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venerdì 20 luglio 2018

Phineas Gage: quando la ragione viene meno per un danno al cervello




foto di Phineas Gage






La ragione come ogni cosa che compone la mente ha sempre basi biologiche. Possiamo essere non-riduzionisti quando vogliamo, ma se il nostro cervello viene danneggiato con tanto di lesioni, questo ha un impatto sulle nostre facoltà mentali e possiamo perdere determinate capacità. Anche nel caso della razionalità vale la stessa cosa. Un caso famoso nelle neuroscienze di qualcuno che, a seguito di lesioni, ha perso la capacità di ragionare, in particolare quella di pianificare il proprio futuro, è il caso Phineas Gage. Gage era un caposquadra di una impresa di costruzioni e aveva 25 anni quando è successo l'incidente che gli ha procurato una frattura al cervello. Stava lavorando con una sua squadra alla costruzione dei binari per una ferrovia. La ferrovia doveva arrivare nella città di Cavendish. Dal momento che il percorso è pieno di rocce, Gage, per poter costruire la ferrovia, decide di far saltare le rocce. Esegue la procedura in maniera meticolosa, ma è bastata una semplice distrazione e la carica gli è esplosa in viso. Dopo un botto si scopre che la testa di Gage è stata perforata da un palo che è entrato dal basso e ha danneggiato seriamente il lobo frontale del cervello. Viene portato via per essere curato da un medico, medico che si chiamava Harlow. Il medico era rimasto impressionato dal fatto che Gage riusciva ancora a parlare lucidamente, quindi apparentemente non manifestava nessun problema e la ferita al cervello, grazie alle sue cure, è guarita piuttosto in fretta. Anche se Gage a quel tempo poteva apparire a posto, in realtà non era così. Non era più la stessa persona di prima: era diventato una persona indisciplinata e insolente. Inoltre non era più in grado di programmare le sue azioni e quando definiva un piano per il suo futuro, tendeva sempre a mollarlo. Ogni sua scelta gli era svantaggiosa. Non aveva perso capacità fisiche o motorie, ma aveva dei seri danni alla propria ragione, soprattutto per quanto riguarda quella forma di razionalità rivolta alla pianificazione delle azioni. Gage ha perso il suo lavoro e ha incominciato a fare dei lavoretti saltuari che non riuscivano a renderlo autonomo. Ogni tanto li mollava o veniva cacciato via per carattere. Gage incomincia a bere, la sua vita peggiora, così come il suo stato di salute. Gage muore a soli 38 anni.



Cranio di Phineas Gage con sbarra




A quei tempi non era ancora molto avanzato il sapere delle neuroscienze sul funzionamento del cervello. Oggi è molto diverso: adesso un caso come quello di Gage è considerato un esempio di qualcuno che, a seguito di una lesione, ha perso capacità razionali e non semplicemente motorie. L'esempio di Gage mette in relazione la ragione con la biologia e mostra quanto può essere fragile uno dei migliori strumenti dell'essere umano, quella componente che, secondo Aristotele, costituiva l'essenza dell'uomo stesso. Un neuroscienziato che si è interessato molto del caso Gage, avendo riscontrato casi simili, è sicuramente Antonio Damasio. Il cranio di Gage è stato prelevato dalla tomba da parte dei parenti e poi consegnato al medico Harlow. Questo cranio è stato esposto all'università di Harvard nel Warren mediacal museum. Attraverso degli studi, con la riproduzione di un cervello tridimensionale simile a quello di Gage, è stata possibile per Hanna Damasio (moglie di Antonio Damasio) e altri suoi collaboratori, scoprire qual'era l'area precisa che è stata colpita dalla barra. La barra non ha colpito l'area di Broca, ma la regione prefrontale ventro-mediana. Antonio Damasio nella sua vita ha studiato casi simili a quelli di Gage e ha scoperto una particolare relazione tra la perdita della razionalità e quella delle emozioni, correlazione che lo ha portato a sostenere che non esista ragione senza emozioni, al contrario di quel che normalmente si pensa.

Il caso Gage è molto utile per comprendere la relazione esistente tra la razionalità e il cervello. Allo stesso tempo permette di capire quanto possa essere fragile quella capacità di giudizio a cui facciamo riferimento tutti i giorni e che consideriamo scontata, reputandola la componente essenziale dell'essere umano.

sabato 30 giugno 2018

Il cervello: come è fatto e come funziona











In questo articolo troverete tutte le basi necessarie per comprendere come è fatto e come funziona il cervello umano. In questo articolo parlerò della struttura del cervello e quindi delle basi per poter fare neuroscienze e neurofilosofia.

Visto che in filosofia oggi si studiano molto le neuroscienze, ho deciso di scrivere questo testo come introduzione allo studio del cervello. In questo articolo parlerò sia di come è fatto il cervello, sia di come funziona dal punto di vista chimico-elettrico. Quando si studia il cervello si ha a che fare con sistemi veramente complessi, se si tiene conto che nel cervello ci sono miliardi di neuroni tutti disposti in reti. Una cosa che stupisce molto, ad di là della complessità del cervello stesso, sta nel fatto che determinate funzioni del cervello dipendono da parti così minuscole e apparentemente insignificanti di esso.

Oggi per fare filosofia è sempre più richiesta una buona conoscenza delle neuroscienze e del cervello. La neurofilosofia e la filosofia in generale giocano un ruolo molto importante nelle scienze cognitive attuali. Basti pensare che i maggiori scienziati cognitivi attuali sono filosofi. Esempi di nomi famosi sono i seguenti: Paul Curchland, Patricia Curchland, Jerry Fodor, Daniel Dennett, David Chalmers, ecc. Può sembrare una storia che riguarda solamente la filosofia analitica, in quanto ha scelto la via sperimentale, ma oggi anche i continentali incominciano a seguire questa strada. Due esempi noti sono Catherine Malabou e Ray Brassier. La prima scrive sul tema della plasticità cerebrale, adottando una prospettiva hegeliana. Il secondo è a tutti gli effetti un lettore dei Curchland.

Prima di questo articolo ho pubblicato un articolo sul tema della la storia delle neuroscienze. La mia spiegazione sulla natura del cervello incomincia con la struttura del cranio. Il cranio costituisce la protezione esterna del cervello ed è importante conoscerlo perché dalle ossa del cranio prendono i nomi le varie parti principali in cui è diviso il cervello stesso. Il cranio fa parte dello scheletro assile ed è formato da 8 ossa. Tutte queste ossa sono connesse da articolazioni fibrose che prendono il nome di suture. Le ossa del cranio sono:

1 Un osso frontale: Questo osso è collocato sopra la fronte e corrisponde alla parte frontale del cervello.

2 Due ossa parietali: Queste ossa costituiscono la parte superiore del cranio e corrispondono alla parte parietale del cervello.

3 Due ossa temporali: Le ossa temporali sono ai lati sotto l'osso parietale e seguono gli zigomi. Anche queste ossa hanno un'area corrispettiva nel cervello con lo stesso nome.

4 Un osso occipitale: L'osso occipitale è collocato dietro ed è connesso con la sutura alle ossa temporali. Anche qui, a questo osso corrisponde l'area occipitale del cervello.

5 L'osso sfenoide: Questo osso è connesso con la sutura allo zigomo e all'osso frontale.

6 L'osso etmoide: Questo è l'osso che troviamo nel naso ed è costituito da una lamina cibrosa, una lamina verticale e due labirinti etmoidali. 

 

Chiaramente fanno parte della ossa facciali anche la mascella, la mandibola e gli zigomi, ma solitamente non sono incluse nel neurocranio.

Sotto il cranio sta un rivestimento fatto di membrane che ricoprono il sistema nervoso centrale: le meningi. Anche le meningi costituiscono un sistema di protezione per il cervello. Esse proteggono il cervello da sostanze tossiche e farmaci. Nelle meningi troviamo vari strati:

1 Dura madre: Un doppio strato che contiene i vasi venosi.

2 Aracnoide: In questo strato non ci sono vasi sanguigni ed è costituito dall'epitelio pavimentoso semplice, ossia uno strato sottile di cellule.

3 Pia madre: L'ultimo strato, molto sottile, il più vicino al cervello.

4 Spazio subaracnoideo: È uno spazio collocato tra l'aracnoide e la pia madre. In questo spazio scorre un liquido: il liquido cerebro spinale. Il liquido è prodotto dai plessi coriodei e svolge la funzione di bagnare e drenare il sistema nervoso centrale.




Sotto le meningi troviamo l'encefalo, di cui il cervello propriamente detto, ossia il cervelletto, costituisce solo una parte dell'insieme. Il cervello viene diviso in due parti: il telencefalo e il diencefalo. Il telencefalo costituisce la parte superiore dell'encefalo ed è composto da due emisferi, i quali sono divisi in diversi lobi che seguono i nomi delle ossa del cranio. Rispettivamente i lobi sono:

  1. Lobo frontale
  2. Lobo parietale
  3. Lobo occipitale
  4. Lobo temporale
  5. Lobo limbico
  6. Lobo dell'insula




Sotto il telencefalo è collocato il diencefalo. Importanti strutture del diencefalo sono:

  1. Il talamo
  2. L'epitalamo
  3. Il metatalamo
  4. L'ipotalamo
  5. Il subtalamo

Il telencefalo, come ho detto, è composto da due emisferi. Questo significa che per lobo esiste sempre un lobo destro e uno sinistro, per esempio un lobo frontale destro e un lobo frontale sinistro. Il primo lobo è il lobo frontale. Il lobo frontale è il più grande di tutti e quattro i lobi ed è situato nella parte anteriore del cervello. Questo lobo è separato dagli altri attraverso due scissure: la scissura di Silvio e la scissura di Rolando. Le scissure sono delle fenditure nell'organo che, nel caso del cervello, dividono i vari lobi. In questo caso la scissura di Silvio divide il lobo frontale da quello temporale, mentre la scissura di Rolando divide il lobo frontale da quello parietale. Davanti alla scissura di Rolando sta il solco precentrale. Da quest'ultimo partono due solchi orizzontali: il solco frontale superiore e il solco frontale inferiore. Questi due solchi separano tre circonvoluzioni: giro superiore frontale; giro medio frontale; giro inferiore frontale.

Nel lobo frontale troviamo una serie di aree con funzioni specifiche. Vicino alla scissura di Rolando sta l'area 4 di Brodmann, ossia l'area motrice primaria. Quest'area controlla l'esecuzione del movimento corporeo. Quindi questa è una delle aree che sono più coinvolte nell'esecuzione delle azioni. Di fronte a quest'area sta l'area premotoria o area 6 di Brodmann, ossia quell'area che è relativa alla pianificazione dell'azione. Viene quindi l'area 8, situata sopra il solco superiore frontale, della quale si dice che si attivi quando un soggetto è in stato di incertezza. L'area 9 o corteccia prefrontale dorsolaterale svolge funzioni correlate alla decisione, soprattutto in ambito morale, e alla memoria. Sopra il solco frontale inferiore, spostate molto nella parte anteriore del lobo frontale, stanno l'area 46 e l'area 10. Su queste due aree si sa poco. Probabilmente le aree più interessanti del lobo frontale sono quelle aree che stanno sotto il solco frontale inferiore, soprattutto la 44 e la 45. Queste aree sono parti dell'area di Broca. Un'area che, come ho detto nell'articolo precedente, riguarda l'aspetto sintattico del linguaggio, ossia la capacità di costruire frasi e pronunciare parole.






Il lobo parietale è diviso dal lobo frontale dalla scissura di Rolando, dal lobo temporale dalla scissura di Silvio e dal lobo occipitale tramite la scissura parietoccipitale. Subito dopo la scissura centrale o di Rolando nel lobo parietale sta il solco postcentrale. Tra questo solco e la scissura di Rolando è collocato il giro postcentrale. A partire dal solco postcentrale parte la scissura intraparietale che divide il lobo parietale in due aree: inferiore e superiore. La parte inferiore del lobo parietale è a sua volta divisa in due giri da un solco verticale: giro marginale e giro angolare. Nel giro postcentrale troviamo le prime tre aree del cervello (area 1, 2, 3 di Brodmann) che sono relative alla funzione del tatto. Le aree 5 e 7 vengono prima del solco postcentrale e svolgono diverse funzioni come la coordinazione visuale-motoria e il linguaggio. Nel giro marginale e nel giro angolare rispettivamente troviamo l'area 40 e l'area 39, le quali corrispondono a parti dell'area di Wernicke. L'area di Wernicke è associata al linguaggio, in particolare alla semantica, ossia alla comprensione del significato delle parole. 





 

Il lobo occipitale è diviso dal lobo parietale dalla scissura parietoccipitale, ma non è assolutamente separato da lobo temporale, invece. Nell'area occipitale troviamo due solchi orizzontali: solco occipitale superiore e solco occipitale inferiore. Questi due solchi dividono il lobo in tre parti: inferiore, medio, superiore. Le aree più importanti del lobo occipitale sono le aree visive (17, 18 ,19). La prima è l'area visiva primaria, la seconda l'area visiva secondaria, la terza l'area visiva terziaria. Il segnale ricevuto e giunto nell'area visiva primaria viene trasmesso alle altre due aree: secondaria e poi terziaria. 




 

Il lobo temporale sta sotto il lobo parietale e il lobo frontale. Esso è separato dagli altri due lobi tramite la scissura di Silvio. Più o meno paralleli alla scissura di Silvio stanno sotto il solco superiore temporale e il solco medio temporale. Tra la scissura di Silvio e il solco superiore temporale si trova il giro superiore temporale. Tra il solco superiore e quello medio sta il giro medio temporale. Mentre sotto il solco medio si trova il giro inferiore. Nelle aree 41 e 42, collocate sotto la scissura di Silvio, si trova la corteccia uditiva. 




Il lobo limbico costituisce una parte della corteccia cerebrale ed è connesso al sistema limbico. L'intero lobo limbico è divisibile in due: una parte anteriore, a cui appartiene il giro del cingolo, e una parte inferiore, a cui appartiene l'ippocampo. Il giro del cingolo o giro cingolato è situato sopra il corpo calloso e si attiva nel caso di percezione del pericolo. Una disfunzione di questa area è collegata alla presenza di malattie mentali come la schizofrenia o la paranoia. L'ippocampo, invece, concerne la memoria a lungo termine. Esso si divide in un destro e un sinistro. L'ippocampo destro concerne la memoria spaziale. L'ippocampo sinistro concerne la memoria verbale. Malattie della memoria come l'alzheimer, normalmente, coinvolgono quest'area. Nel sistema limbico è situata l'amigdala. L'amigdala è coinvolta nei processi emozionali. Essa si attiva in particolare nei riconoscimenti delle espressioni facciali e delle emozioni.


Il lobo dell'insula è collocato tra la corteccia temporale e la corteccia frontale. Il lobo è diviso in due : una parte anteriore e una posteriore. Inoltre sono presenti nel lobo tre scissure: una scissura circolare anteriore, una scissura circolare posteriore e una scissura circolare superiore. Il lobo dell'insula è correlato alla percezione del dolore, del calore e alle emozioni.

Questa, grosso modo, è l'intera struttura del telencefalo, ora passiamo al diencefalo. Il diencefalo è quella struttura che si trova sopra il tronco encefalico. Essa ha la forma di una piramide spezzata e al suo interno sta la cavità del terzo ventricolo. Nel diencefalo possono essere distinte due parti: ventrale e dorsale. Nella ventrale troviamo l'ipotalamo e il subtalamo. Nella dorsale troviamo il talamo, l'epitalamo e il metatalamo. Tra queste le più importanti strutture sono l'ipotalamo e il talamo. L'ipotalamo regola sonno, pressione e assunzione di cibo. Il talamo, invece, si occupa della raccolta, dell'elaborazione e dello smaltimento delle informazioni sensitive. Sotto il diencefalo sta il tronco encefalico. Il tronco encefalico è suddiviso in tre parti: mesencefalo, ponte e bulbo. Il tronco encefalico svolge funzioni di carattere vegetativo come la regolazione della respirazione, del sonno e della veglia, della frequenza cardiaca. Il mesencefalo è composto di tetto e tegmento, il tegmento svolge una funzione essenziale nel controllo dei movimenti degli occhi. Seguono al mesencefalo il ponte di Varolio e il bulbo.

Questa è la struttura generale di tutto ciò che troviamo nel cranio, ma è solo una descrizione anatomica, nel senso che ne elenca le parti e le funzioni. Quello che manca è una spiegazione di come funzioni il sistema cerebrale e, per poterlo capire, dobbiamo iniziare a studiare prima la struttura dei singoli neuroni. Il neurone riceve un input, elabora una certa informazione ed emette un output. Assieme al neurone troviamo le cellule gliali che sono cellule che hanno la funzione di nutrire e proteggere i neuroni. Si dice che svolgano anche un ruolo nella trasmissione dell'impulso elettrico, ma per il momento non ci sono maggiori informazioni. Il neurone è composto principalmente di quattro parti: dendriti, soma, assone, sinapsi. I dentriti sono delle diramazioni ai quali è collegato il soma che è un corpo cellulare. Dal soma si estende l'assone come un tubo lungo il quale scorre l'impulso elettrico che arriva fino alle sinapsi, le quali costituiscono delle terminazioni che comunicano con altri neuroni. In ordine l'impulso elettrico arriva prima ai dendriti, poi al soma, scorre lungo l'assone e arriva sino alle sinapsi. La velocità dell'impulso è di 100 metri al secondo, quindi un'alta velocità. L'assone del neurone è avvolto da una sostanza denominata mielina. La mielina protegge il neurone e permette all'impulso elettrico di propagarsi ancora più velocemente. Nell'assone mielinizzato l'impulso scorre velocemente perché riesce a passare a scatti da un nodo all'altro. Infatti tra un rivestimento di mielina e l'altro troviamo dei nodi di Ranvier che permettono all'impulso di passare da un nodo all'altro. Gli impulsi nel cervello sono tutti uguali, dunque non cambiano. L'unica cosa che cambia è l'intervallo. Se questo è breve la sensazione è più intensa, altrimenti sarà meno intesa. Il segnale viene trasmesso da un neurone all'altro attraverso le sinapsi. Esistono due tipi di sinapsi: membrana presinaptica e membrana postsinaptica. La membra presinaptica è del neurone che invia l'impulso, mentre quella postsinaptica è del neurone che riceve l'impulso. Inoltre le sinapsi possono essere chimiche oppure elettriche. Nelle sinapsi sono presenti delle giunzioni comunicanti che costituiscono delle connessioni intercellulari. Queste permettono di inviare l'impulso alla cellula postsinaptica. Nelle sinapsi chimiche non c'è contatto tra le due sinapsi. Ci sono, invece, delle fessure sinaptiche. In questo caso vengono rilasciate sostanze chimiche dalla membrana presinaptica che arrivano ai ricettori della membrana postsinaptica. I neurotrasmettitori, queste sostanze chimiche trasportano informazioni tra neuroni sono rilasciati con la fusione delle vescicole sinaptiche con la membrana presinaptica. Quando i neurotrasmettitori attivano i recettori della membrana postsinaptica si aprono i canali ionici, con il passaggio di ioni si determina un potenziale d'azione nel neurone ricevente.





Non tutti i neuroni sono uguali, ve ne sono di diversi tipi:

1) Neuroni unipolari: Hanno un solo assone.

2) Neuroni bipolari: Hanno un solo assone e un solo dendrite.

3) Neuroni multipolari: Hanno un solo assone e molteplici dendriti.

Inoltre i neuroni svolgono funzioni differenti. Esistono dei neuroni sentivi, che ricevono stimoli per via percettiva. Vi sono poi gli interneuroni, ossia dei neuroni di collegamento. Infine dei motoneuorni, i quali quali trasmettono gli stimoli alle fasce muscolari. La corteccia celebrale, la quale include la sostanza grigia, contiene una buona concentrazione di neuroni.