram6n y cajal SI trovarono ooinwlll 1n una dtsputa Che p;iS50 alla Slolta per 1·~ che ebbe pe1 la concezione funzionale del sistema Camdlo GOlgi ( 1843-1926) è conosoulD s.a per le sue tecnlcl>e dj ·~ llf&'&'lllca sia pet m:t identirlcato llM!rsl fipi dt ce~ule nervose che poflanO il suo nome Ile cellule dì Golgi del cellN rJMOUl
apre nuove prospettive per il salvataggio delle cellule basato, ad esempio, sull'inibizione delle proteasi caspasi. Si consideri poi l'impatto della genetica molecolare. La malattia di Huntington è una malattia autosomica dominante, rnratterizzata da un progressivo deterioramento motorio ecognitivo, che normalmente si manifesta nella mezza età. La patologia più importante è la morte cellulare nei gangli basali. Nel 1993, il gruppo di ricerca per la malattia di Hunlington ha isolato il gene responsabile della malattia. Esso è 57
IL SISTEMA NERVOSO
t:analisi genetica delle malattie neurologiche degenerative
I disordini psichiatrici
58
caratterizzato da un'estesa serie di ripetizioni di tri-nucleotidi CAG (citosina, adenina, guanina). Ciò pone la malattia di Huntington in una nuova classe di disturbi neurologici, le malattie del trinucleotide ripetuto, che attualmente costituisce il gruppo più esteso di malattie neurologiche trasmesse da alleli dominanti. L'analisi genetica molecolare di disordini degenerativi più complessi è andata avanti più lentamente. Eppure sono stati identificati tre geni associati con il morbo ereditario di Alzheimer: quelli che codificano la proteina precursore dell'amiloide, la presenilina I e la presenilina 2. Gli studi di genetica molecolare hanno anche identificato i primi geni che modulano la gravità e il rischio di una malattia di tipo degenerativo. Un allele (APO E4) rappresenta un significativo fattore di rischio per il morbo di Alzheimer a insorgenza tarda. Al contrario, l'allele APO E2 può avere in realtà una funzione protettiva. Un secondo fattore di rischio è rappresentato dalla otrmacroglobulina. Tutti i geni legati all'Alzheimer identificati sinora partecipano o nella generazione o nell'eliminazione di una proteina (il peptide amiloide), che è tossica a livelli elevati. Gli studi diretti a indagare questo peptide potrebbero portare a modi di prevenire la malattia o di fermarne la progressione. Similmente, le scoperte della [3-secretasi e forse della -y-secretasi, gli enzimi coinvolti nel processo della [3-amiloide, rappresentano progressi sensazionali che potrebbero portare anche a nuovi tipi di trattamenti. Nel caso dei disordini psichiatrici, i progressi sono stati più lenti per due motivi. Innanzitutto, malattie come ad esempio la schizofrenia, la depressione, i disturbi ossessivo-compulsivi, gli stati d'ansia e l'abuso di sostanze tendono a essere disturbi complessi e poligenici che sono modulati in modo significativo da fattori ambientali. Secondo, contrariamente ai disturbi neurologici, si conosce poco circa i substrati anatomici della maggior parte dei disturbi psichiatrici. Data la difficoltà di penetrare nella biologia profonda della malattia mentale, è tuttavia notevole la quantità di progressi che sono stati compiuti nel corso degli ultimi tre decenni. Arvid Carlsson e Julius Axelrod hanno effettuato studi pionieristici sulle amine biogene che hanno gettato le basi della psicofarmacologia, e Seymour Kety è stato un pioniere nello studio genetico della malattia mentale. Attualmente, nel caso di molte condizioni, ad esempio i disturbi del sonno, i disordini alimentari e l'abuso di sostanze, stanno emergendo nuovi approcci che sono il risultato delle analisi del meccanismo ce!-
1. Le neuroscienze
lulare e molecolare che regola comportamenti specifici. Inoltre, i miglioramenti nella diagnosi, la migliore indicazione dci contributi genetici alla malattia psichiatrica (basati su studi effettuati su gemelli e su adozioni, come anche su studi di famiglie aventi certe predisposizioni) e la scoperta di trat1a menti medici specifici per il trattamento della schizofrenia, della depressione e degli stati d'ansia, hanno trasformato la psichiatria in una specializzazione medica efficace dal punto di vista terapeutico e oggi molto vicina alle neuroscienze.
Al medico statunitense
julius Axelrod, premio Nobel per la medicina nel 1970, si devono importanti contributi alle conoscenze sui meccanismi della sinapsi dell'impulso nervoso.
11 nuovo assetto delle neuroscienze e delle scienze psicologiche 1 .a potenza computazionale del cervello è data dalle intera1.ioni fra i miliardi di cellule nervose assemblate in reti o cirrn iti che compiono operazioni specifiche fondamentali per il comportamento e i processi cognitivi. Mentre il meccanismo molecolare e le proprietà di segnalazione di tipo elettrico dei neuroni sono ampiamente conservate in specie animali molto diverse, ciò che contraddistingue una specie dall'altra rispetto alle proprie capacità cognitive è il numero di 11curoni, insieme ai dettagli della loro connettività. A iniziare dal diciannovesimo secolo, vi fu un grande inlze ,, CttVello ~ awrsa 111 I011Nte da oolalw di-" SHnJlati dlslinh: ~ loro.
63
IL SISTEMA NERVOSO
Uno scienziato
dello Yerkes Primate lnstitute (presso la Ernory University negli Stati Uniti) osserva il comportamento di due scimmie alle quali sono stati applic.ati
elettrodi sul cervello, per registrare il funzionamento dei neuroni. Questo tipa di registrazioni ha dato grandi risultati nello studio della percezione e dell'azione.
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Nella corteccia visiva, Hubel e Wiesel trovarono che la maggior parte delle cellule non rispondono più alle macchie di luce. Ad esempio, nell'area VI che si trova nel polo occipitale della corteccia i neuroni rispondono a caratteristiche visive specifiche come le righe o le barre in una particolare orientazione. Inoltre si trovò che le cellule aventi preferenze di orientazione simili si raggruppavano insieme in colonne verticali analoghe a quelle che Mountcastle aveva trovato nella corteccia somatosensoria. In realtà fu trovato un sistema indipendente di colonne verticali, le colonne della dominanza oculare, che separava le informazioni che giungono dai due occhi. Questi risultati fornirono un approccio completamente nuovo dell'organizzazione anatomica della corteccia cerebrale. Wiesel e Hubel indagarono anche gli effetti della perdita sensoriale iniziale negli animali appena nati. Essi trovarono che la perdita visiva in un occhio altera in modo profondo l'organizzazione delle colonne della dominanza oculare 23. Le colonne che ricevono un input dall'occhio chiuso si restringono, e quelle che ricevono un input dall'occhio aperto si espandono. Questi studi portarono alla scoperta che la chiusura dell'occhio altera lo schema dell'attività sincrona nei due occhi, e che questa attività neurale è essenziale per le connessioni sinaptiche per la sintonizzazione fine durante lo sviluppo del sistema visivo.
I. Le neuroscienze
Nella corteccia extrastriata situata oltre l'area V 1, continui studi elettrofisiologici e anatomici hanno permesso di identificare più di trenta aree distinte che sono importanti per la visione. Inoltre si trovò che l'informazione visiva era analizzata da due flussi di elaborazione paralleli. Il flusso dorsale, che si occupa della localizzazione degli oggetti nello spazio e di come raggiungerli, si estende dall'area VI alla corlcccia parietale. Il flusso ventrale si estende dall'area Vl alla corteccia temporale inferiore e si occupa dell'analisi della forma visiva e della qualità degli oggetti. Così, persino il rnmpito apparentemente semplice della percezione di un oggetto nello spazio impiega un insieme disparato di aree neurali specializzate che rappresentano diversi aspetti dell'inl'ormazione visiva: che cos'è l'oggetto, dove si trova e come fare per raggiungerlo.
Le neuroscienze dei processi cognitivi Gli studi iniziali sul sistema visivo furono effettuati su gatti anestetizzati, un metodo di preparazione sperimentale moli o lontano dal comportamento e dal modo di pensare degli l'Sseri umani su cui si focalizza l'interesse degli psicologico~nitivi. Uno sviluppo di grande importanza awenne alla fine degli anni Sessanta, quando furono ottenute registrazioni provenienti da un singolo neurone di scimmie sveglie in :1zione che erano state addestrate a svolgere compiti di tipo sensorio o motorio. Con questi metodi si trovò che la risposta dei neuroni nella corteccia parietale posteriore a uno stimolo visivo era accresciuta quando l'animale muoveva gli occhi per prestare attenzione allo stimolo stesso. Questo porlò lo studio neurofisiologico dei singoli neuroni oltre l'elal>orazione sensoriale e mostrò che gli approcci di tipo ridu1.ionistico potevano essere applicati a processi psicologici di ordine superiore, come ad esempio l'attenzione selettiva. I~ possibile correlare l'attivazione dei neuroni con la perl'l'zione in un modo piuttosto diretto. Così, basandosi sul lavoro fatto precedentemente da Mountcastle, si trovò che la capacità di una scimmia di distinguere il moto corrispondeva da vicino alla prestazione dei singoli neuroni nell'area MT, 1111'area della corteccia che si occupa dell'elaborazione della visione del moto. Inoltre, la microstimolazione elettrica di piccoli gruppi di neuroni nell'area MT sposta la valutazione lk·I movimento da parte della scimmia nella direzione del movimento che i neuroni stimolati preferiscono. Così, l'attività
Gli studi sul sistema visivo
Percezione e attivazione dei neuroni
65
IL SISTEMA NERVOSO
Percezione, attività cellulare
Le tecniche di visualizzazione dei sistemi cerebrali multipli
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nell'area MT appare sufficiente per la percezione del movimento e per iniziare le decisioni percettive. Queste scoperte, basate sulle registrazioni provenienti da piccole popolazioni di neuroni, hanno chiarito importanti temi nel campo della percezione e dell'azione. Esse illustrano come i segnali retinici sono rimappati dallo spazio retinotopico ad altri sistemi di coordinate che sono in grado di guidare il comportamento, come l'attenzione può adattare l'attività neurale e come il significato e il contesto la influenzano, cosicché lo stesso stimolo della retina può portare a diverse risposte da parte dei neuroni a seconda di come è percepito lo stimolo. Questo stesso tipo di lavoro (che consiste nel collegare direttamente lattività cellulare alla percezione e all'azione) viene attualmente applicato al cosiddetto problema del legame: cioè come le molteplici caratteristiche di uno stimolo oggetto, rappresentate da gruppi di neuroni specializzati e distribuiti, sono sintetizzate in un segnale che rappresenta un oggetto percepito o un'azione singoli, e rispetto alla questione fondamentale di quali aspetti dell'attività neurale (ad esempio, la velocità di stimolazione o la collocazione temporale dei picchi) costituiscono i codici neurali dell'elaborazione delle informazioni. Nelle aree motorie della corteccia che sostengono il movimento volontario sono stati trovati sorprendenti paralleli con l'organizzazione e la funzione delle cortecce sensoriali. Così vi sono molte aree della corteccia indirizzate alla pianificazione e all'esecuzione del movimento di tipo volontario. La corteccia motoria primaria ha un'organizzazione di tipo colonnare, con i neuroni in ciascuna colonna che governano i movimenti di una o poche connessioni. Le aree motorie ricevono l'input da altre regioni della corteccia e l'informazione, passando attraverso diverse fasi, si muove verso il midollo spinale, dove si trova il dettagliato sistema di circuiti che genera gli schemi motori. Sebbene gli studi di singole cellule siano stati enormemente istruttivi, le funzioni cerebrali consistono di sistemi cerebrali multipli e di molti neuroni che operano in concertazione fra loro. Per controllare l'attività in grandi popolazioni di neuroni, si stanno attualmente utilizzando delle configurazioni ordinate di multielettrodi e tecniche per le immagini cellulari e dell'intero cervello. Questi approcci vengono attualmente integrati con lo studio dell'effetto di lesioni cerebrali selettive sul comportamento e con metodi molecolari, come per esempio quello di fornire dei marcatori o altre mo-
1. Le neuroscienze
Se oggi possiamo •\ledere• t11d1mensi0n.ll· mente la struttura fisìea del ccrvc110 e stu· diare d11ettamente le b.1!>1 oervow delle fun· zion1 cogmti...e no un ruolo d• primo paano r>el processo di •catllaaJo• del Cl!M!l'o (la rete delle connessioni rlft\'QSe). Queste scoperte ~mbrMo indi· care che le smapsi tra le c.e4lule ner.'05!! !Klno mfluenzate dalle rear.ont 1mmunrtar1e che Sì proclUCOOO nel cer.do. Quesl8 moia:ale Sl>00 de!1ni1e •complesso ITia1!lt10Rl d'lsloalmpallllikl psicç,ti.o!og«l v~:ie f3na nSJiorc .11.;i pubb.c..lZ'or.e. rei
1949. de' htw l'c di s.oòR'!n' co-o tJ (Ufl''-3'" e l'O!'I cm.Jn1). li ncdCO !!Slemo. permeor.e la cora.~1:r.1Zii.""' dt molecole pluz or>e della memtvana è I ~dai Pro.:a·o0~ oll(•i loc.,1e ~NJ!Dmc~ ~le~ la q~ ~nte
e
.J~:1u
! si: .-ntit·c1 e occorre 1'"1grJrd1rc t.:li cwtto_ kt ~ i:- U .mpo•tante é nuscuc .a •.'t!doc•e a15.f1n~o 1'11€-ir1mmag1oc e;:) cr~ è cl s11n~o ne'la rt:'alt..:• Il flem.,,lo drll"ucmo ~·~:)t' ma'C.Jto cc.n i...n colcrante fiUOfe!J.Ccr!e {~r~mt!'1h~ ~lu\........-~e
nJ) e p:: s.1r.it.ir1ca~o st.I Quando s1 1.:Si1rn1;ia !l t~!-t..!o a· m1C"Oll'Viser- cc-"T:(emerto ••morir..., !~u:o vJLor~~
mr.:•o::;ccpicit.
in pJr\tCCldr~. :!
c.Pe tJ Ct''CJ'C O• ~fruttare il più possibile la dimensione cromatica, che viene irrt1..•:l' a perCer~· quando si esce dallo spci~ro cX:Hd t..O! 'I ~b·le. Con •I o:Jorl' ços.sono u1la\~ '•"-"'"" 1TlJ'C..l'.• dettagli che sfu;o,,; rettie·o a i.;r;t ·•,S)0')(t 1n toni di f.'Jl&10. Le ie.:rretu: di cr>·:;•..u,::-x· cr.f~ da quakl"-e 1'.JSiro si ~'10 s·,,.,lu:>pJ'.1! r,,,1'Jmbito de r1-,,rrcr.·:-t l)logi.J moleo:.ti!·e pt:.'frr:\.'.~Ono di ~·1.."f.Jnre l..n dJ'O wrn-
p :"1C 1r· rllrazione tra flussi di diversa natura (per esempio, un flusso di calore e un flusso di materia, un flusso di cariche elettriche e il moto del solvente). Questa trattazione mostra anche come una reazione chimica (nel caso che a noi interessa, una reazione metabolica) accoppiata a un flusso ionico renda possibile il moto anche in direzione opposta alle forze di natura chimica ed elettrica, senza che per questo vengano violate le leggi generali della fisica. Il trasporto attivo di una particolare sostanza avviene dunque quando si realizza questo tipo di accoppiamento. Un altro fenomeno molto importante, determinato oltre che dalla differenza di concentrazione, anche dalla permeabilità selettiva delle diverse
La pompa sodio-potassio
La termodinamica dei processi irreversibili
85
IL SISTEMA NERVOSO
specie ioniche, è la differenza di potenziale che si stabilisce ai lati della membrana (potenziale di riposo o di membrana). In tutte le cellule l'interno è negativo rispetto all'esterno: è la differenza di potenziale che pilota il comportamento della membrana e raggiunge, a riposo, valori compresi fra -60 e -90 millivolt. Sebbene già nel 1952 A.L. Hodgkin e A.F. Huxley avessero chiarito gli eventi che sono alla base della formazione di un potenziale d'azione, solo di recente la teoria fenomenoLA TERMODINAMICA IRREVERSIBILE DI PRlGOGINE l:yd Pr ~·~. sc•er>i..,!o 'USSO e or~'Si ;,,.~•.:·•~>b"fi al:'interp::i-..scoo 1J•e CJl.Jlr-'!;'fl' dei so".d' o dehe S!el- no Ci e"~ ce'l:i'a. può ioe s:;NJ ~ nu·.olel. Pfi~ tc-rav-.Jrrr coo 11 ff"IY~J ~terno. 1
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86
2. Le funzioni del sistema nervoso
logica si è consolidata su base molecolare. Fra i risultati più brillanti va innanzitutto annoverata la conferma dell'ipotesi, già formulata da Hodgkin e Huxley, che vi siano due diverse vie di permeazione per gli ioni sodio e potassio, e che queste siano date da canali ionici formati da proteine integrali di membrana. Questi canali sono selettivi ai diversi tipi di ioni: essi possono essere influenzati, nel loro funzionamento, dalla concentrazione ionica di altre specie, e la loro conduttanza (vale a dire la loro capacità di trasporto ionico) dipende dal valore della differenza di potenziale fra i due lati della membrana. Una depolarizzazione della membrana induce un cambiamento nella conformazione delle proteine formanti i canali che, a sua volta, comporta una migrazione ionica. Sono le interazioni fra il campo elettrico esterno e i gruppi carichi a determinare l'apertura e la chiusura delle «porte» di permeazione dei canali ionici; questo fenomeno rappresenta un interessante esempio di correlazione fra variazioni conformazionali e ruoli funzionali di proteine intrinseche.
La selettività dei canali ionici
L'eccitabilità nelle cellule nervose Gli stimoli fisici e chimici negli organi di senso sono tradotti in un segnale elettrico, graduato, che a sua volta produce un potenziale d'azione. La forma e l'ampiezza del potenziale d'azione sono indipendenti dall'intensità dello stimolo e per questo motivo esso viene detto del tipo «tutto-o-nulla»; viceversa, è la frequenza del segnale a essere modulata dall'intensità dello stimolo stesso. La generazione di un potenziale d'azione si verifica in cellule neuronali, muscolari e di secrezione di vertebrati e invertebrati, nonché in organismi unicellulari quali protozoi e alghe. Le cellule nervose, o neuroni, sono dotate di diverse morfologie. li prolungamento. RI DELL'El..ETTitOFISI Il padre degli studt sul!"dl!MU e4eltnca net siSlema rie~ è senza ombra d1 llubbKl Lu1SJ Galvafll (I 737 ·98). G.tlvani SI 10Soel1'Sal IO una lr.tdill!IOC di ricerca sulrelf!!lnc1!.è nesll
an1ma1t in cui la soenza !!altana .M!'va dato ec-
cezoonal• contnboli ~ ~ttecen10. Nel I 780 alle:sli un laboral0f10 con una completa al· rrezzatura per lo stud>0 ' ~ s.u1r~ttncita !W'ile ,.,.., ,,.,.~a /Clfnlcta il processo di fototrasduzione. Quali sono gli eventi molecolari responsabili della chiusura dei canali al sodio? L'evento fotochimico primario è stato messo in evidenza alla fine degli anni Cinquanta da George Wald e i suoi collaboratori, i quali scoprirono che i pigmen1i visivi dei coni e dei bastoncelli contengono un componente, il retinale, capace di assorbire la luce. Quando un fotone è ;issorbito dal fotopigmento si ha un cambiamento confor1nazionale (isomerizzazione) del retinale. li retinale è legato
Cellule sensoriali della retina al microscopio. In t!sse è presente il retinale, sostanza che svolge una funzione determinante in
quanto permette l'assorbimento della luce.
105
IL SISTEMA NERVOSO
a una parte proteica ed è quest'ultima a determinare la lunghezza d'onda di assorbimento. Nei bastoncelli il fotopigmento è la rodopsina, mentre nei coni la parte proteica varia da pigmento a pigmento. Il meccanismo di fototrasduzione è del tutto simile nei coni e nei bastoncelli (per semplicità di esposizione, ci riferiremo a questa ultima struttura). Attraverso quale meccanismo il processo di isomerizzazione, che avviene nei dischi, porta alla chiusura dei canali al sodio nella membrana del segmento esterno? Poiché queste strutture sono topologicamente disgiunte e lontane tra di loro, è chiaro che occorre un messaggero che trasformi il cambiamento conformazionale in una variazione di conduttanza. Per molti anni si pensò che questo messaggero fosse il calcio. Nonostante le numerose e importanti funzioni svolte da questo ione, l'ipotesi si rivelò errata. Una serie molto recente di lavori ha dimostrato come il cambiamento conformazionale della rodopsina attivi una cascata enzimatica; la rodopsina stessa, quando il retinale stimolato dalla luce cambia conformazione, ha uno stato enzimaticamente attivo. In questo stato essa attiva un secondo enzima (la tra-
L'ELETTRICITÀ NELLA MEMBRANA CELLULARE I segnali che vengono trasmessi dai neuroni sono la conseguenza di rapide variazioni del potenziale di membrana dovute a modificazione dei flussi di corrente elettrica che attraversano la membrana cellulare in seguito all'apertura o alla chiusura dei canali ionici. li potenziale di membrana di una cellula a riposo è detto •potenziale di membrana di riposo• e si aggira intorno ai -65 mV. Esso rappresenta perciò l'asse elettrico di riferimento rispetto al quale vengono espressi tutti gli altri segnali. Una riduzione del potenziale di membrana (per esempio, da -65 a -55 mV) viene detta •depolarizzazione». Poiché la depolarizzazione tende ad aumentare la capacità delle cellule di generare un potenziale d'azione, essa è eccitatoria. Al contrario, un aumento del potenziale di membrana (per esempio, da -65 a -75 mV) viene detto •iperpolarizzazione•. l.'.iperpolarizzazione riduce la capacità di una cellula di dare origine a un potenziale d'azione, ed è perciò inibitoria.
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Peptidi, proteine e scariche elettriche a/l'esterno della membrana di una cellula nervosa durante la sinapsi, in una ricostruzione al computer. I flussi di corrente elettrica che attraversano la membrana cellulare condizionano il potenziale di membrana: se quesfJJ viene ridotfJJ si ha una depolarizzazione, se invece viene aumentato si ha una iperpo/arizzazione.
2. Le funzioni del sistema nervoso
"lucina) il quale, a sua volta, rende attivo un terzo enzima; quest'ultimo rompe la forma anulare di un'importante molpa del!~ cDntrapposizioni, che non sc>o n t!'Jdo d1 cc·g·1ere i diversi momenti dell'interazione organismo-ambiente: si rende indispensabile rivedere la questione in un'ottica interazionista. Come ha affermato o.r.in. la variabilità è uno dei pilastri delr~...:hMne, e nell'uomo uno degli organi più vandt 1, e quello che ha subito la più profonda evol:mor>e è il cervella: resta da stabilire quanto I.; pMtica e quanto /'ambiente intervengano "' questa evoluzione.
112
1. Selezione o formazione
ambiente positivo e stimolante apporta informazioni «buone» e potenzia notevolmente le capacità di un individuo; un ambiente negativo e punitivo arreca, viceversa, informazioni «Cattive», capaci di indurre frustrazione e di inibire la potenzialità del soggetto. Tale dicotomia ha portato, con il passare degli anni, all'elaborazione di una terza teoria, basata sul principio dell'interazione: in questa prospettiva, aspetti universali del comportamento umano, quale la capacità di linguaggio, sarebbero in gran parte condizionati dai processi genetici, mentre altri, relativi alle variazioni delle capacità individuali, verrebbero influenzati dall'ambiente. Esistono, ad esempio, dati più che affidabili che provano l'origine genetica delle capacità linguistiche. Pochi, tuttavia, oserebbero sostenere il fatto che l'esperienza ci possa fornire la quantità e il tipo di informa1.ioni che acquisiamo geneticamente. È dunque possibile condividere la teoria genetica per quanto concerne lo sviluppo di rapacità quali quella di linguaggio e, nel contempo, abbracciare quella culturalista, che correla le differenze individuali con l'influenza dell'ambiente. Considerando congiuntamente le teorie descritte, è lecito concludere che se, da un lato, esistono limiti genetici, dall'altro il cervello ha un cerio margine d'azione, il che consente la variazione del comportamento attraverso il processo cognitivo. Ciò presuppone ovviamente che il cervello sia duttile, ovvero capace di modificarsi grazie all'interazione delle sue unità di base, i neurcmi. Negli ultimi anni il dibattito è stato, tuttavia, ravvivato dall'elaborazione di una nuova tesi ad opera dei biologi cellulari. I quali, dopo aver rivolto i loro interessi alle scienze che studiano il cervello, hanno suggerito l'opportunità di riconsiderare la natura dei processi mentali. La teoria della cosiddetta «selezione o formazione» si ispira a posizioni inna1iste estremamente radicali. I sostenitori del principio di selezione ritengono infatti che tutto ciò che un individuo compie nella vita sia, in sostanza, scoprire quanto già esiste nella struttura cerebrale e fanno di tale criterio una verità as~oluta. In quest'ottica l'ambiente, anche se è in grado di inrluenzare il pattern di sviluppo di un organismo, può manil't•stare la sua azione solo finché lo consentono le facoltà pree~istenti dell'organismo. L'ambiente seleziona, pertanto, alrnne opzioni innate, ma non è in grado di modificarle. Sin dai it•mpi di Charles Darwin, la biologia si è orientata verso l'approccio selezionista piuttosto che verso quello formativo. Tutlavia solo pochi ricercatori che studiano il cervello -per non
L'interazione fra genetica e ambiente
Il principio di selezione
113
LA MENTE
Giovani nel parco di
St. Stephens Green a Dublino lqui sopra) e una ragazza indiana nella campagna
del Rajasthan (nella pagina a
fianco): la differenza tra i du.e ambienti parrebbe dare ragione ai culturalisti, che affermano l'assoluta preminenza dell'ambiente nelle variazioni individuari,
tuttavia prevale la c01winzione che queste sian.o frutto dell'interazione tra
patrirnonio genetico e ambiente.
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parlare dello scarso numero di psicologi - hanno valutato le implicazioni di tale teoria. La tesi secondo cui gli animali si adattano a un nuovo ambiente poiché, grazie al processo di formazione, modificano la fisiologia del loro organismo è stata sostituita da quella in base a cui solo gli animali dotati di una fisiologia adeguata vengono selezionati per il nuovo ambiente, e quindi per la sopravvivenza. In questa nuova prospettiva si collocano gli studi del premio Nobel Jacques Monod: verso la metà degli anni Cinquanta lo scienziato francese dimostrò che i cosiddetti enzimi adattativi vengono prodotti da geni preesistenti. Nel 1943 Salvador Luna e Max Delbruck, anch'essi insigniti del Nobel, avevano provato che i batteri non sono in grado di adattarsi né di modificarsi a causa della presenza di agenti antibatterici. Anche in questo caso si ha un processo di selezione cui vengono prescelte determinate opzioni preesistenti; in poche parole, ciò che nel mondo biologico appare come adattamento è, in realtà, una forma di selezione. Si considerino, ad esempio, le ricerche condotte in campo immunologico. Per anni si è sostenuto che l'organismo è in grado di produrre anticorpi diretti contro qualsiasi antigene; data la percentuale elevata di sostanze a cui esso reagisce attivando le difese immunitarie . tale teoria è sempre stata considerata valida. L'organismo può sviluppare anticorpi an-
1. Selezione o formazione
che contro sostanze di sintesi, che non esistono in natura. Nel caso in cui un corpo estraneo vi penetri, una cellula preesistente lo riconosce immediatamente come tale e, a scopo difensivo, inizia a moltiplicarsi e a produrre proteine; inoltre, durante tale processo avvengono talora mutazioni che conkriscono alle proteine una maggiore aggressività nei confronti dell'antigene. Alla luce di questa scoperta, quello che un tem1m era considerato un processo formativo (l'organismo produce una nuova sostanza in risposta all'ambiente) si è rivelato essere, in sostanza, un processo di selezione (l'ambiente seleziona una cellula già esistente nell'organismo per generare un anticorpo adeguato). Niels Jerne fu il primo a chiedersi, nel l 968, se lo stesso processo avvenga anche a livello cerebrale o, in altri termini, se quasi tutte le forme di apprendimento siano illusorie. I,e nostre decisioni e le nostre azioni sono causate dal fatto che scopriamo ciò che già esiste nel nostro cervello? Socrate - come suggerisce Jerne - aveva dunque ragione e il povero Locke aveva torto? Il filosofo inglese, convinto assertore della teoria della formazione, considerava il cervello collll' un foglio di carta bianca su cui veniva scritta ogni esperienza e avrebbe di conseguenza sostenuto che la mente non (•specifica e che risulta priva di qualsiasi struttura. Socrate e i sofisti greci non erano invece tanto convinti dell'influenza
Selezione e formazione a livello cerebrale
115
LA MENTE
Il modello della selezione
Interazioni geni-ambiente nella funzione cognitiva
116
dell'ambiente a tale proposito: come sottolinea Jerne, «So· crate concluse che ogni forma di apprendimento consiste nel ricordare ciò che preesiste all'interno del cervello». In quest'ottica è importante sottolineare che la teoria della selezione descrive più di un semplice aspetto di quanto è innato. Uno dei misteri del comportamento è rappresenta· to dalla sua variabilità: animali differenti rispondono in maniera differente agli stessi stimoli ambientali; gli stessi animaii possono rispondere diversamente a vari stimoli ambientali. In base a tali dati, la teoria della selezione ha elaborato un nuovo modello secondo cui ogni organismo viene al mondo possedendo già in sé tutta la complessità di quest'ultimo. Di fronte a uno stimolo ambientale si attiva il processo di correlazione: ciò che un estraneo recepisce come apprendimento è in realtà il processo mediante il quale l'organismo valuta rapidamente circuiti e strategie relative, catalogati nella sua «banca dati», alla ricerca di quelli che gli consentiranno di rispondere nella maniera più adeguata allo stimolo. Applicando ai meccanismi maggiormente integrativi della mente questo concetto la cui validità a livello biologico è ormai provata, si possono dimostrare in più modi la pre· senza di un'interazione fra ambiente e individuo e i meccanismi mediante i quali essa si attua. L'elaborazione di questo modello ha rappresentato una tappa importante. Il presupposto fondamentale della scienza moderna che si occupa del cervello, secondo cui si verifica un processo di tipo formativo, si è infatti rivelato prezioso al fine di poter comprendere qualcosa di più dei meccanismi cerebrali attivati dalle funzioni mnesiche e cognitive. Gra· zie alla teoria della selezione è possibile trasferire quanto si conosce dell'interazione fra geni e ambiente a questioni di natura cognitiva; in quest'ottica il ruolo dell'immunologia risulta determinante. Gli elementi selezionBti, ossia gli an· ticorpi, sono strutture elaborate e complesse in origine, dal momento che possiedono tutte le informazioni rilevanti ne· cessarie. Eppure, come sottolinea la teoria di Darwin, gli organismi mutano, seppur lentamente, nell'arco di milioni di anni; pertanto anche le funzioni dei loro, circuiti neurali ven· gono modificate lentamente. In questo senso la complessità caratterizza l'elemento selezionatore (la natura), non quel· lo selezionato (il singolo organismo). Un sistema di selezione risulterebbe quindi maggiormente sofisticato e Aessibile di uno formativo: il fatto che milioni di anni di evoluzione abbiano inAuenzato i nostri circuiti cerebrali in modo da con-
I. Selezione o formazione
sentirci di adattarci ai complicati stimoli ambientali potrebbe essere la ragione della sopravvivenza della nostra specie. Attraverso la ricerca giungeremo a scoprire che la complessità non risiede in ciò che conosce il selezionato, ma in quello che il selezionatore ha compiuto in milioni di anni. Se tale ipotesi si rivelasse attendibile, potrebbe risultare che noi, esseri umani, viviamo secondo uno schema mentale delirante per quel che riguarda cosa abbia il potere di influen1.are che cosa e quale sia il nostro potere di intervento in proposito. L'idea, erroneamente ritenuta semplice, di applicare principi biologici ai processi psicologici pone in dubbio tutta la nostra filosofia di vita, compresa l'importanza che attribuiamo alla realizzazione personale, all'intelligenza e alle credenze. Anche se, a livello psicologico, ciò che avviene a un individuo sembra in gran parte dovuto a un processo di formazione, a livello molecolare osserviamo costantemente segni che indicano un processo di selezione. Considerando lu questione sotto un altro profilo, l'ipotesi implica in sostanza che un organismo complesso (l'uomo) sia perfettamente fun1ionale a un ambiente complesso, per lo meno a livello molecolare, e che non conosca nulla del medesimo, se non che (• estraneo. L'organismo conosce, infatti, solo le proprie rea1ioni alla natura estranea di ciò che lo circonda. Tuttavia, se l'ipotesi pare valida per quanto concerne l'aspetto molecolare, lo è necessariamente anche per il livello successivo di organizzazione? In altre parole, è possibile che le molecole, in base alle quali la teoria della selezione risulta valida a liwllo molecolare, si uniscano a formare neuroni e, in seguito, circuiti neurali responsivi a processi di tipo formativo? Per tiuanto gli scienziati che studiano il cervello presumano che 'iu così, questo è veramente ciò che accade? A livelli superiori, nella sfera psicologica, è in realtà possibile distinguel"l' quelli che paiono essere processi formativi (l'apprendi111ento del calcolo, ad esempio) dai meccanismi di seleziolll' operanti a livello molecolare? Se la teoria della selezione risultasse fondata anche per i processi superiori «interamente l'l'rebrali», la nostra concezione della natura dei fenomeni psicologici andrebbe seriamente riesaminata. Intendo dimostrare e cercare di spiegare come il processo di selezione influenzi non solo gli eventi che si verificano a livcl lo dei circuiti neurali, ad esempio le relazioni sinaptiche (owero, le modalità di comunicazione interneuronale), ma o111che circuiti più complessi, responsabili delle funzioni sulll'riori. quali il linguaggio e la risoluzione dei problemi; e
Il processo di selezione a livello molecolare
La selezione nella funzione del linguaggio
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LA MENTE
Due anziane .'ìignore convenano; oggi si
pensa i:.he la S• .r•. •'.ione genetica influenzi in modo decisivo anche funzioni superiori,
come quella del linguaggio.
118
come questi circuiti si siano formati nel cervello nell'arco di milioni di anni di evoluzione. A tale fine mi baserò sulle ricerche di decine di studiosi, del passato e del presente. Come sostenne Michael Polanyi negli anni Cinquanta, per poter capire qualsiasi cosa, da una rana alla mente umana, è indispensabile stabilirne la funzione e valutarla da un punto di vista evoluzionistico. Questo approccio implica - come hanno sottolineato i due giovani scienziati sociali John Tooby e Leda Cosmides - il rifiuto di ogni idea semplicistica in ordine all'evoluzione del comportamento e l'ipotesi che l'evoluzione attivi meccanismi di tipo cognitivo, i quali generano e controllano le diverse risposte comportamentali dell'uomo agli stimoli Ambientali. Non si ha dunque evoluzione del comportamento, ma dei meccanismi cognitivi, quali le capacità di linguaggio, di risoluzione dei problemi o di categorizzazione. Questo principio fondamentale consente agli psicologi evoluzionisti di prevedere le numerose variazioni del comportamento umano. In ogni nuovo ambiente un organismo animato da una spinta cognitiva assume comportamenti adeguati agli stimoli che riceve. Inoltre, dato che tutti i membri della nostra specie sono egualmente in grado di adattarsi ai vari stimoli ambientali, risulta ovvio che si sia verificata un'evoluzione a livello cognitivo di alcuni sistemi specia-
1. Selezione o formazione
lizzati. In breve, la tesi proposta da Tooby e Cosmides consente di confrontare direttamente i risultati della ricerca biologica con quelli delle discipline che hanno studiato i processi psicologici superiori. Sia il corpo sia la mente nascono con una struttura complessa, dalla quale l'ambiente seleziona una risposta. Contrariamente a quanto attualmente sostenuto da numerose teorie sulla mente umana, secondo cui l'evoluzione dell'uomo avrebbe portato alla creazione di una sorta di dispositivo, operante su un piano generale, atto a risolvere i problemi e dotato, a tal fine, di possibilità più o meno infinite, ritengo, sulla scorta di Tooby e Cosmides, che in ogni specie esista una serie di dispositivi specifici, come ad esempio quello del linguaggio. Essi rappresentano il frutto del processo evolutivo avvenuto migliaia di anni fa, nel Pleistocene. Se la neuroscienza moderna che si occupa dei processi cognitivi ha raggiunto qualche certezza, questa risiede nel fatto che il cervello umano è dotato di numerosi sistemi specifici di elaborazione. Tooby e Cosmides ci offrono una possibile traccia per capire come sia stato possibile. Per anni gli scienziati che studiano la mente hanno cercato di valutare la quantità di informazioni che un organismo deve possedere per poter iniziare a interagire con l'ambiente. Verso la fine degli anni Cinquanta Noam Chomsky avanzò l'ipotesi secondo cui il linguaggio sarebbe possibile grazie a un dispositivo (organo) speciale insito nel cervello, suscitando in tal modo la reazione degli psicologi. B.F. Skinner, il più radicale dei culturalisti, attaccò violentemente Chomsky, ma invano. Vi sono tuttora studiosi che tentano di dimostrare l'inl'luenza preponderante dell'ambiente; l'ultima teoria elaborata dai culturalisti, attualmente di moda, quella della diversità culturale, sostiene che nulla esiste se non ciò che interagisce con l'ambiente. Si ipotizza in pratica che nessuna idea lnno molti altri, egualmente comuni e comprensibili. Non 1• invece altrettanto chiaro se risposte ritardate, ad esempio l'.ipprendimento di una lingua, la risoluzione di un problema 11 la creazione di immagini mentali, abbiano origine da circuiti 111•uronali prestabiliti e geneticamente preposti allo scopo, ge1wrati dal processo di selezione naturale nel corso di milioni di :inni. Ciononostante, vi sono prove sempre più cospicue , lw anche tali funzioni superiori siano innate. Esse vengono dl'l'inite, con un po' di fantasia, algoritmi darwiniani di do111inio specifico: in termini più semplici, ciò significa che l'e-
Le risposte automatiche agli stimoli
121
LA MENTE
L'ARCO RIFLESSO corpo cellulare del neurone sensoriale
sistema nervoso
centrale
J.:arco riflesso è /'esempio tipico di reazione neurologica automatica e istintiva. Il colpo di martelletto sul tendine della rotula stimola la terminazione nervosa recettiva che invia un impulso (a sinistra), attraverso un neurone sensoriale e un neurone di
associazione, a un neurone motorio del midollo spinale (sistema nervoso centrale); il neurone motore risponde (a destra) provocando la contrazione degli effettori (cellule muscolari), del muscolo della
coscia.
voluzione ha determinato nel cervello la formazione di circuiti specializzati, deputati a funzioni mentali specifiche. Quando pensiamo di imparare qualcosa, stiamo in realtà solo scoprendo ciò che è già presente nel nostro cervello. Come è noto, l'innatismo opera, a livello molecolare e a quello cellulare, nel sistema immunitario, sulla cui estrema complessità agisce il processo di selezione. Non ci sono dubbi: il sistema immunitario è caratterizzato da tale principio di funzionamento. Tuttavia, come si vedrà in seguito, il processo di selezione ha un ruolo determinante anche nella teoria evoluzionistica e nell'intera biologia. La posta in gioco nello studio dei processi cognitivi umani è elevata: se la teoria proposta risultasse fondata, getterebbe una nuova luce sulla contrapposizione fra natura e cultura che da anni affligge gli scienziati, e renderebbe obsoleti gli approcci, tradizionalmente e comunemente adottati, allo studio dei processi psicologici, quali quelli dei comportamentisti e di numerosi biologi molecolari, come Massimo Piattelli Palmarini. Come ricordano gli scienziati cognitivi Steven Pinker e Paul Bloom nel loro lavo122
I. Selezione o formazione
ro sull'evoluzione del linguaggio, già considerato un classico, solo pochi anni fa Piattelli Palmarini affermò: «Dal momento che il linguaggio e le capacità cognitive rappresentano i tratti biologici più salienti e nuovi della nostra specie ... è ora importante dimostrare che essi traggono origine da meccanismi del tutto estranei all'adattamento». In altre parole, il linguaggio e le capacità cognitive sono facoltà che vengono acquisite con l'apprendimento. È però molto diverso parlare di innatismo degli anticorpi e di innatismo dei sistemi cognitivi. Per poter valutare esattamente tali idee e stabilire se il modello valido a livello immunologico possa effettivamente essere applicato alla mente, è indispensabile comprendere l'enTEORIE DELLA MENTE Lo studio dell'agire materiale e simbolico dell'individuo all'interno del contesto bio-psicosociale è di competenza della psicologia. Al giorno d'oggi esistono numerose scuole psicologiche, ma è possibile raggrupparle in tre orientamenti generali, corrispondenti a tre distinte teorie della mente. 1) Il modello comportamentale-cognitivista iè~ntifica la mente con il cervello, pone l'acc.;~to sui dati sperimentali insistendo sulla necessità di procedere con obiettività nell'analisi di ciò che è immediatamente osservabile e ricollega le funzioni mentali superiori ai processi neurobiologici soggiacenti. ~orienta-
mento cognitivistico approfondisce lo studio del pensiero e de' ' r·gi...1;>,g.o. co•,fr0t1~1r ~o s! da un lato con r rr~11 r'1xrn.i~t:•>li
del 1911 partecipano Slgmund Freud (al centro, con la b.l.'bJ) e Gus0rJunf (immcc ... t.tmc-•~~ a deSIJ•!. 1 dv.. princ;pd:, .,,,,_.-.:r.e~ti della teoria psicodinamica della mente.
123
LA MENTE
tità e l'influenza dei processi di selezione operanti in ogni essere umano. Il sistema immunitario costituisce il modello su cui verificare la tesi: si tratta di un modello molto affascinante proprio per le sue modalità di risposta agli stimoli dell'ambiente esterno.
L'immunologia moderna e la teoria della selezione
Le teorie adattative del sistema immunitario
Molecole artificiali e risposta degli anticorpi
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Esistono milioni e milioni di strutture biologiche, fra organismi e sostanze chimiche. Alcune di esse si trovano all'interno del nostro corpo, altre - la maggior parte - all'esterno; quando queste ultime vi penetrano, il sistema immunitario risponde massicciamente al fine di eliminare gli invasori. All'inizio degli anni Sessanta, quando ancora frequentavo l'università, i biologi e i chimici più autorevoli ritenevano che la risposta immunitaria fosse causata da un processo formativo e che fosse addirittura paragonabile, sotto questo profilo, all'apprendimento. Secondo questa teoria, l'antigene (ossia, l'invasore) istruisce determinate cellule affinché producano gli anticorpi, capaci di difendere l'organismo da ogni azione nociva. L'idea nacque dal presupposto, peraltro logico, che l'organismo può produrre più anticorpi di quelli eventualmente prestabiliti geneticamente. Qualsiasi sostanza naturale venga iniettata nel corpo determina, in effetti, la formazione di un anticorpo: inoltre, ogni specie ha i suoi antigeni, ognuno dei quali può stimolare la produzione di un anticorpo specifico in un altro animale. La tesi formativa parve del tutto plausibile e servì da spunto per cercare di spiegare anche altri processi. Un anticorpo è una molecola specifica chiamata «proteina»; quando l'organismo è attaccato da agenti patogeni, questa molecola si ripiega, inglobando determinate porzioni dell'antigene; così facendo, lo blocca e infine lo neutralizza. Linus Pauling, il chimico insignito del premio Nobel, fu uno dei numerosi scienziati che ritennero l'ipotesi più che sensata. Un altro fattore che ne corroborò la validità fu la scoperta che le molecole prodotte dall'uomo, che non esistevano in natura, sono anch'esse in grado di determinare la formazione anticorpale. Si osservò che, iniettando in un coniglio un composto organico di sintesi come il dinitrobenzene, l'animale sviluppava anticorpi diretti contro la sostanza. Dopo aver esaminato questo tipo di dati, gli scienziati conclusero che il sistema immunitario è in grado di riconoscere un corpo estraneo e di attivare una risposta mirata nei suoi confronti. Si ritenne, in sostanza, che le molecole proteiche giganti, le
I. Selezione o formazione
Struttura molecolare clell'immunoglolmlina G, una proteina prodotta dai linfociti B per combattere le infezioni batteriche: il.sistema immunitario
rappresenta una delle principali risposte dell'organismo all'ambiente e svolge un ruolo importante
nella selezione.
6-globuline, circolino nell'organismo in conformazione non ripiegata, come del resto le sostanze naturali. Quando un elemento estraneo (antigene) vi penetra, aderisce, ripiegandosi, a una molecola proteica; la struttura viene stabilizzata gra1ie alla formazione di ulteriori legami chimici. L'antigene viene quindi liberato e la nuova proteina sensibilizzata (anticorpo) risulta dotata di un sito attivo mediante cui può ri'rondere ad altri antigeni dello stesso tipo. li primo antigene l'unge dunque da stampo per la molecola proteica non ripiegata e si muove continuamente nell'organismo che, per dil'cndersi, produce anticorpi. L'approccio formativo era basato sulla specificità della risposta anticorpale. Ad esempio, dato che la variazione di 11n piccolo elemento di una lunga catena chimica causa la formazione di un antigene differente, si deduceva che la v:iriazione di un amminoacido, tra le centinaia che costiluiscono una molecola di immunoglobulina umana, poteva ridurre quest'ultima a produrre un anticorpo diverso. Verso la metà degli anni Sessanta gli scienziati iniziarono a chie125
LA MENTE
dersi perché - se il sistema immunitario è così straordinariamente sensibile alle lievi variazioni molecolari - l'organismo non attivi la risposta anticorpale nei confronti dei milioni di antigeni presenti in esso. Se praticamente ogni molecola e cellula dell'animale A producono una risposta anCOME RISPONDONO I LINFOCITI
// disegno rappresenta l'attivazione di un linfocita T (in basso a destra) in presenza di un batterio patogeno (in alto a sinistra). li linfocita si attiva per due segna/io la presenza di un antigene, segnalato da una specifica molecola recettore su/fa propria membrana, e il rilascio da parte del batterio
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di una sostanza, l'interleuchina-I. L:attivazione comporta l'aumento di volume del linfocita, che sintetizza e rilascia molecole di inter/euchina-2, le quali a loro volta attivano altri linfociti, e produce anticorpi specifici, a forma di Y, che attaccano le celfule estranee.
I. Selezione o formazione
ticorpale nell'animale B, in che modo l'organismo si attiva solo contro gli antigeni estranei e con contro i propri? Si riteneva, infatti, che esso non potesse confrontare prontamente un antigene estraneo con uno dei suoi: la procedura sarebbe stata troppo lunga per poter essere effettuata efficacemente. Se ne dedusse quindi audacemente che ogni animale nasceva con l'intero patrimonio anticorpale di cui aveva bisogno, e che questo patrimonio fosse in grado di attivarsi immediatamente alla prima aggressione esterna. In questo modo l'idea darwiniana della selezione fece la sua com1rnrsa nel mondo dell'immunologia. Gli anticorpi sarebbero 'tati così selezionati da una sorta di banca dati preesistente in ogni animale e il ruolo del processo formativo sarebbe stato pertanto nullo. È opportuno sottolineare a questo proposito che il proces'o di selezione in senso darwiniano è differente da quello sopra descritto: una rana non resta in attesa di essere selezionata o di potersi riprodurre per milioni di anni. Le rane costituiscono oggi una categoria omogenea; ve ne sono tuttavia di vari tipi e, se il loro microambiente dovesse modificarsi, alcuni esemplari sarebbero probabilmente in grado di adattarvisi grazie a una capacità innata che, tuttavia, potrebbe mancare ad altre rane. Gli anfibi che la possiedono sopravvivono, gli altri muoiono; si ha dunque una selezione degli clementi dotati di una capacità innata. Ma questa selezione i• differente da quella che si verifica nel sistema immunitario: in quest'ultimo vengono selezionati determinati anticorpi: quelli che non vengono impiegati al momento restano a disposizione per necessità future. Una quantità sempre maggiore di dati dimostrava la presenza di meccanismi di selezione a livello immunologico: ,i osservò, infatti, che le cellule contenenti anticorpi intracellulari non presentavano antigeni adesi. Nonostante i nuovi e innumerevoli ritrovati chimici, non fu possibile identilkare il minimo indizio del fatto che tali cellule venissero 'timolate dalla presenza di antigenil Questi risultati erano in contrasto con la teoria secondo cui l'antigene fungerebbe da stampo per la produzione anticorpale; in altre parole, l'antigene deve essere differente da quelli già esistenti nell'organismo ospite. In caso contrario, esso non verrebbe riconosciuto come «non self» e non si attiverebbe la ri'l'osta anticorpale. Prima che venga effettuato un confronlo atto a valutare l'antigene, potrebbero passare giorni, settimane o addirittura mesi; fino a quel momento, l'antigene
La specificità della risposta degli anticorpi
Meccanismi di selezione a livello immunologico
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LA MENTE
Le informazioni degli anticorpi
La produzione di anticorpi
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potrebbe aver già perseguito il suo scopo e distrutto I' organismo. In altri esperimenti gli anticorpi vennero trattati con sostanze chimiche capaci di alterare la loro conformazione ripiegata. Per la precisione, fu modificato un anticorpo diretto contro una sostanza similguanidinica, successivamente rimossa mediante lavaggio, al fine di separare l'anticorpo. Nonostante la procedura, si osservò che i nuovi anticorpi non ripiegati così ottenuti si legavano tendenzialmente a nuovi tipi di guanidina; si suggerì pertanto l'ipotesi che la molecola possedesse, nella sua struttura fondamentale, informazioni tali da consentire un suo ripiegamento spontaneo dopo l'alterazione strutturale e il lavaggio subiti e, quindi, tale da garantire nuovamente la sua funzione anticorpale. L'idea che gli anticorpi venissero creati mediante un processo di formazione risultò dunque sempre meno attendibile. Le implicazioni della teoria, analizzate per la prima volta da Niels Jerne, apparvero subito di vastissima portata sotto il profilo biologico e psicologico. Resta comunque indispensabile comprendere più a fondo sia il meccanismo di produzione degli anticorpi sia la loro struttura chimica. Studiare l'azione di una cellula è come giocare a scacchi: ci si trova di fronte a un'ampia scacchiera e ai giocatori, molti dei guaii producono effetti non solo locali, ma anche a distanza sugli avversari. Come in ogni disciplina scientifica complessa, esistono fatti concreti contro cui lottare e azioni concrete da intraprendere. Gli anticorpi vengono prodotti da cellule speciali chiamate «linfociti»; a seconda della specie e dell'età, gli animali hanno !09 -]0l21infociti differenti: ciò significa che possiedono almeno un miliardo di linfociti differenti e che alcuni di essi ne hanno addirittura I 00 miliardi. Se adeguatamente stimolata, ognuna di tali cellule è in grado, grazie alle informazioni genetiche di cui è dotata. di creare un anticorpo specifico, il che sarebbe già sufficiente per suggerire che la produzione anticorpale sia determinata da un processo di selezione. I miliardi di linfociti presenti nell'organismo umano sono capaci di rispondere a qualsiasi tipo di antigene. Una volta prodotti, gli anticorpi restano adesi alla superficie della membrana linfocitaria; se un antigene penetra nell'organismo, identifica il linfocita adeguato (o i linfociti adeguati) e si lega alla sua superficie. Quest'ultimo viene allora stimolato a riprodursi e a dividersi, dando origine alle cosiddette cellule figlie, che generano ulteriori anticorpi, oltre a quelli già presenti sulla superficie linfocitaria. Questi anti-
I. Selezione o formazione
corpi vengono immessi in circolo nell'organismo con la funzione di annientare il maggior numero possibile di antigeni dello stesso tipo. Per quanto la vecchia teoria risulti sotto certi profili valida, sappiamo ancora poco sul meccanismo specifico di riconoscimento cellulare. In passato per descrivere la risposta anticorpo-antigene veniva impiegata l'immagine della chiave e della toppa, che venne tuttavia abbandonata quando si scoprì che il corpo umano dispone di 30-40 miliardi di linfociti e che un singolo antigene può essere costituito da più milioni di molecole. Non si conosce neppure il modo con cui tali cellule si identificano né quanto tempo le rispettive molecole impieghino per portare a termine l'esplorazione reciproca e individuare il sito idoneo al contatto. Dal momento che una percentuale antigenica bassa non causa una risposta anticorpale considerevole, si è dedotto che l'organismo non si attiva contro qualsiasi agente esterno. Per poter comprendere alcuni punti oscuri del sistema, è indispensabile chiarire altri concetti. Ad esempio, antigeni e anticorpi si combinano in base a affinità differenti: vi sono legami ad alta affinità e legami a bassa affinità, nonché un'intera gamma di possibilità fra questi due estremi. Come è facilmente intuibile, i legami a bassa affinità non sono efl'icaci, dal momento che l'anticorpo ha serie difficoltà a neu-
Gli anticorpi presenti nel sangue invadono un batterio e attaccano un virus: gli anticorpi sono
le piccole stmtture bianco-rosate a
trifoglio, il batterio è la grande struttura
a sinistra, il virus il piccolo ammasso
è
verde sulla destra.
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LA MENTE
La diversificazione degli anticorpi
L' «ipermutazione»
tralizzare l'antigene. A tale condizione l'organismo risponde in maniera stupefacente: in presenza di un legame sufficientemente forte fra antigene e anticorpo il linfocita viene stimolato a dividersi e a produrre ulteriori anticorpi. Questo processo avviene contemporaneamente in milioni di cellule, rendendo inevitabili alcune mutazioni che, essendo caratterizzate da nuove combinazioni genetiche, determinano la formazione di anticorpi dotati di struttura lievemente diversa dai precedenti. Per questa ragione le nuove cellule presentano spesso una maggiore capacità di adattamento e di legame con l'antigene originario. Queste nuove cellule, a loro volta, iniziano a dividersi, rendendo possibili ulteriori mutazioni e un migliore adattamento. L'intero processo fa sì che l'antigene originario venga gestito in modo sempre più efficace. Dato il numero elevato di virus e di altri antigeni a cui ogni organismo è esposto, il meccanismo della mutazione risulta determinante ai fini del successo della difesa immunitaria. Di recente è stato scoperto un evento straordinario che contribuisce alla risposta immunitaria: si tratta del processo di «ipermutazione». In esso il tasso normale di mutazione aumenta, rendendo più probabile la creazione di un linfocita dotato di un'affinità superiore nei confronti dell'antigene. Anche se tale processo non è ancora del tutto noto, Manny Scharf e i suoi colleghi della Albert Einstein School of Medicine sono riusciti a dimostrare che le mutazioni avvengono in una parte della molecola anticorpale. In tutto questo processo non si ha comunque alcuna influenza di tipo formativo da parte dell'ambiente. L'antigene resta semplicemente in attesa e seleziona la molecola anticorpale più adeguata, preesistente nell'organismo o sviluppatasi tramite processi geneticamente determinati. Questo dato innegabile è in accordo con il patrimonio di conoscenze inerenti qualsiasi altro sistema biologico, sia che si tratti della risposta molecolare o dell'evoluzione delle specie.
Evoluzione e teoria della selezione I dati ottenuti in campo immunologico dimostrano chiaramente l'importante influenza della selezione sui processi. Questo è in sostanza il concetto fondamentale che ispirò la teoria darwiniana della selezione naturale; con il senno di poi l'idea, a livello generale, ha finito per essere considerata quasi ovvia. Eppure, come ha sottolineato Stephen J. Gould, non
I. Selezione o formazione
è stato sempre cosl. Per poter capire la grandezza della scoperta di Darwin e le sue attuali, innumerevoli applicazioni nel settore biologico, è necessario fare un passo indietro e ritornare nel XIX secolo e alla classica contrapposizione fra strutturalismo e funzionalismo. La dicotomia struttura/funzione che segnò la ricerca nel XX secolo nacque dall'interrogativo se sia la forma a precedere la funzione o la funzione la forma. Gli strutturalisti sostenevano che le forme fisiche sono dotate di capacità prestabilite e in grado di svolgere funzioni specifiche; se queste
L'ELABORAZIONE SENSORIALE Soprawivere è innegabilmente una questione di:cervello, e chi riesce a distinguere più rapidamente un nemico da un amico, un predatore da una preda, ha sicuramente più possibilità di cavarsela. L'.evoluziore avrebbe quindi privilegiato I cervelli in grado ai ~trarre immediatamente k! informazioo· piu s1gnificativè da una grandi) ma~ d1 detta· gli ed elaborare rapidamente uN sotu110ne La nostra mente peililà e guida cos: :e rioslre percez·o.11 Oualct-e voila. luttavi.•. può ~se·e 1ngannJIO da Qual· cosa 01 troppo 01zzarro Non si tratta di un difetto del sJstema, ma del modo in cui il cer· vello funziclna. I sensi SQ!'.o sempre 1mpefetti. in quanto non poSSO'lO rormre tuaa 1"1n· lormaz1one suff•c.entc a r1costru•re 11 m-0~00 e-.1e1no. 1f cervello ckve us.lre le conoscenze accumulate 1n 0ico/ofo t~o HenrNnn won H.imholtl wst~ne 11 teoor" delta pe=z"1M e~ 1n1...,,ui lnconiQ1, 1/ cer..rllo mleerl'.e ar.:he di creare strategie per moc1f -.lrl-J. cs:1t.;w:1lo, cambiare il corso dell'evc·,, :"Il': S'.>mJ n grado inoltre di costruire ur ,.,,ic-ma cul:t.ra .:: delle teorie che ci guidano ,....11.,...;.-.•w.::r-e odia mente, quel misterioso mondo prodotto dal Una copia romana dell'Amazzone lenta di Policleto: le strutture neurologiche che nostro cervello, P->ri•· C·,· rms'.'.o O:·'JXl. e spa- presieavno alla percezione del dolore hanno lancato sul miskro cel "uni>"=i. g14,r,,_,j~ irr.;:;.r!.JnlJ fJ#!//J ~Je/•)/')#! f!'t~:.illY J,
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1. Selezione o formazione
prire un meccanismo attendibile che po'sa spiegare come il cervello umano abbi.1 raggiunto il livello di complessità che lo contraddistingue. Secondo la teoria evoluzionistica tradizionale, la 'complessità si sarebbe sviluppata gradatamente mentre, secondo la teoria dell'equilibrio discontinuo, sarebbe stata ottenuta in un lasso temporale più breve e in maniera improvvisa. Al di l."1 di tutto, resta comunque difficile immaginare come un tale livello di complessità possa essere stato conferito a un organismo. Uno degli organi a proposito del quale i difensori della tesi evoluzionistica dibattono è l'occhio. Analogamente a Pinker, Bloom e ad altri studiosi, Dawkins ha sottolineato che, a causa della sua complessità intrinseca, l'occhio non può essere stato creato all'improwiso in un organismo. A tale fine si sarebbero dovute verificare variazioni coordinate del cristallino e della sua muscolatura, della retina e di tutte le strutture che la collegano all'encefalo; dal momento che ogni aspetto della vista è controllato da meccanismi genetici differenti, l'ipotesi risulta assolutamente impossibile. Pare pertanto logico concludere che l'occhio si sia evoluto gradatamente. A tale proposito Gould osservò: «Evitiamo la domanda essenziale, owero quale sia l'utilità del 5% di un occhio, affermando che il possessore di una struttura ini1.iale come la suddetta non la impiegava per vedere.» Owiamente, come ricordano Pinker e Bloom: «Nessun antenato dell'uomo possedeva esattamente il 5% di un occhio; l'espressione si riferisce a un occhio che abbia il 5% della complessità che caratterizza quello attuale». Nel 1986 Dawkins rispose: «Un animale del passato dotato del 5% di un occhio, avrebbe tranquillamente potuto utilizzarlo per altri scopi che non fossero quello di vedere, anche se mi sembra probabile che lo impiegasse per avere almeno una vista al 5% ... Una vista che sia il 'i% di quella dell'uomo moderno è comunque meglio dell'impossibilità di vedere. Anche l' 1% della vista è meglio della cecità completa. E il 6% è meglio del 5, il 7 è meglio del 6 ecosì via».
A mio avviso l'equilibrio discontinuo non rappresenta il meccanismo evolutivo che ha consentito la comparsa di funzioni cognitive come il linguaggio; come l'occhio, quest'ultimo è troppo complesso per poter essere stato creato all'improwiso. L'e-
La grande complessità dell'occhio e della percezione visiva
ha
richiesto alla teoria evoluzionistica di
spiegare come questa possa essersi formata: una formazione per
graduale evoluzione appare più credibile di una comparsa improvvisa per mutazione.
LA MENTE
La •teoria dei timpani» di Stephen Gould
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quilibrio discontinuo si pone esattamente come la teoria dei timpani descritta in seguito, come una possibile spiegazione delle modalità secondo cui awiene l'evoluzione: una spiegazione che risulta tra l'altro maggiormente in accordo con l'approccio empiristico al problema. I fautori di tale tesi vorrebbero che l'uomo venisse considerato un accidente, prodotto di quei meccanismi, e non un essere capace di evolvere e di adattarsi lentamente in risposta agli stimoli provenienti dall'ambiente nell'arco di milioni di anni. In questo contesto va ricordato che, secondo alcuni, Gould è l'unico studioso ad aver riproposto al vasto pubblico il tema dell'evoluzione e averlo ispirato, stimolandolo a reagire, attraverso i suoi affascinanti lavori e le sua straordinaria eloquenza. In occasione di un breve convegno a Venezia nel 1988, Gould organizzò per alcuni partecipanti una visita privata alla basilica di San Marco, durante la quale illustrò nei minimi dettagli la sua suggestiva, e ora famosa, «teoria dei timpani» e le sue correlazioni con l'evoluzione cerebrale. Mentre passeggiavamo per la basilica ascoltando quest'uomo di immenso talento che disquisiva non solo di teoria evoluzionistica, ma anche di arte e di storia, cominciò a formarsi attorno a noi un piccolo crocchio di persone. Gould aveva richiamato l'attenzione degli unatomici sulla possibilità che le strutture di cui si occupavano e di cui cercavano di capire il ruolo si fossero evolute per altri scopi e che solo di recente avessero iniziato a svolgere la funzione presa in esame dagli scienziati che studiano il cervello. Il suo era in sostanza proprio il genere di osservazione logica capace di scuotere profondamente questi ultimi. Si poteva stoltamente ricercare il predecessore di una struttura cerebrale che, in un animale primitivo, era forse deputata a un altro compito? Gould formulò questa ipotesi in base alle idee che aveva sviluppato in merito ai timpani, durante una precedente visita alla basilica di San Marco. L'approccio dello studioso è fondamentalmente differente da quello darwiniano: le modificazioni secondarie all'evoluzione potrebbero verificarsi secondo processi che non hanno nulla a che vedere con la selezione. Visti tale concetto e la teoria dell'equilibrio discontinuo, a chi si occupa di divulgazione scientifica e al lettore medio, Gould parrebbe dunque negare l'idea della selezione naturale. In realtà non è assolutamente così: per quanto cerchi indubbiamente di modificare i rigidi principi darwiniani riguardanti la selezione naturale, resta un darwiniano molto più radicale di tanti altri scienziati. La selezio-
1. Selezione o formazione
11c naturale potrebbe del resto verificarsi anche in presenza dell'equilibrio discontinuo. Se il lettore ha qualche familiarità con la teoria evoluzionistica, conoscerà probabilmente anche l'approccio di Gould e il suo contributo allo sviluppo della teoria di Darwin. È opportuno, a questo punto, considerare la definizione di timpano che egli ha elaborato, nonché l'interpreta1ione che Pinker e Bloom hanno dato della stessa. Scrivono a tal proposito Gould e Lewontin: «Il timpano: lo spazio trian!(Olare rastremato, formato dall'intersezione di due archi a tut10 sesto posti ad angolo retto ... è la struttura architettonica che viene necessariamente creata per poter costruire una cupola su archi a tutto sesto. Ogni timpano racchiude in sé un progetto straordinario relativamente allo spazio rastremato l'he lo caratterizza: nella parte superiore siede un evangelista, fiancheggiato dalla città celeste; inferiormente un uomo, che rappresenta uno dei quattro fiumi biblici, ... versa dell'acqua da una brocca in uno spazio ristretto ai suoi piedi. Tale progetto è tanto elaborato, armonico e pregno di significato che siamo tentati di considerarlo come il punto di partenza di qualsiasi analisi, o addirittura come la causa della struttura architettonica circostante. Ma ciò sovvertirebbe il giusto iter analitico. Il sistema inizia con un limite architettonico: i quat1ro timpani necessari e la loro forma triangolare rastremata. Lssi rappresentano lo spazio in cui hanno potuto operare i mosaicisti e stabiliscono la simmetria quadripartita della cupola sovrastante. Tali limiti architettonici abbondano e noi non abbiamo difficoltà a comprenderli dal momento che non li valutiamo attraverso un'ottica biologica deformante ... ( ~hiunque tenti di sostenere che la struttura (i timpani) esile a causa (del progetto predisposto per la medesima) suscill'rebbe la stessa ilarità di Voltaire nei confronti del Dr. Pangloss: "Le cose non possono essere altro che quello che sono ... Tutto viene creato per il fine migliore. Il nostro naso è 'lato creato per sorreggere gli occhiali; così noi li portiamo. I .l' gambe sono state chiaramente predisposte per le brache, " noi in effetti le indossiamo". Ciononostante i biologi evol111ionisti, tutti tesi a concentrare la loro attenzione esclusivamente sull'adattamento immediato alle condizioni locali, l'iniscono effettivamente per ignorare i limiti architettonici t' per capovolgere le spiegazioni". Partendo da tale idea, Gould si propone di presentare un •111adro generale in cui l'evoluzione possa operare, convinto dw gli approcci non adattativi a quest'ultima siano stati ingiustamente criticati. Con le sue teorie, capovolge certamente
Le «regole architettoniche» del mutamento biologico
LA MENTE
LA TEORIA DELLE CATASTROA René Thom, matematico·francese (Montbe- tistici, owero di5CMt'nuol di una o.più valiard 1923 - BurE">-su1-I·•~~. PJr'gi 2002) riabili: ciò dete1m1r.a .1 pas~ggio dél sistenel 1954 ha invent~!o e sv1luppJ!O la teo- ma da uno staio all'altro di «stabilità strulria del cobordismo in topologia al~brrc;i, p-i- twale> Ese'rp 3ppl.cativi possono trovar~: mo esempio di teoria cosmolog Cii i;ece:d- ne. oroo: ~menti di caltivazione le, dall'andamento discreto (in termini sta- g~!>CI.
i dogmi eccessivamente rigidi della sociobiologia e suggerisce un approccio cauto nei confronti della teoria darwiniana tradizionale: questa è più o meno la posizione che ha assunto in merito a questo aspetto dell'evoluzione. Non intende esser parte di una specie i cui tratti siano interamente influenzati da un processo di selezione naturale, ma dimostrare che pure la formazione ha un suo peso. Gould si trova tuttavia di fronte a un pro140
I. Selezione o formazione
blema: le strutture complesse non possono derivare se non da un processo di selezione naturale. Come ricordato da I )awkins, Pinker e Bloom, sarebbe assurdo sostenere che l'ocL·hio, il linguaggio o uno specifico algoritmo siano il frutto (co111e il timpano) delle variazioni awenute a seguito dell'evoluzione in altre aree corporee.
L'evoluzione delle strutture organiche complesse
Evoluzione e biologia molecolare Emerge dunque che nell'evoluzione vi sono periodi di stasi, seguiti dalla comparsa di strutture nuove e utili. È tuttavia indispensabile capire come i processi biologici operino co'lantemente a livello genomico, coordinando la loro attività rnn quella dei processi operanti nell'intero organismo. È inol1re necessario comprendere come i meccanismi molecolari determinino sia le variazioni osservate sia la formazione di nuove specie in un determinato lasso temporale. È noto da tempo che gli animali possono vivere tranquillamente per migliaia, se non milioni, di anni, conservando una serie precisa di caratteristiche. Poi, a un certo punto, si trovano a dover affrontare un mutamento ambientale. Per quanto concerne l'evoluzione dell'uomo, ad esempio, la qualità degli utensili rimase invariata per circa un milione di anni; all'improwiso però comparvero utensili migliori, mollo più raffinati. Il fenomeno si verificò troppo rapidamenll' per poter essere attribuito a eventuali forze mutazionali. Quando negli animali si verificano variazioni graduali, queste ultime possono essere dovute alle lievi mutazioni che si hanno conformemente alle forze di selezione. Anche alla luce di questi elementi, le modificazioni più rapide e più rnspicue restano tuttavia difficili da capire: sono forse la prova che l'ambiente è in grado di causare variazioni nell'organismo? Secondo Renato Dulbecco la difficoltà di risolvere tale dil1•111ma è analoga a quella incontrata da chi cerchi di spie~we i lunghi periodi di stasi che caratterizzano la storia del11• specie. Visto che le mutazioni awengono costantemente e 1·he non possono essere evitate, perché per lunghi periodi non "i hanno variazioni? Una possibile risposta all'interrogativo P rhe si verifichino realmente determinate modificazioni che, 11111avia, non hanno alcun effetto sull'animale. I meccani'111i genetici attivi in una specie lo sono in un ambiente inter110 e in uno esterno: nel primo caso un insieme complesso di limiti opera sia contro sia a favore di qualsiasi mutazione con-
I salti evolutivi
Ambiente interno ed esterno dei meccanismi genetici
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LA MENTE
Le microalterazioni del patrimonio genetico
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siderevole. Durante lo sviluppo di un organismo nell'intero corpo di quest'ultimo si attiva una serie complicata di interazioni che gli permettono di nascere. Vi sono migliaia, se non milioni, di interazioni fra gli elementi chimici e quelli cellulari, ognuna delle quali viene determinata da centinaia, o migliaia, di geni differenti. Se una mutazione altera in qualsiasi modo la composizione di uno degli elementi o la cronologia degli eventi, si origina probabilmente un'entità anomala; in questo caso lorganismo tenderà ad autodistruggersi. Un altro tipo di variazione, molto più sottile, si verifica quando determinati geni si differenziano funzionalmente in un ambiente costante che, in quanto tale, non consente di rilevare alcuna variazione. Se l'ambiente dovesse modificarsi. i suddetti geni sarebbero comunque pronti a entrare in gioco, manifestando la loro utilità. Tale alterazione genomica, chiamata «variazione genetica», rappresenta una forza potente nell'ambito dell'evoluzione. Un esempio di variazione genetica, che dimostra come le potenziali modificazioni genetiche si manifestino nel momento opportuno, si verifica nei geni deputati al controllo dei processi di istocompatibilità, durante i quali il sistema immunitario attacca in maniera differenziata le cellule non-self e, simultaneamente, risparmia quelle geneticamente compatibili. Un gene preposto normalmente al controllo della risposta a un determinato virus può andare incontro a variazioni che non si manifestano finché il virus in questione non penetra nell'ambiente. In questo caso, proprio a causa delle alterazioni nascoste, l'animale potrebbe ammalarsi gravemente e persino morire. Le microalterazioni del patrimonio genetico di una specie sono strettamente controllate dal suo ambiente interno. Le variazioni genetiche preparano il terreno per modificazioni di maggiore entità, che possono attuarsi solo qualora si abbiano mutamenti considerevoli dell'ambiente esterno. Si ritiene che uno di questi ultimi sia awenuto nel Turkana, in cui una calamità naturale ha causato la morte di decine di specie e la comparsa di altre, del tutto nuove. Gould ha riportato un caso simile, verificatosi a Burgess Shale nelle Canadian Rockies, che risulta di particolare interesse poiché denota la straordinaria fortuna che la nostra specie ha di esistere. Nel mondo attuale il gene della talassemia (condizione patologica in cui si ha un'anomalia della sintesi emoglobinica che causa l'insorgenza di anemia) consente all'organismo di difendersi dalla malaria. Nelle regioni in cui tale malattia è prevalente, più del 20% della popolazione è portatrice del suddetto ge-
1. Selezione o formazione
lll'. Se la malaria dovesse diffondersi nel mondo intero, lo fall'bbc anche quel gene. Ancora una volta i microeventi che o,i verificano all'interno dcl corpo sono in equilibrio dinami1·0 con l'ambiente esterno. La storia dell'evoluzione della noo,I ra specie e la natura del nostro sistema immunitario dimoo,trano l'influenza considerevole del processo di selezione. In 011ni caso in cui si è ritenuto che l'ambiente abbia formato l'organismo, un tratto di quest'ultimo o addirittura l'intero organismo è stato invece selezionato. In presenza di un sistema rhiuso come questo, il problema è stabilire quante informa1ioni provenienti dall"ambiente siamo in grado di recepire. Sotto un certo profilo il concetto fondamentale che intendo anali1.zare nel mio saggio, secondo il quale il modello immunologico e evoluzionistico della selezione sarebbe in grado di spiegare sia il nostro cervello sia il nostro comportamento, appai'(' quasi illogico. Riteniamo normalmente di apprendere nuow nozioni: un bambino francese impara a parlare francese, un bambino giapponese impara il giapponese. In che modo l'id,•a della selezione può applicarsi a tali casi? Il fatto è che alnmi animali assolutamente privi di ogni forma di intelligenza dispongono di un sistema biologico che esegue le valutazioni piC1 complesse in ordine a spazio, tempo e energia. Gran par,,. di tali attività esula dalla coscienza sia degli animali sia dell'uomo: vengono infatti eseguite automaticamente e contro!-
Gli attuali opossum conservano caratteristiche molto
simili ai marsupiali che vivevano nel Crr!.1 .-o, circa 145 milioni di anni fa.
La dialettica tra tempi
di conservazione e di m11U1mento nell'evoluzione è oggetto di un importante dibattito tra gli scienziati.
LA MENTE
Radiografia di un malato d1 talassemia {si nota l'abnorme
sviluppo delle costole, in seguito a un
accrescimento del tessuto emopoietico
delle ossa per cercare di compensare la distruzione di globuli rossi che caratterizza
la malattia): il gene della talassemia è strettamente legato
alla diffusione della malaria, a testimonianza
dell'influenza delle condizioni ambientali
sulla genetica.
Una diversa concezione dell'apprendimento
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late da processi periferici generati da meccanismi di selezione nel corso di milioni e milioni di anni. È lo stesso principio con cui opera il chip di un computer, al quale si fornisce una serie di istruzioni perché possa svolgere una determinata funzione e quindi essere installato. In quest'ottica l'acquisizione della capacità di parlare francese o inglese - o di qualsiasi altra capacità - potrebbe rappresentare semplicemente l'azione specifica dell'ambiente, che attiva una delle decine di sistemi insiti nell'organismo affinché questi ordinino ed elaborino le informazioni in sua funzione. L'apprendimento potrebbe quindi essere considerato come il tempo necessario all'organismo per identificare i sistemi adeguati al fine di perseguire un determinato scopo; il che rappresenta owiamente un approccio molto liberale allo studio delle modalità con cui i meccanismi selettivi influenzano i nostri processi psicologici. Per poter stabilire se tale orientamento sia attendibile, è tuttavia opportuno valutare in primo luogo la natura del cervello. [MICHAEL s e •7'".Ntc.1[
CAPITOLO 2
La plasticità del cervello e la teoria della selezione Non vi sono pressoché dubbi sul fatto che il processo di selezione operi negli organismi sia a livello molecolare sia u livello evolutivo; viceversa, non è stato ancora chiarito .1e il cervello si sviluppi e svolga le sue funzioni conformemente ui principi di selezione.
S
e, come ritengo, la maggior parte delle nostre facoltà psicologiche deriva da un processo di selezione naturale, il cervello, in cui risiedono i circuiti neuronali che consentono le !'unzioni psicologiche, dovrebbe necessariamente svilupparsi in maniera geneticamente determinata. A livello comportamentale, ad esempio, si cerca di scoprire se un bambino im1iari o meno a identificare un volto o se nel cervello esistano l'ircuiti specifici che permettono il riconoscimento di un voli o, circuiti creati in precedenza da forze genetiche generate dalla selezione. Agli studiosi dcl cervello che cercano di dimostrare perché la romplessità delle funzioni percettive, come il riconoscimen10 di una faccia, - e anche di altre, ancora più complicate, come il linguaggio o l'apprendimento di qualsiasi nozione - sia innata, Jernc ha proposto una tesi decisamente rivoluzionaria. Essa si fonda sul concetto di selezione e sul modo in cui questo opera a livello cellulare pur sembrando, a livelli supe1'ic>ri di organizzazione, un processo di tipo formativo. Quando si cerca di applicare la teoria della selezione a un cervello rnpace, a quanto pare, di una certa plasticità, è particolarmente importante ricordare ciò che si intende per selezione. Per citnre Jerne: «La selezione è un meccanismo in cui il prodotto ronsiderato è già presente nel sistema quando giunge il segnale I' in cui esso viene così riconosciuto e sviluppato. Quindi, in ordine all'intero sistema: tali processi sono tutti formativi, meni l'l' tutti i processi formativi a un livello inferiore implicano mecra nismi di selezione». Jcme individuò tre analogie fra il suo prediletto sistema im1111 initario e il semplice apprendimento. In primo luogo, il si•;I l'ma viene alterato irreversibilmente dalla presenza di ogni 11uovo antigene, esattamente come il cervello va, in certo qual 11mdo, incontro a modificazioni dopo ogni nuova esperienza.
Il cervello umano possiede straordiMrie capacità di adattamento e consente all'umanità
di affrontare gli ambienti più disparati, ma partecipa esso stesso alla selezione che guida gli organismi viventi?
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LA MENTE
Parte costante e parte variabile negli anticorpi
Istinti e apprendimento
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In secondo luogo ogni apparato, ogni cervello e ogni sistema immunitario paiono dotati di memoria: quando lo stesso antigene penetra per la seconda volta nell'organismo, quest'ultimo produce una quantità più elevata di anticorpi dotati di efficacia maggiore. In terzo luogo l'esperienza che un organismo acquisisce a livello immunitario non può essere trasmessa ai discendenti, esattamente come la capacità di sciare di un soggetto non viene ereditata dai suoi figli. In base a tali analogie Jeme considerò, sia nel topo sia nell'uomo, dapprima un'area di una molecola anticorpale chiamata «catena leggera kappa». Ogni catena presenta una parte variabile» e una «parte costante», composte ambedue da I 07 amminoacidi. In ogni specie gli amminoacidi che si legano per formare una data regione sono costanti nell'area costante e variabili nell'area variabile. Nell'uomo, mentre la parte costante è tale per tutte le molecole anticorpali, quella variabile differisce da anticorpo a anticorpo. Le differenze che caratterizzano gli anticorpi umani sono analoghe per tipo ed entità a quelle registrate nell'area costante del topo. Ciò ricorda la tesi secondo cui l'ontogenesi, ossia la storia dello sviluppo di un organismo, imita la filogenesi. Come ha osservato Jerne «le differenze filogenetiche fra le specie nella parte costante della catena leggera vengono imitate dalla plasticità ontogenetica della parte variabile». Analogamente gli istinti, controllati e generati da circuiti cerebrali, vengono stabiliti per ogni specie. Quasi tutti gli organismi presentano, tuttavia, una caratteristica affine alla plasticità e sono in grado di apprendere, il che, secondo Jerne, consente loro di imitare tutti gli istinti, generati filogeneticamente, di altre specie. Egli infatti sostiene che: «Nel sistema immunitario la parte costante della catena leggera è ovviamente insita nel DNA dello zigote, ed è egualmente chiaro che in quest'ultimo viene pure rappresentata la parte variabile della catena leggera anche se, ontogeneticamente, il DNA può presentare una plasticità considerevole. Nel sistema nervoso centrale gli istinti sono anch'essi ovviamente codificati nello zigote, molto probabilmente nel DNA. Ma se questo agisce solo mediante la trascrizione nell'RNA e la traslazione sulla proteina, e se lespressione fenotipica degli istinti è dettata da particolari conformazioni sinaptiche, il DNA deve controllare attraverso ]'RNA e le proteine la rete sinaptica nel sistema nervoso centrale.» In uno studio straordinariamente acuto, Jerne ha spiegato su basi biologicamente attendibili il modo in cui i circui-
2. La plasticità del cervello e la teoria della selezione
L'EMISFERO DESTRO PERMETTE DI RICONOSCERSI L'err.i·~fpro °''·,Ho h,1 ~.n L.i J
nei o·ç.'\-i:--..,.._-;., cr-._. ~...'anr.ù sape-.·01~1'ZJ
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·""'*"> de-silo del cer-..llo
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LA MENTE
ti cerebrali preposti ai comportamenti istintivi possano essere controllati da meccanismi genetici e quello in cui la selezione li influenza, nonché la formazione di circuiti più complessi e diversificati, capaci di garantire quelle funzioni di ordine superiore che apparentemente implicano apprendimento. Non vi sono dubbi che i comportamenti istintivi, che presuppongono un'orchestrazione complicata di comandi per attivare l'apparato locomotore, siano preesistenti: essi sono infatti correlati con la parte costante della catena kap-
MADRE EAPPRENDIMENTO La met.afcra immunologica detl'apprend:menlo esposta qui di seguito ha diver;i pun1• 1n cocrune CDn la teoria dell'appreoormen~o espos:dc;lli un apparato per pensare. un con!c~1:ore dove mettere le esper;enLe e trasfoirrui•te In pensieri. Egli definisce qi=ta la funzione alfa. Man mano che il bamtino interiorizza la funzione alfa e diviene egli stesso capace di dare un nome e un senso alle proprie esperienze interne ed este•ne, egli ha acquisito un autonomo apparato per pensare. Secondo la teoria di Wiffred Bion è il rapporto con la madre che organizza la mente ~I ,.,..,,.,to e conferisce un senso alle sue ·~le.
... ___.,...o .• , ' '
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2. La plasticità del cervello e la teoria della selezione
pu. Ciò che nel comportamento umano appare come pia•,! idtà è invece associato alla parte variabile di tale catena;
1•ppure, dal momento che anche quest'ultima parte è contrnllata dal DNA, non potrebbe darsi che pure la plasticità 1•omportamentale che ci caratterizza sia dettata da meccanismi genetici? i\nche se attualmente non è noto con certezza se i pro1·1•ssi cerebrali siano influenzati dalla selezione o dalla for11mzione, le informazioni acquisite in ordine allo sviluppo LO SVl..UPPO CEREllRAl..E Durame lo sviluppo premtale ~rur10 a noi ha com;i;u10 ur.a ~ Cll "'aRSK> nel tempo, attraver.;o m1iard; do anni. passando da'.la lorma aii'"lare pi~ sempltoe alla COIT'~ cte ci Cdfa!ler1ua Entro le pst>u ~ feto
r /a
S/1'0P(Jlltl'.tW tra U crinKJ e 11 resto del et:JtpO..
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LA MENTE
cerebrale hanno permesso di intuire la ragione per cui la prima sia più probabilmente il fattore responsabile non solo dello sviluppo del cervello, ma anche della sua funzione in un soggetto adulto costantemente stimolato dall'ambiente in cui vive. Per meglio comprendere il problema, pare opportuno esaminarlo attraverso due fasi: la fase di sviluppo in cui il cervello e, in particolare, la corteccia, vengono predisposti per le funzioni che svolgeranno nell'arco dell'intera vita; la fase adulta in cui, come ritenuto da numerosi neurobiologi, il cervello conserva una determinata plasticità sia sotto il profilo delle cellule sia sotto quello dei circuiti. Pt.ASTICITÀ NEURONALE La plasbc1!à ne11ronale è la capac111l del si· sterna netVOSO ai modificalSI. sia 1n 54!gUllO all'interazior.e dell'l/ldivoduo con l'ambiente, pe,r favon~ l'adattamento, Sia nel nparare i danni di un eYefllo lesivo che lo rolplsce. Durante la fa~ dellO svillJPPO le capac111l plasbche del si~ nerW50 sono mouo al~ 1neunn SI~ per mllDSI. fanno cre50ele lufl8N prolu~ll e stallik$COOO CXIII· talll S1napl1C1 Ttmllnato lo sviluppo, all'incirca 1nlorno al 25 anni, le fonb della CleSClla e della rigenerazione si inaridiscono e oò cle!(?fTTllfla neraauio la pelll1ta di capac111l d1 nparnre le lesion i e ripristi-
nare le funzioni aanneaiate: i neuroo1 smettono di rip l'orientamento dello stimolo che induceva la risposta cell11lare era meno specifico. Eppure, l'organizzazione cerebralv nei due animali era sostanzialmente la stessa. I due scienziati dimostrarono inoltre che la normale orga11i1.zazione della corteccia visiva poteva essere modificata ma11ipolando ciò che il gattino vede durante lo sviluppo; in brew, scoprirono che le cellule nervose della corteccia visiva del natto rispondono agli stimoli luminosi recepiti da entrambi gli occhi: queste «cellule binoculari» rappresentano appros•oirnativamente !'80% della corteccia visiva dell'animale. Le 1i1nanenti cellule rispondono solo quando uno degli occhi vie11slil'trs'.1 è cssenz•~'· rr>eote quellO Clella pe1cez10'1e. È ncu 1"1llupel1 l'e!S>ln1 d• un :.noeo ~ possDl'O •r.'''po~te del ce~.'f'lio agi• st1mo:1 elld
diJ IJ11:xi f!
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ce 11.. '-e stcs:;.ero l:ril· f·uar.do ~ 1 1 s1.·not1 1ridipt-"'dente~ente In qc....sto caso. cgn1 t.'lnto la CJ~'Mh~.l '.rdbe ,; ct'-e &i' 5t1m-0~1 rei.a~·.-, al :;i_"Condo lampo ·..t·ng.aM p!C.:.C-s~h per çrim· W s!C'\S.l rh'.'i.fnl...rl"~r~ d.e1 tem~1 d1 r,s.po-_,t.1 f.: stata ris.con:rdla .1ni.:he in ..itn t1r1rnal1. Wn-
~~~-"anco da l:n k~re t1a s 1,\ ée· e d tkrento mc>d.1 l.l dr n· anrfcSl.lz ::>'1',, ét:' Cr:;ag J ç,. .:~•:o e >lllpùf~~k oogtie~e il s.ig:i1f C1agn~L.ure (~onda et adulta): 8> 1r.teg1rl.l e sen1>0 ce·ta •J1ld-c1speraz·~n"
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LA MENTE
L!amnesia infantile
Apprendimento e teoria della selezione
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tatoria degli anfibi hanno dimostrato chiaramente l'inutilità dell'esperienza sensoriale. Alcuni girini sono stati allevati in presenza di farmaci capaci di inibire l'attività nervosa durante la crescita e di conseguenza la trasmissione di informazioni sensoriali nell'intero sistema nervoso in fase di sviluppo. Non appena i preparati venivano rimossi, l'animale era, tuttavia immediatamente in grado di nuotare. In poche parole, le prime esperienze sensoriali non avevano inibito la capacità natatoria dei girini. Secondo taluni studiosi il fenomeno dell'«amnesia infantile» è correlato a tale fatto. È noto da tempo che nei bambini la memoria a lungo termine è limitata: parrebbe infatti che il bambino non accumuli ricordi nei primi anni di vita come se, per la gestione della vita quotidiana, il suo organismo avesse bisogno solo della memoria a breve termine. Se i processi mnesici di tale periodo sono differenti per natura da quelli che si instaurano negli anni successivi, è uno spreco di tempo cercare di instillare al bambino, a livello cerebrale, esperienze che non è in grado di ricordare. Tutti i dati raccolti suggeriscono l'inutilità di stimolare le abilità cognitive di un bambino nei primi anni di vita. Il genitore yuppie desideroso che il figlio impari a leggere a due anni non solo interviene su un sistema biologico che non è ancora pronto per quel compito, ma crea un condizionamento emozionale che potrà avere conseguenze spiacevoli per il bambino. Chiariti gli assestamenti che avvengono nel primo periodo di crescita, resta ancora da comprendere quella macchina straordinaria che è il cervello in fase di sviluppo; per la precisione, è essenziale capire, in termini selezionistici, in quale modo il bambino piccolo acquisica informazioni tanto ampie. Questa, come è ovvio, rappresenta una delle tematiche più dibattute dai neuroscienziati che si occupano di problemi cognitivi. Qualche anno fa il filosofo Daniel Dennett si è lamentato del fatto che gli psicologi avrebbero «passato la mano ai biologi», suggerendo che «avremmo dovuto accettare la scoraggiante conclusione che una parte della teoria dell'apprendimento più vasta di quella prevista ... non è assolutamente di dominio psicologico, ma della biologia evoluzionistica più astratta». Dennett ritiene che la teoria della selezione abbia esagerato, sostenendo che l'apprendimento non può non essere dettato da un processo formativo; ebbene, in effetti ha di che preoccuparsi, soprattutto alla luce delle nuove indagini sulle modalità di apprendimento degli organismi.
3. L'interazione fra geni e ambiente
I limiti dell'apprendimento I .'apprendimento effettivo rispecchia, a quanto pare, il modo in cui un individuo sviluppa capacità specifiche: un essere 11111ano, dopo tutto, può imparare da zero a parlare francew, inglese, italiano e a svolgere attività sportive come il ten11 is e il golf. Se il neonato sia «una tabula rasa» o se deter111inati limiti, predisposti dall'evoluzione, influenzino la sua vapacità di «apprendere» informazioni dall'ambiente in cui si trova, resta uno degli interrogativi più complessi della psirologia. L'interrogativo risulta tra l'altro determinante per poler comprendere la struttura della mente. Persino i più accesi behavioristi, come John Watson e B.F. Skinner, si sono sempre occupati dei principi dell'apprendilllcnto. Nel tentativo di stabilire come i rinforzi debbano esManifestazioni dell'affetto materno, come coccole e sorrisi, possono costituire un importante rinforzo nell'indurre e facilitare lo sviluppo dei processi d'apprendimento del bambino nel suo adattarsi agli stimoli ambientali.
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LA MENTE
sere presentati a un organismo per ottenere il massimo apprendimento, sia essi sia le schiere dei loro seguaci si sono trovati di fronte a un tipo di relazione ricompensacomportamento che hanno in seguito definito «principio». Owiamente, nessuna di queste relazioni può indicare la presenza di determinati principi congeniti nell'organismo stesso. I limiti dell'apprendimento hanno puntualmente stimolato l'interesse dei linguisti che - in quanto esperti di una delle discipline più importanti che si occupano dello sviluppo - hanno molto da dire in proposito. Come è stato osservato da tempo, l'ambiente a cui il bambino viene esposto si presenta sotto molti aspetti assurdo. I genitori, ad esempio, non impiegano i rinforzi in modo tale da indurre i figli a utilizzare il linguaggio in maniera corretta. Se un bambino annuncia: «Ho fatto la pupù per terra», i genitori tendenzialmente si agitano e non lo lodano; viceversa, quando la stessa adorabile macchina parlante esclama, seppure in maniera sgrammaticata: «Papà casa?», si profondono in complimenti. In che modo un bambino innocente può dunque selezionare i principi essenziali della semantica e della sintassi da rinforzi e situazioni sociali del tutto casuali? In passato si riteneva comunemente che i bambini disponessero fin dalla nascita di una sorta di sistema induttivo generico che consentiva loro di vagliare ogni fenomeno e di classificarlo in categorie. Da Jean Piaget a Jerome Brunner si sostenne che, di fronte a un oggetto, un bambino formulava immediatamente un'ipotesi logica, che quindi verificava in funzione di altri esempi, fino a identificare gradualmente Bimbi in una scuola materna: la capacità
di etichettare e classificare gli oggetti è correlata all'apprendimento del linguaggio ed è insita nel patrimonio d'esperienze accumulate
dal cervello umano nel corso dell'evoluzione della specie.
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3. L'interazione fra geni e ambiente
111 categoria in cui inserire l'oggetto in questione. Tale approccio venne abbandonato quando si comprese che il bambino incontrava difficoltà considerevoli a scartare un'ipotesi 1wgativa; restava tuttavia il fatto che dai diciotto mesi in poi ~•i apprendono nuovi vocaboli con una frequenza di nove ter111ini al giorno. Quale tipo di dispositivo cerebrale permette 11n apprendimento tanto rapido da risultare straordinario? i\ll'inizio degli anni Sessanta il filosofo William Quine complicò ulteriormente lo studio dell'apprendimento sottoli11cando il problema di meccanismi induttivo-inferenziali. Dato che il numero di ipotesi possibili in merito alla natura di 11n oggetto nuovo è pressoché infinito e che il bambino apprende il linguaggio con una velocità fulminea, esistono pres11 mibilmente meccanismi congeniti che gli consentono di decidere quale ipotesi seguire in presenza del medesimo og11ctto. Ancora una volta fa capolino la tesi secondo cui il bamhino nascerebbe dotato, a livello mentale, di tutta l'esperienza 11ccumulata dall'uomo in milioni di anni di evoluzione. L'idea è stata proposta da Noam Chomsky e dai suoi seguaci: il bambino non impara il linguaggio, ma conosce fin dalla nascita il modo in cui il sistema funziona. Pertanto, quando una maestra dice: «Questo è un camion», i bambi11i capiscono che l'etichetta si riferisce all'oggetto, non al suo rolore o a una sua ruota, all'azione di dare loro il camion o u un'infinità di altri possibili significati. Una macchina deputata all'apprendimento, per quanto capace di gestire efl'icacemente vari input, avrebbe enormi problemi a selezionarli. Allora come è possibile che il bambino sappia immediatamente che l'etichetta si riferisce al camion? Alla luce di riò è stata suggerita l'idea che, durante l'apprendimento del linguaggio, il bambino sia congenitamente in grado di formulare ipotesi in merito alla rilevanza degli oggetti; in altre parole, sentendo la parola «camion», il bambino focalizza la sua attenzione sull'intero oggetto e gli attribuisce il nome «Camion» grazie a una capacità che gli è stata conferita ,1 livello cerebrale nell'arco di milioni di anni di evoluzione. Non impara la regola, impara la parola «camion>>. Questa faroltà è stata descritta come la capacità del bambino di ipo1iuare l'oggetto nella sua totalità e riflette il primo e più pri111itivo aspetto del sistema del linguaggio. Inoltre, dopo che il bambino ha attribuito un'etichetta a un oggetto, si verifi1•a tutta una serie di associazioni, come se il fatto di impa1oirc un vocabolo fungesse da catalizzatore per l'intero siste11m cognitivo.
I meccanismi induttivo-inferenziali
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LA MENTE
La «Supposizione tassonomica»
Operando senza «etichette» linguistiche, i bambini presentano normalmente una struttura cognitiva molto differente da quella che caratterizza l'apprendimento dei nomi degli oggetti; ad esempio, se esposti alle immagini di determinati item e invitati a associarle, tendono a eseguire il compito «in maniera tematica»: correlano cioè la figura di un gatto con quella di un piattino di latte invece che con quella di un cane, agendo con estrema regolarità e producendo associazioni del tutto sensate. Ora, se un bambino vede il mondo in quest'ottica contestuale, perché non attribuisce etichette ai suddetti temi come fa con oggetti di categorie differenti? Ovvero, perché non suppone che «gatto• significhi «gatto che beve il latte•? In questo caso entra in gioco un altro limite. Molti anni fa George Miller della Princeton University puntualizzò che, formulata l'ipotesi in merito a un oggetto, il giovane cervello stabilisce anche che esso sia un «tipo di» qualcosa. Ellen Markman della Stanford University ha di recente valutato tale teoria secondo l'approccio da lei definito della «Supposizione tassonomica». Quando impara un termine, il bambino distoglie l'attenzione dai temi, la dirige all'oggetto in questione e quindi sviluppa idee in ordine alla categoria in cui inserirlo per via induttiva. Tali processi avvengono automaticamente, visto che il sistema del linguaggio contribuisce alla classificazione degli oggetti. La Markman ha corroborato la sua tesi con ulteriori e brillanti indagini in base alle quali ha dimostrato l'effetto determinante che l'introduzione di una parola ha sul sistema cognitivo. In vari esperimenti la Markmam ha cercato di stabilire se il bambino, a cui fossero state presentate etichette nuove o nessuna etichetta, classificasse gli oggetti per categoria (ad esempio, latte-succo) o in base a relazioni tematiche (latte-gattino) e ha riportato che i soggetti posti di fronte a oggetti privi di etichetta optavano per il raggruppamento in categorie solo nel 25% dei casi. Quando all'oggetto veniva attribuito un termine sconosciuto, i bambini lo associavano a un altro appartenente a una data categoria nel 65% dei casi. La riproducibilità dei dati è stata provata impiegando immagini di oggetti anziché oggetti reali: in entrambi i casi, infatti, i bambini operavano in base alla classificazione per categoria, semplicemente a causa della presenza dell'etichetta, non perché ne conoscessero il significato. In poche parole, ponevano un limite astratto al significato dei singoli nomi, rifiutando implicitamente l'ipotesi di appartenenza n
3. L'interazione fra geni e ambiente
ima categoria propria conoscevano il nome dell'oggetto; la validità di tale conclusione è stata confermata dai risultati di numerose altre indagini. cllen Markman ha riportato ulteriori esempi di questo processo automatico: il bambino, oltre a sviluppare correlazioni tra gli oggetti linguisticamente definiti in base alla classificazione in categorie, limita il significato delle parole supponendo che queste si escludano reciprocamente, ossia che lln oggetto abbia solo un'etichetta. La familiarità con gli oggetti parrebbe influenzare notevolmente la classificazione operata dai bambini. Quando, ad esempio, una tazza metalIica (familiare) e un paio di pinze metalliche (non familiari) venivano descritte come «oggetti di peltro», i bambini esaminati tendevano a definire in tal modo altre pinze di legno (7 su 12), ma non una tazza di ceramica (I su 12). Pertanto, se una nuova etichetta viene attribuita a un oggetto per il quale il bambino ne ha già una, egli la rifiuta. Gli studi descritti indicano la possibilità che i bambini siano congenitamente obbligati a considerare nomi singoli per riferirsi a oggetti dello stesso tipo, piuttosto che a oggetti associati tematicamente o in base a eventi. Questa conoscen1a innata spiegherebbe la ragione per cui apprendono nuove parole in maniera tanto rapida ed efficace. Limitando il significato di un termine a relazioni di categoria, il bambino è in grado di eliminare un'ampia serie di potenziali significati
L'automatismo con cui i hanibini (qui hnpegnati in un laboratorio di cucina) selezionano gli o~etti, associanJoli a categorie definite dal punto di vista linguistico, avviene secondo un meccanismo d'esclusione sulla base dei significati non pertinenti con le proprietà degli oggetti stessi.
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LA MENTE
per ogni termine. Per quanto tale capacità consenta una prima ipotesi critica in ordine al significato dei termini, alla fine il bambino deve riuscire a imparare vocaboli in base alle proprietà degli oggetti. Il principio di esclusione reciproca può essere impiegato per limitare successivamente il significato delle parole.
La formazione delle categorie
Come i bambini utilizzano ie categorie
Gli esperimenti sulla categorizzazione
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Una volta formatesi le categorie, è stato dimostrato con certezza che il bambino - nonostante le numerose teorie secondo cui non sarebbe in grado di creare categorie mature né di andare al di là dell'aspetto fisico degli oggetti - utilizza le informazioni raccolte per operare inferenze in ordine alla natura del mondo in cui vive. Susan Gelman della University of Michigan ha provato che i bambini sono in grado di prevedere le somiglianze recondite fra gli oggetti in base al principio di appartenenza ad una categoria, anche qualora la somiglianza a livello percettivo potrebbe risultare fuorviante. Il fatto che i bambini operino tramite categorie in senso quasi biologico, suggerisce che i membri di una categoria presentino un'«essenza», grazie alla quale possono effettuare previsioni in merito alle somiglianze, non il procedimento contrario. Considerando la questione da un altro punto di vista, la Gelman ha valutato il modo in cui i bambini limitano le inferenze induttive in base alle categorie. Studi precedenti hanno dimostrato con sicurezza che fra i limiti di categoria agenti sul meccanismo induttivo vi sono l'omogeneità e l'appartenenza di un oggetto alla natura. Se le categorie sono estremamente omogenee e chiaramente composte da numerosi item naturali, il principio induttivo risulta alquanto facile. In un esperimento la Gelman ha affidato un compito induttivo a due campioni di bambini di età diversa: il primo era costituito da soggetti in età prescolare, il secondo, da soggetti che frequentavano la seconda classe delle elementari. Per ogni serie di problemi ai bambini veniva illustrato un fatto nuovo (ad esempio: a questo coniglio piace l'alfa alfa) e chiesto di decidere se tale fatto si riferisse anche a oggetti differenti da quello originale (ad esempio: pensi che a questo telefono/a questa mucca piaccia l'alfa alfa come al coniglio?). La ricercatrice modificava le categorie, sia includendovi oggetti presenti in natura (tipologicamente naturali) e oggetti fabbricati dall'uomo (artificiali) sia basandosi sulla somiglianza di quelli appartenenti alla stessa categoria (omogeneità).
3. L'interazione fra geni e ambiente
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l,a Gelman ha scoperto che tutti i bambini pongono limiti 11lle loro inferenze; persino quelli in età prescolare si atten· dono che determinate categorie abbiano una struttura cor· l'clata che vada oltre all'aspetto. Anche i soggetti del secondo gruppo si sono basati, a fini induttivi, sui livello di cate· goria; al di là di queste affinità, esistono tuttavia differenze ronsiderevoli fra bambini in età prescolare e bambini che frequentano la seconda classe. Secondo la ricercatrice questi ul1imi operano più distinzioni fra le categorie; la loro conoscenza dcl mondo reale risale comunque alle categorie primitive che i bambini in età prescolare paiono già possedere.
Una bambina dispone i regoli in ordine d'altezza: l'attitudine infantile a distribuire gli oggetti secoudo una gerarchia costituisce una capacità intrinseca
del cen;ello umano, che consente di operare processi d'inferenza concettuale.
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LA MENTE
Quanto poc'anzi affermato suggerisce un parallelismo fra apprendimento del linguaggio e formazione dei concetti da un lato, e il meccanismo immunologico di selezione dall'altro. In quest'ottica la capacità di formulare ipotesi per via induttiva in ordine al mondo sembra circoscritta fin dall'inizio dai limiti dell'apprendimento del significato dei terIL MODELLO DI CLONINGER RobertCloninger ha sviluppato negli ultimi 15 anni un metodo di valutazione della personalità basato sulle conoscenze attuali della psicobiologia del comportamento che si è dimostrata di buona utilità diagnostica in particolar modo nell'analisi dei fattori di rischio psicopatologico. Per Cloninger (1993) la personalità è un sistema complesso e gerarchico che si può naturalmente scomporre in due differenti dimensioni psicobiologiche: il temperamento e il carattere. Carattere e temperamento sono formazioni multidimensionali con proprietà auto-organizzative e auto-regolative: si tratta pertanto di un modello adattivo complesso con dinamiche non lineari. Le dimensioni del carattere si sviluppano gradualmente dall'infanzia all'età adulta. Due sono i questionari da lui costruiti per l'analisi della personalità. Il Temperament Character lnventory (TCI) del 1993 valuta tre dimensioni del carattere e quattro dimensioni del temperamento determinate geneticamente, che sono le seguenti: 1) evitamento del danno: evitamento del dolore, inibizione comportamentale in risposta a punizioni, novità o non ricompense frustranti; 2) ricerca della novità: attivazione comportamentale in risposta a novità, a potenziali ricompense, al sollievo da una punizione; 3) dipendenza dalla ricompensa: mantenimento di comportamenti associati a precedente ricompensa; 4) persistenza: tendenza a reiterare un comportamento. Ciascuna dimensione è correlata alla funzionalità di tre principali sistemi cerebrali caratterizzati da specifici neurotrasmettitori, che
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corrispondono rispettivamente: 1) a un'elevata attività serotoninergica, 2) a una bassa attività dopaminergica, 3) a una bassa attività basale nor adrenergica. !.'.eredità dei tratti temperamentali viene declinata in termini di polimorfismo genetico: Wli tratti dipendono dall'espressione di più geni e tratti differenti possono avere geni in comune. Le tre dimensioni del carattere maggiormente influenzate dall'apprendimento sociale e dalle attese dei ruoli culturali sono: autodirezionalità, cooperatività e autotrascendenza.
Secondo Cloninger, la petSonalità è un sistema complesso formato dal binomio carattere e temperamento, le cui dinamiche e relazioni reciproche sono influenzate da fattori biologici, ma possono anche essere orientate in direzioni diverse da/l'ambiente.
3. L'interazione fra geni e ambiente
111ini. I bambini paiono possedere la capacità innata di ordinare gli oggetti tassonomicamente quando viene loro preSl'ntata un'unica etichetta linguistica. Si tratta, in sostanza, di un ulteriore esempio della complessità intrinseca del cerV!'llo, complessità che viene determinata dagli stimoli ambientali. Questi parrebbero quindi avere un'influenza di I ipo formativo. La capacità innata di categorizzazione tassonomica implica inoltre tutta una serie di altre capacità rhe consentono processi inferenziali come, ad esempio, quello secondo cui le proprietà di un oggetto appartenen1e ad una categoria vengono riferite a tutti gli altri oggetti inclusi in essa. L'acquisizione di maggiori informazioni in merito al significato delle parole o alla natura scientifica dell'oggetto perfeziona le categorie; i nuovi dati vengono elaborati mediante i parametri delle strutture di categoria preesistenti: in questo senso a livello teorico, l' «apprendimenlo limitato» è simile alla selezione che si verifica a livello immunologico.
Lo sviluppo della personalità Apprendere una lingua, per quanto sia un compito complesso, è più facile che stabilire se la teoria della selezione influenzi la personalità. Quest'ultima pervade interamenlc la nostra coscienza ed è tanto soggetta all'ambiente da r!'ndere poco probabile tale ipotesi; vi sono tuttavia dati che paiono corroborarla, anche qualora si considerino i fenomeni più importanti dei cosiddetti periodi critici e/o sensibili. Molti degli studi sulla personalità condotti su neonati e bambini hanno valutato il temperamento. Al di là delle differenze specifiche, le teorie avanzate in proposito considerano in genere il temperamento come la somma di modalità comportamentali, reattività, emotività, livello di at1 ività, socievolezza e impulsività. Tali ricerche indicano in sostanza che le caratteristiche del temperamento appaiono nelle prime fasi dello sviluppo, che sono relativamente stabili nel tempo e che sono ereditabili. A causa di questa stabilità, alcuni ricercatori hanno concluso che il temperamento può essere considerato la base della personalità che il soggetto presenterà in futuro. Studi particolarmente interessanti sono stati condotti sulle differenze razziali/culturali in rapporto al temperamento. Aooe del ltllilJaa&Jo verba· le. mentre non sono 1n:eressate la procwione vt!fba'e e la compre!\Sione e produzione di
no comp1omesse afYJle la let:ura e la SClciderato uno dei migliori scrit- nica università per sordi al mondo, la Gal'..?.r toM scentifici ""' mondo. Nel testo Vedere vo- det University, nel marzo 1988. Egli si resecmci (1990) QI.·•..,. S..Cks indaga il mondo dei non to che il mondo della sordità poteva far :u::e udenti. Qui, oodle gramma· tica gene~1vo-1rastorm.u10Nle. ~ wia :eo11a for.dala dal ltngui\ta statunitense Noam C~OOISl'
,..,,, (Pri,~pm.. I928) 1113. I s;uant d. talento posstedc~o do!• supenc~ a cuanlD C• "' a5;>et!erebbe da pe~ con 1 •oro "1JO d!two ~che~ co·r.. due p-nc:..>ss• in stn.-ru n:ercipend•t!ffil!!l'.O »J IJ bJ
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amboc!.l11) Gio sr 0.,m· C~ competenze di calcolo ·'"&Jfed~ll'
C1ZteYOie• e al lrianQOICI •d·spe!ID50•. Si è ~'S!Ono.
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_,menb dimosnfD chi> i,...,....,• 12 lllal m llf«1o di pwcepre g/1 es1em1edimeltM•1n cc.n A.tun.
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:e l -tl.l Il r.eonato ncooosce 1a madre 1n ql.1'1n:o es-
A l:\/l"lk> di percenooe V•SIVd, bamb·n· Cli !4
rr:es: s1SlerT'al1 su un •30 sso v1s1V1J• {ta'!Olo cost1tu1lo a.i un piano di legno c~e ~ae con un poano tras.pa~te. creando ~n··i'us.o ne d• proloooi!A CO'l'P. '.;e tenn1n~) nori
li Ololl10
d'apposg•O
.iva'llllro. a'lChe se 1r.vrta:i
dalla voce mall!ma, e giA a oue ITll!S• se esoo•11\l'S&;i cadu:it. p:rie de' l;a'.!Ilo Cd'ClilCO. seiino ctic MtlnO sere parla~le viS.:Va'l'1e'lle il peiirolo Gi.ì r>el'e prime~ ci Anche gii odo•1 ...engcoo peicepi11· flt!QO.lli vita è pl.Jo:.1 eccellono in compiti c11C r..01·1,\.i~r.') 1 J:.Jr'",:(,.Jn, mentre hanno d"f.cc· t.~ C0'11n~v.rrJ.1 .. :;-·1 i.--·ù complesse. UsarCJ I.a: !••cr11C-J C!.:I J nsctarua magnetica funz :.:···11'~ ç-.:t rre.·,y;:,re 1·a~1" ·.:.cerebrale di alcur1 :r.ct:-
vidui autistici mentre eseguivano esercizi d1 rn..~ moria che riguardavano le lettere dell'all.1~ to, " i: n effetti notato che, a differenza d«1 "-'!!getti C• rnntrollo, i pazienti hanno pres•,0L1l:J un'"!h·1df.ione maggiore nell'emisfero dc'òlro (d" g..-s.tJSce le forme e le informazioni .,,,,,-d e m1rcc(: nell'emisfero sinistro (che no·rr.. ilmeo?.: s· occupa dell'elaborazione delle 'e::>, per cui un input pre-
(Ce D). Alcune ricerche hanno dimostratn che
nel topo entrambi gli emisferi possono percepire ~ differenze: le migliori prestazioni del topo fanno pensare che alcune di queste capacità
siano sfare perse nel corso dell'evoluzione. Nuove capacità potrebbero avere soppiantato le precedenti, in una strenua competizione per lo spazio neuronale disponibile.
291
LA MENTE
L:accessibilità a eventi della memoria
L:apriorismo nel rapporto causa-effetto
292
sentato in precedenza esercita un'influenza enorme sul giudizio finale. Gli psicologi Lee Rosse Richard Nisbett, che hanno studiato a fondo le credenze, hanno di recente cercato di spiegare la tendenza dell'uomo a utilizzare una serie di informazioni piuttosto che un'altra in funzione dei bias che alcuni soggetti impiegano al fine di crearsi una credenza. Essi riguardano la disponibilità di informazioni nel momento in cui un individuo effettua inferenze causali e i fattori che potrebbero influenzare la disponibilità di alcune informazioni, Come già citato in ordine alle indagini sul sistema dell'interprete, le credenze verrebbero, a quanto pare, elaborate in base alle esperienze immediate. La disponibilità dei dati per il sistema interpretativo dipend(• dalla frequenza e dalla probabilità dell'accessibilità di determinati eventi alla memoria. li fatto che molti fattori possano influenzare la rilevanza di un evento può, tuttavia, far sì che le informazioni disponibili risultino fuorvianti. Alcuni anni fa Amos T versky e Daniel Kahneman hanno condotto u 11 esperimento in cui hanno chiesto ai soggetti di valutare se, in inglese, i termini inizianti per R o K siano più frequenti di quelli in cui tali consonanti appaiono come terza lettera, riportando che questi avevano puntualmente ed erronea· mente optato per la prima soluzione. Secondo gli autori cii> sarebbe attribuibile al fatto che i soggetti ritengono sia piì1 semplice produrre un elenco di termini inizianti con le con sonanti in questione che quello dei termini con le medesiml' lettere in terza posizione. La credenza in ordine alla frequenza delle parole è stata, in questo caso, influenzata dal tipo cli recupero (owero, migliore o peggiore) delle stesse dalla mc moria. Su scala più vasta, tale dato suggerisce che la tendenza a ricercare prove che confermino una credenza è probabilmente dovuta al fatto che risulta più semplice pensare a una prova che corrobori piuttosto che a una che invalidi. Fra gli altri fattori che paiono influenzare la capacità di in ferire relazioni causali vi sono il tipo di affinità fra una dl' terminata causa e l'effetto da spiegare e il fatto che un dato evento può avere un'unica causa appropriata. Come Nisbct I e Ross hanno sottolineato «l'uomo ha una forte concezioni· aprioristica dei tipi di cause che si correlano con particolari effetti, e il criterio dell'affinità ha spesso un'incidenza considerevole in proposito». Questo criterio appare owio in n" !azione al pensiero magico di alcune culture. In medicina, ad esempio, si ritiene talora che gli agenti terapeutici presenti· no affinità con le proprietà di una malattia o che abbiano pro
6. La selezione e la mente
prietà opposte a quelle della malattia. Presso determinate cultrattata con un preparato ricavato da una scimmia i cui movimenti sembrino epilettici. Anche se la relazione causa-effetto non è reale, la correlazione risulta magl(iorrnente accettabile data la tendenza a presumere che causa ed effetto siano affini. La capacità che l'uomo ha di attenersi alle proprie creden1.e in presenza di informazioni disorientanti è sorprendente. In uno studio i risultati di due presunte indagini sull'effetto deterrente della pena di morte sono stati presentati a un campione di soggetti. Essi avevano precedentemente espresso la loro opinione in merito all'efficacia di quest'ultima. L'esperimento prevedeva che un gruppo di soggetti fosse informato, dapprima, dei risultati e dei metodi di un'indagine empirica che corroborava le sue credenze e, in seguito, di quelli di uno studio che riportava conclusioni opposte. Il secondo campione è stato, viceversa, informato dapprima del lavoro che esprimeva la tesi contraria e, quindi, di quello che sosteneva la stessa sua teoria. Si è così osservato che la credenza iniziale dei soggetti è stata rafforzata, se il primo studio la sosteneva, e che è stata scarsamente influenzata, se il primo studio la osteggiava. L'uomo valuta chiaramente le prove riguardanti una credenza radicata in modo tale da mantenerne la validità ed è più facilmente indotto a screditare la metodologia che le proprie credenze. L'essere umano, con la sua marcata tendenza a creare e a mantenere le credenze, produce rapidamente spiegazioni causali di eventi e ricerca attivamente, richiama alla mente e interpreta le prove secondo una modalità che rafforzi le sue credenze. Questa tendenza, definita da Nisbett e Ross «perseveranza della credenza», è stata riscontrata anche in circostanze in cui tali spiegazioni causali non hanno alcun fondamento empirico. Sulla scia dei lavori precedentemente 1Jubblicati sulla formazione delle impressioni, lo studio ditali ricercatori suggerisce che l'uomo tende a considerare in maniera asimmetrica l'evidenza che riguarda una determinata credenza. In altre parole, attribuisce una credibilità eccessiva alle prove che corroborano una teoria radicata e tende a screditare quelle che, viceversa, la contestano. Quando elabora una nuova credenza, egli si basa soprattutto sulle inl"orrnazioni iniziali, che ha impiegato per strutturare la teoria; quando si è formata, la credenza risulta resistente nei conrronti di eventuali variazioni dettate dalla presenza di nuove informazioni. i ure l'epilessia viene
Credenze e informazioni disorientanti
La perseveranza della credenza
293
LA MENTE
Processi razionali e credenze originarie
294
l n conclusione, i processi di selezione paiono aver identificato, nell'arco di milioni di anni, le reti cerebrali che conferiscono alla specie umana informazioni determinanti in merito a più questioni. Gli studi condotti sui processi percettivi fondamentali riportano che la mente giovane viene posta nelle condizioni di interagire con la natura del mondo fisico. Le inferenze automatiche riguardanti il mondo sensoriale sono certamente utili per molte specie. Questo sistema iniziale, di per sé fondamentale, nel momento in cui genera principi percettivi difficilmente violabili, sembra predisporre il terreno per i meccanismi inferenziali superiori, peculiari della nostra specie. Quando il sistema dell'interprete opera su eventi più complessi, le ipotesi e le credenze elaborate in ordine al mondo sembrano anch'esse resistenti a eventuali cambiamenti. Anche se le affinità sono considerevoli, la proprietà peculiare dell'uomo - i processi razionali - può talora prevalere sulle credere originarie: ciò accade di rado, ma, quando succede, questa è per l'uomo la migliore conquista. IMICHAEL s. GAZZANIGA]
CAPITOLO 7
Dipendenze, compulsione e teoria della selezione Generalmente si ritiene che gran parte dei comportamenti compulsivi abbiano una componente di origine biologica, mentre sarebbe poco opportuno cercare spiegazioni di natura essenzialmente psicologica allo sviluppo di compulsioni e dipendenze.
I
mmaginiamo il pronto soccorso del Bellevue Hospital di New York, d'estate, in un afoso sabato sera, dove si concentrano tutti i problemi più scottanti della città. Persone accalcate nei corridoi, alcuni malati di AIDS in fase terminale, altri colpiti da ictus, altri ancora con un arto fratturato. All'improvviso fa capolino un ragazzo, letteralmente Fuori di senno a causa della droga. Infuriato per qualche motivo, pieno d'alcol e di PCP (fenciclidina) il giovane assale tutti i pazienti, come un'ape impazzita; il personale ha già raggiunto livelli di stress intollerabili. Il tossicodipendente l'inisce per monopolizzare la situazione e tutti coloro che sono lì a prestare assistenza accusano, incolleriti, la società che in certo qual modo permette che ciò avvenga. La malattia è la malattia, ma il consumo di droga è l'assunzione volontaria di sostanze nocive e deve essere, pertanto, impedito. La nostra specie non si è evoluta a questo scopo. In linea generale gran parte dei comportamenti compulsivi ha, a quanto si ritiene, una componente biologica. Numerose dipendenze potrebbero in effetti essere manifestazioni di un fattore biologico o di altri disturbi che stimolano il soggetto a utilizzare sostanze o a fare esperienze che allevino un particolare stato psicologico. È tuttavia inopportuno cercare spiegazioni di natura essenzialmente psicologica in ordine alla ragione per cui un individuo sviluppa dipendenze o compulsioni. A quanto pare, i soggetti che presentano un substrato biologico peculiare e complesso vengono selezionati e cadono vittime di certi contesti ambientali. Questo quadro, peraltro molto comune, ben si presta allo spettacolo televisivo, pur fra le proteste del vasto pubblico. Gli stupefacenti che generano dipendenza rappresentano l'argomentazione più valida di quanti sono con-
Alcune dipendenze,
fra cui quella dal fumo di tabacco, possono essere indotte anche da fattori biologici e non si possono spiegare ricorrendo soltanto u motivi
psicologici e ambientali, carne molti creàono.
295
LA MENTE
vinti che l'ambiente possa influenzare e rovinare molte vite umane. In base a questo presupposto, una volta esposto a tali sostanze, un soggetto perfettamente sano può andare incontro alla distruzione. L'ambiente esercita un enorme potere e la formazione rappresenta la regola. A questo riguardo la teoria della selezione non ha nulla da dire, se non che quello descritto è l'atteggiamento prevalente nei confronti del problema e di altri comportamenti prodotti da un adattamento inadeguato. Nell'affrontare questi ultimi, gli evoluzionisti hanno adottato due approcci differenti: i sociobiologi, secondo i quali ogni comportamento umano, compreso quello attuale, è adattativo, conformemente alla tesi di Darwin, hanno la necessit~ di spiegare fenomeni quali la tossicodipendenza e l'omosessualità, dal momento che non condividono il presupposto per cui l'adattamento debba «garantire la massima adeguatezza globale possibile». Ogni azione compiuta da un organismo d('ve essere, in sostanza, spiegata in termini genetici. Tale visione, per quanto diffusa, è però, a mio parere, notevolmente sbagliata. I fautori della teoria della selezione che, viceversa, sostengono la tesi della psicologia evoluzionistica, ritengono eh(· la selezione naturale non abbia voluto o potuto fare in mo-
.,,... . ,..r"""' ...
--.-
La specie Homo sapiens sapiens è riuscita a imporsi
perché, grazie alle sue funzioni cognitive, è stata capace
di adattarsi anche ad ambienti inadatti alle sue risorse biologiche e a sviluppare risposte agli stinwli estcmi
in grado di modificare l'ambiente.
296
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....
7. Dipendenze, compulsione e teoria della selezione
do che tutti i tipi di comportamento fossero adattativi. In quest'ottica la mente non sarebbe in grado di prevedere tutti gli stimoli ambientali né nel presente né nel futuro, ma evolverebbe per poter rispondere a segnali finalizzati, atti presumibilmente, ad aumentare l'adeguatezza in quello che è stato definito «ambiente della capacità adattativa evoluzionistica». Essa si sarebbe quindi evoluta approssimativamente alcune centinaia di migliaia di anni fa, quando l'uomo viveva di caccia e dei prodotti della natura, non negli ultimi diecimila anni, in cui scoprì l'agricoltura, la religione, la guerra e altri fenomeni della civilizzazione. In poche parole, le nostre risposte a determinati stimoli sono state selezionate per aumentare la nostra adeguatezza in un ambiente completamente diverso da quello attuale, in cui a ogni angolo di strada si trova uno spacciatore. Ricorrendo a questo approccio, credo possiamo comprendere maggiormente sia la forza sia i limiti biologici di numerosi comportamenti dovuti a uno scarso adattamento. Ad esempio, noi amiamo i cibi dolci; nell'epoca dell'ambiente della capacità adattativa evoluzionistica, questi erano rappresentati dalla frutta matura, un alimento salutare per l'uomo. Poi, un centinaio di anni fa, qualcuno inventò i dolci e. da quel momento, molti preferiscono uno snack a un
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297
LA MENTE
L'alimentazione
dell'uomo è molto cambiata nell'ultimo secolo anche per l'introduzione nella dieta di moltissimi
dolciumi: questi cambiamenti non
corrispondono alle necessità metaboliche, così come si sono
evolute nella storia dell'uomo.
grappolo d'uva, scelta, questa, che non garantisce la massima adeguatezza possibile e che risulta, pertanto, meno adattativa, Daiwin lo avrebbe previsto: non siamo stati selezionai i per rispondere direttamente ali' adeguatezza; i nostri geni non avrebbero mai potuto essere preparati per i dolciumi né pn•disposti per un nostro adattamento alla carie dentaria. Siamo stati selezionati solo per apprezzare i cibi dolci; se il sistem:1 è stato raggirato, la responsabile è la tecnologia moderna. Consideriamo, come ulteriore esempio, il fatto che nel· l'ambiente della capacità adattativa evoluzionistica si sono opportunamente sviluppati gli stimoli al processo riproduttivo, miranti, come la propensione per gli alimenti dolci, ad aumentare l'adeguatezza dei primitivi. Gli stimoli sessuali sono oggi sfruttati ossessivamente, nell'ambito dell11 società moderna, per ricavarne profitti ovvero la ricerca dl'I° massimo piacere, con evidente distacco dalle finalità originarie. In base ai principi darwiniani questo moderno approccio al piacere dei sensi dovrebbe essere neutrale m·i confronti dell'adeguatezza oppure diminuirla. Mancando infatti le originarie finalità adattative, gli uomini d'oggi, rispondendo sproporzionatamente a questi stimoli, rischiano di esserne sopraffatti. Esiste però un altro, singolare aspetto della reazione degli uomini moderni alle tecnologie del piacere: quasi tutti le usano con moderazione, senza cadere nella dipendenza. La ma~298
7. Dipendenze, compulsione e teoria della selezione
l\ior parte dei soggetti non va in giro in preda alla follia, viti ima della soddisfazione che trae da tali tecnologie «a fini di lucro». Perché? La complessa questione delle dipendenze venne studiata già in epoca aristotelica; pur tuttavia, solo di ret·ente i ricercatori hanno iniziato a valutarla scientificamente. In passato le conseguenze fisiche della dipendenza, ad 1·sempio, dall'alcol, sono state oggetto di vivaci polemiche: sel·ondo alcuni il soggetto dipendente va considerato come un individuo affetto dal problema dell'alcolismo e, nel contempo, da quelli della tolleranza, dell'allontanamento patologico dalla realtà esterna e dall'incapacità di astenersi, secondo altri tale definizione deve essere resa più specifica alla luce del fati o che la dipendenza è un pattern comportamentale compulsivo secondo il quale un individuo si sente spinto a ricerI BAMBINI E IL PRINCIPIO DI PIACERE un'a:t~.
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Nella pNra 1nf,mi·a. SC(U'jo fo.:1C'.l. 1! llJ'TI·
comp·omesso.
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/biJ.-nbfm. Clt:SCPnOO, com~ cl>r:~~ 1()fer.,.n:~ tJel/.J ,..~ou..,,.,,,
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"°"'""""e~'"'302
I
7. Dipendenze, compulsione e teoria della selezione
durre questi ultimi alla ribellione: si trattava, owiamente di 11n ragionamento totalmente infondato, che i bianchi impiegavano a scopo repressivo. La paura della droga e dei suoi l'ffetti sulle minoranze etniche ha da sempre animato la lotta al suo consumo negli Stati Uniti (anche se in passato le dassi medio e alto borghesi ne sfruttavano spesso i benefici per aumentare la produttività dei lavoratori loro dipendenti). I.a varietà di approcci del popolo americano alla droga è stata ulteriormente aumentata dai deboli tentativi, effettuati nellu prima metà di questo secolo, di controllare il comportamento. Solo dopo il 1900 vennero in effetti elaborate leprime norme federali al riguardo. I,a lotta contro lo spaccio e l'uso della droga è continuata si110 ad oggi sia negli USA sia in Europa e in altri paesi del mondo con varie distinzioni nel corso del tempo e nei diversi pae~i: distinzioni hanno riguardato spaccio o uso personale, dro1\he «pesanti» e droghe «leggere». C'è però da chiedersi setak· lotta sia condotta con determinazione ed efficienza, dato d1e il mercato delle droghe è pressoché stabile, se non in aumento. Gli USA sono il paese di maggiore domanda e uso di stupefacenti: le statistiche più recenti indicano un con•,11mo annuo di 260 tonnellate di cocaina e di 13 di eroina. Dagli inizi del 2000 la politica americana antidroga ha però 1·olpito prevalentemente il consumo di cannabis con un aumento più che duplicato di arresti per uso o traffico di dro11hc leggere, il che potrebbe spiegarsi con i cambiamenti di !lusso di traffico delle droghe, cui sono notoriamente legati 1•normi interessi economici e di scambio. Attualmente, in lta1111 (ma anche in Europa), l'abuso di cocaina è ai primi po•,t i, dopo quello di alcol e cannabis, perché la sensibile dilllinuzione dei prezzi ha portato a un'estensione sia delle reti clandestine di distribuzione sia delle fasce sociali che ne I.inno uso, in cui sono aumentati i giovanissimi.
Droghe legali e illegali
I ,a chimica del cervello e le ricompense psicologiche I t• sostanze stupefacenti agiscono sul cervello, potenziandoo diminuendone determinate reazioni, a seconda della lo111 composizione: gli stimolanti determinano uno stato di ec' 1tabilità e di vigilanza, i depressivi inducono rilassamento e 111rn sensazione di benessere. Il cervello è predisposto per tali 1ostanze chimiche: le assimila, le elabora e le elimina in bre"' tempo grazie a meccanismi cellulari specifici. Questi ul111•
Le reazioni del cervello agli stupefacenti
303
LA MENTE
Il consumo di cocaina (nella foto alcune foglie di coca) provoca un 'intensa eccitazione
del sistema nervoso centrale con interessamento
delle aree motorie e della sfera psichica. Si hanno inoltre allucinazioni e talora manifestazioni
deliranti.
timi sono comuni a tutti gli uomini: ogni giorno infatti utili1.· ziamo gli stessi sistemi per gestire la nostra vita psicologica. L'uomo assume quasi tutti i preparati psicoattivi per il Io. ro effetto gratificante a livello psicologico: se si sente sta11· co e apatico, fa uso di stimolanti, che agiscono sulle ar('t' cerebrali capaci attivare la mente, il che produce una S('ll sazione di ricompensa. Se è ansioso, sostanze differenti, ''" me l'alcol, influenzano altre aree cerebrali, capaci di caus;1 re inibizione, effetto, questo, anch'esso recepito come grn tificante. Pure nel caso in cui un soggetto in condizioni nor mali desideri provare sensazioni psicologicamente piacl'v, ossia il 2,6%, una percentuale che
Il consumo di alcolici tra i giovani europei
Stupefacenti e tossicodipendenza
305
LA MENTE
continua a comportare una notevole preoccupazione socia· le. Fortunatamente, nei più, l'istinto della moderazione è una delle caratteristiche principali della risposta soggettiva all11 disponibilità di sostanze stupefacenti: gran parte degli uo· mini dediti a una vita produttiva apprezza infatti le sens;1zioni di euforia, di riduzione dell'ansia e talora di disinihi· zione sociale.
La tossicodipendenza e la teoria della selezione Le endorfine
La predisposizione genetica ad alcune sostanze
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li cervello dei Vertebrati è indubbiamente dotato di meccani smi capaci di alleviare le sensazioni dolorifiche: recettori spv ciali disseminati nell'intera struttura rispondono a oppiacei pro dotti dall'organismo stesso, chiamati «endorfine». Dato che ~li animali possono inoltre sentirsi in ansia, depressi, stanchi e lri sti, sono stati elaborati altri sistemi di recettori; all'interno d1·I loro corpo vengono, tra l'altro, prodotte ulteriori sostanze chi miche capaci di modulare questi stati d'animo. È facile sup· porre che i processi di selezione abbiano creato tali sistemi m•I vari tipi di cervello; grazie a essi la vita risulta decisamenl" migliore. Visto che gli effetti dei sistemi descritti sono media ti dai recettori cerebrali e che il numero di questi ultimi vii• ne stabilito geneticamente, è ragionevole ritenere che sin la percentuale di recettori sia il loro meccanismo di azione sia no variabili. Tutti gli stati d'animo riflettono l'attività e la va rianza dei recettori; eventuali disturbi del sistema hanno, co me ovvio, conseguenze notevoli sul comportamento. Ciò suggerisce che una percentuale limitata di soggetti abhi11 determinati sottosistemi cerebrali che rispondono a partirn lari stimoli in modo che essi non possano astenersi dal co11 sumare quantità eccessive di date sostanze: si tratta della t1•sl della «predisposizione geneticamente controllata a certi tipi i.I! sostanze». In alcuni casi, tuttavia, il cervello potrebbe eSS('l'l' stimolato da tratti ereditari della personalità, che portano 1111 individuo a usare la droga a scopo di sollievo: questa è la !('o ria secondo la quale si agisce per suggestione connaturata. Entrambi gli approcci partono dal presupposto che un fai tare genetico spinga un soggetto a fare uso di droghe e chi', nel contempo, quest'ultimo riconosca che non dovrebbe n~i re in tal modo. La suddetta combinazione di fatti determi na sovente reazioni psicologiche considerevoli, quali senso di colpa e perdita della stima personale, che aumentano taloru l'ansia e, di conseguenza, facilitano la ricaduta nella dipl'll
7. Dipendenze, compulsione e teoria della selezione
Jenza. In base ai principi della selezione il tasso di recidiva l', in tale caso, elevato. A quanto si ritiene, numerosi fattori psicosociali e culturnli influenzano la scatola nera biologica, potenziando o inibendo la vulnerabilità alla dipendenza: fra questi si ricordano la disponibilità di droghe, l'accettabilità del loro uso (in una data cultura o in un gruppo), la propensione a rischiare e le proprietà sociorinforzanti degli stupefacenti. L'interazione fra componenti genetiche e componenti biologiche, ADOLESCENZA E RISCHIO l'Jjr.llJscenza viene definit.1 cn pe•i::.~0 01 r· · Kh o non solo fisio!ot::X:o. rra ~:le nlli;r,1 rt!cessdrio. Il cambiamt:nto 'li m'T'ag ne d 5SO cor:":i.egllC'1~1 6 gu~a in stato Cl• et;
t:'l"nd. m.1 ~~·:ah co . . C'ddef.Jh .J hs.(.h o Jn~-s~uJ
1 n.:n p1c:(·lt1 è 1rccdt:""t1
sp::rhv. cac.sat1 Ci11 a p·a: ca d· 5P"'I ~tremi 11 la""1o cli anJll!-J de1 cc.~lo:r" o eco, eo'lo porre l'ao:P.11:0 dfll·Ché r.bnUMP • esst'fe uoo de• pttj 1mpottar.t1 ft~·ci fPonc1 v1..en!J.
U
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LA MENTE
a livello sinaptico della serotonina, neurotrasmettitore attivo nei gangli basali. Pare, dunque, sempre più chiaro che i disturbi ossessivocompulsivi hanno un'origine biologica e che possono essere trattati farmacologicamente. Questi dati hanno, tuttavia, rilevanza per comportamenti compulsivi come il sesso e il gioco d'azzardo? Secondo alcuni studiosi in determinati comportamenti quali il sesso, il gioco d'azzardo, il consumo di alcol, il tabagismo, l'assunzione di cibo e di droghe vi sono alcuni aspetti compulsivi; secondo altri, tuttavia, ciò che la società giudica compulsivo o anomalo è semplicemente al di fuori dei limiti della norma.
L'ipersessualità !!evoluzione del concetto di sessualità disturbata
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Esistono molti termini per descrivere la «pena» inflitta a coloro che indulgono a un comportamento sessuale inappropriato o eccessivo: ninfomania, dongiovannismo, ipersessualità, per citarne alcuni. I soggetti affetti da tali problemi mettono in atto comportamenti che nella nostra cultura non sono considerati normali come, ad esempio, una promiscuità eccessiva con partner arbitrari o inadeguati. Alcuni ricercatori sostengono che questi soggetti sono stati classificati come «ipersessuali» semplicemente in base ai valori della nostra cultura, della nostra epoca e dei terapisti. L'omosessualità e i comportamenti sessuali tradizionalmente al di fuori della norma erano considerati disturbi sessuali nell'edizione del 1952 del Diagnostic and Statistica/ Manual of Menta! Disorder (DSM-1); gli autori del manuale sostenevano, tra laltro, che la società giudica coloro che• svolgono attività al fuori degli standard. Il concetto di sesso come dipendenza è stato elaborato dai membri della Alcolisti Anonimi, che hanno applicato le 1/. fasi per il recupero al comportamento sessuale, dando origine all'associazione Sesso e Amore Dipendenti Anonimi. In quest'ottica sono stati definiti tre livelli di sessodipendenza progressivamente più gravi: la promiscuità, la pornografiu e fenomeni analoghi; lesibizionismo e il voyeurismo; lo stupro, l'incesto e le molestie ai bambini. Chi considera il sesso una dipendenza asserisce che la solitudine, la scarsa stima di sé e l'ansia spingono un individuo a perdere il controllo del suo comportamento sessuale. 11 sesso offre, in sostan·· za, a tali soggetti un sollievo psichico temporaneo: è com~ricnre per l>f1 mco:.d"llSIOO psrllrn Cl de•1~f cal.-Ole //~de
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Sarebbe logico supporre che, a mano a mano che la scienza moderna formula teorie sempre più razionali in merito alla correlazione fra funzione cerebrale e comportamento, tali idee muoiano di una morte serena. Eppure, così non è. Non molti anni fa, nel 1982, Melford Spiro ha scritto un libro dedicato a una variante del complesso di Edipo, presente presso gli abitanti dell'isola di Trobriand. Nella vita di un ragazzo dell'isola la figura maschile rappresentativa non è il padre. ma il fratello della madre. Oltre che in questo contesto, Spiro identifica dappertutto manifestazioni del conflitto edipico. La teoria omonima «prevede» che l'uomo sia molto geloso della donna a cui è legato e che, contemporaneamente, desideri possedere quelle donne che sono già legate ad altri uomini. Secondo Spiro il desiderio frustrato di un figlio di avere un rapporto esclusivo con la propria madre alimenta un complesso di Edipo represso, il che determina un pattern che caratterizzerà tutti i rapporti futuri. Va da sé che questa previsione della rivalità maschile in campo sessuale trovi un suo fondamento; tuttavia, come sottolineato da Daly e Wilson, essa si awera pure per altri mammiferi ma335
LA MENTE
Il pregiudizio della famiglia come centro di violenza
Le indagini comportamentali sulla violenza
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schi, per le foche di sesso maschile come per i caproni. E i maschi competono sessualmente per ragioni che non hanno nulla a che vedere con il rapporto fra padre e figlio. Se le vecchie idee non scompaiono facilmente dal mondo scientifico, sono ancora più difficilmente rimovibili dalla psi che collettiva. I membri della nostra società ritengono tuttorn che i familiari si uccidano vicendevolmente e citano il nolo detto, secondo il quale è più sicuro stare da soli a Centrai Park alle tre del mattino che nella propria camera da letto. Lo stesso concetto viene espresso da Richard Gelles e da Murray Strauss, i famosi ricercatori che si occupano della violenza al· l'interno delle mura domestiche: «La famiglia è la sede pii1 frequente di tutte le forme di violenza, dagli schiaffi ai pl' staggi, alla tortura fino all'omicidio. Coloro che studiano il fr· nomeno dell'assassinio sanno perfettamente che le sue vii· time sono molto più frequentemente membri della stessa fa miglia che soggetti legati all'omicida da altri tipi di rapporti ... La violenza è tanto comune nell'ambito familiare che, rn me abbiamo affermato, rappresenta uno dei tratti tipici d\·l la famiglia, esattamente come l'affetto». Se questa tesi fosse corretta, l'omicidio risulterebbe ess