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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.

sabato 16 giugno 2018

La storia delle neuroscienze





Con questo articolo intendo incominciare ad addentrarmi nel tema delle neuroscienze. Incomincio con una piccola presentazione della storia delle neuroscienze dai tempi antichi sino ad oggi, cercando di ripercorrere almeno le tappe più importanti della loro storia, includendo anche alcuni filosofi che hanno preso attivamente parte in questa storia. Le neuroscienze hanno avuto sviluppi sorprendenti nell'ultimo secolo, grazie alle nuove tecnologie, ma le loro origini risalgono ai tempi dei greci.






Il primo protagonista della storia è Galeno. Galeno è un medico nato nel 129 a Pergamo (città dell'Asia minore). Questo medico ha svolto un ruolo cruciale nella storia delle neuroscienze, visto che i suoi principi erano ancora seguiti nel Rinascimento e per molti secoli è stata una delle figure di riferimento nello studio del cervello. Egli si è formato in medicina, ma anche in filosofia. Ha studiato, ad esempio, presso la scuola platonica e quella aristotelica, dalle quali il suo pensiero ha certamente subito un'influenza. Galeno è uno dei primi a collocare la mente nel cervello. Egli ha individuato, infatti, il cervello come sede della razionalità, il cuore come sede delle passioni e il fegato come sede dell'appetito. Due concetti importanti per comprendere le neuroscienze antiche e moderne sono lo spirito vitale e lo spirito animale. Il principio della vita, secondo Galeno, consiste nel pneuma. Il pneuma è una specie di soffio caldo. Secondo Galeno il cibo che mangiamo, giungendo al fegato, diventa sangue venoso e rimane impregnato dallo spirito naturale, il quale ha origine nel fegato. Il sangue, depurato dai polmoni, arriva al cuore. Una parte di esso, incontrando il pneuma, diventa spirito vitale. Lo spirito vitale ha origine nel cuore, si diffonde in tutto il corpo e lo rende vivo. Una parte di questo spirito arriva sino al cervello. Nel cervello si genera lo spirito animale, spirito che permette al cervello di funzionare. I nervi, secondo Galeno, sono attraversati dagli "umori", ossia da questi spiriti animali. Galeno sostiene che il cervello è diviso in camere o celle. Le camere del cervello sono tre: la prima camera è detta fantastica e riceve i dati dai cinque sensi; la seconda camera è detta razionale e si occupa della codificazione e della distinzione dei dati ricevuti; la terza camera è detta memoriale e svolge la funzione della ritenzione della traccia del ricordo. Le camere sono ordinate in questo modo: la prima camera corrisponde alla prima cavità del cervello, la seconda alla cavità intermedia e la terza alla cavità posteriore. Questo modello è rimasto valido per parecchi secoli, lungo tutto il medioevo e nel rinascimento. In particolare questo modello del cervello è stato impiegato da importati filosofi medioevali come Avicenna o Averroè. 




 

Il secondo protagonista della storia delle neuroscienze che qui inserisco è Cartesio. Cartesio nasce nel 1596 e muore nel 1650. Il modello di Galeno è stato un riferimento per lungo tempo e anche in Cartesio si trovano alcuni termini che provengono da quell'autore, termini come "spiriti animali" e "spiriti vitali". Vediamo però cosa ha detto Cartesio sul tema del cervello. Nel Discorso sul metodo Cartesio, nella quinta parte, incomincia a spiegare come funziona il corpo umano. In particolare parla della relazione tra il cervello e il cuore. Cartesio pensa che il cuore funzioni come una pompa che mette in circolazione il sangue in tutto il corpo. Il cuore è fonte e origine di calore, perciò se il calore è distribuito in tutto il corpo, è perché il cuore in quanto pompa lo distribuisce lui stesso mettendo il sangue in circolazione. Il cuore comunica anche con il cervello ed è dal cervello che si generano gli spiriti animali, i quali sono poi diffusi in tutti gli arti e i nervi. Cartesio ha il merito di aver definito un certo modo di pensare il corpo che è tipico della medicina occidentale: il corpo è una macchina. Anche il cervello è una macchina e questo modello è ancora un punto di riferimento importante nelle neuroscienze attuali, laddove oggi si discute molto dell'analogia tra il cervello e il computer. Cartesio non conosceva il computer, ma conosceva gli automi (macchine che sapevano ben riprodurre una serie di movimenti umani una volta che venivano caricate). Il corpo è una macchina, ma l'uomo non è una macchina, in quanto l'uomo ha un'anima. Cartesio è famoso per la sua concezione dualista. Secondo Cartesio esistono due tipi di sostanze: res cogitans; res extensa. La res cogitans è la sostanza pensante o lo spirito, mentre la res extensa è la sostanza estesa o la materia. Questa concezione dualistica ha dettato le coordinate del pensiero classico sul rapporto mente/corpo. Di solito si dice che la mente è interna, mentre il corpo esterno. Si dice anche che la mente è privata, nella misura in cui solo noi soli sappiamo cosa pensiamo e cosa accade in essa, mentre il corpo è pubblico perché possono vederlo tutti. Questo modo di pensare è tipicamente dualista ed è possibile rintracciarne l'origine in Cartesio. Cartesio pensa che l'anima sia il pilota e il corpo la sua nave, ma qual'è il timone? come fa la mente a comunicare con il corpo? Secondo Cartesio è la ghiandola pineale che permette la comunicazione dello spirito con il corpo. Questa ghiandola si trova al centro del cervello nell'epitalamo. Questa affermazione di Cartesio è interessante, sebbene non costituisca una teoria valida, perché è il frutto di studi che Cartesio ha fatto sul cervello. Cartesio, anche come filosofo, faceva anatomia, studiava attivamente la ghiandola come parte del cervello.



Mi muovo rapidamente nei secoli e designo come terzo protagonista della storia delle neuroscienze un medico italiano: Camillo Golgi. Camillo Golgi nasce nel 1843 e muore nel 1926. Egli ha dato importanti contributi all'istiologia. Golgi è importante per il suo metodo di colorazione delle cellule e per la scoperta dell'apparato reticolare. Golgi, combinando l'acido osmico, il bicromato di potassio e il nitrato di argento, ottenne una soluzione argentata attraverso la quale, colorando le parti interessante del cervello, riusciva a mettere ben in evidenza gli assoni e le varie cellule di una determinata zona cerebrale, facilitando in questo modo lo studio e l'osservazione del cervello stesso. È con questo metodo che Golgi scoprì l'apparato reticolare nel cervello. Parlare di reticoli significa parlare di reti, tuttavia la rete non è continua perché esistono cellule distinte: i neuroni. All'epoca Santiago Ramon y Cajal (1852-1934), medico e istologo spagnolo, aveva già costruito un avanzato modello sul neurone. Secondo questo modello il neurone è un corpo cellulare (soma) dal quale si espandono i dendriti da un lato e l'assone dall'altro. 

 

A partire dalla seconda metà dell'800' si sono delineate in neuroscienze due posizioni differenti: gli olisti e i funzionalisti. Un olista in ambito neuroscientifico è uno studioso che pensa che l'interno cervello sia coinvolto nell'adempimento di attività di carattere cognitivo. Un funzionalista, invece, crede che solo alcune aree del cervello si attivano nell'adempimento di attività di carattere cognitivo. Un olista nelle neuroscienze è sicuramente Sigmund Freud (1856-1939). Freud, in questo senso, costituisce il quinto protagonista della mia breve storia delle neuroscienze. Freud, all'inizio, credeva che l'inconscio facesse parte del cervello. In questa fase, ossia prima di abbandonare questa teoria, Freud scrive testi interessanti sul tema del cervello. Per esempio Freud scrive il Progetto di una psicologia, pubblicato postumo a partire dai testi che il collega Fliess aveva conservato. Nello scritto Freud indaga le origini del ricordo a partire dalla struttura del cervello. La struttura del cervello è a rete e in questa rete sono rintracciabili elementi distinti definiti con il nome di “neuroni”. Il neurone è composto dal soma, i dendriti, l'assone e le sinapsi. Lo stimolo che arriva dai dendriti, viene fatto scorrere lungo l'assone, fino ad arrivare alle sinapsi che sono sull'altra estremità. Secondo Freud il cervello è attraversato da una certa quantità di energia (Qn) che mano a mano si scarica, incontrando delle resistenze. Freud sostiene l'esistenza di tre tipologie di neuroni che chiama con le lettere greche: φ,ψ,ω. Il primo tipo di neuroni sono i neuroni permeabili, chiamati da Freud con la lettera φ. Freud sostiene che la funzione del sistema nervoso sia quella dello scaricamento, dunque il sistema nervoso tende all'inerzia. L'energia psichica che si scarica lungo i neuroni permeabili non incontra alcun ostacolo. Il secondo tipo di neuroni sono i neuroni impermeabili, chiamati da Freud con la lettera ψ. Questo tipo di neuroni offrono resistenza all'energia psichica che scorre nel sistema nervoso, trattenendo la Qn. È con questa forma di resistenza, ipotizzando barriere di contatto tra i neuroni, che Freud tenta di spiegare il funzionamento della memoria nel cervello. Freud ipotizza che la ritenzione della traccia funzioni a partire da energia cerebrale o psichica che viene trattenuta e che incontra una resistenza. Tuttavia non è la quantità che spiega la memoria, questa quantità deve diventare qualità, ossia deve diminuire quasi a diventare zero. Per questo Freud inserisce in più anche un terzo tipo di neuroni, chiamati con la lettera ω. Questo tipo di neuroni è molto più impermeabile del precedente e Freud ne fa uso anche per spiegare l'origine della coscienza. Freud non divide il cervello per aree, piuttosto egli distingue tre tipologie di neuroni.




Con gli studi sulle lesioni, notando che a ferite su certe zone del cervello corrispondevano deficit altrettanto particolari, la teoria olista del cervello è venuta decisamente meno, con il conseguente vantaggio per la teoria funzionalista. Torno indietro un po' di anni nel tempo per ritrovare le origini della teoria funzionale nella frenologia. Joseph Gall fu uno dei più importanti frenologi. Gall è il sesto protagonista della storia delle neuroscienze. Gall molto probabilmente ha portato la teoria funzionalista ad un livello abbastanza estremo, assegnando ad ogni singola porzione del cervello una funzione. Franz Joseph Gall nasce a Tiefenbrunn Baden il 9 marzo 1758 e muore a Montrouge il 22 agosto 1828. Secondo Gall il cervello è composto da un insieme di parti, ciascuna con la propria funzione. Gall studia il cranio e ne definisce una mappa per aree. A partire da questo studio del cranio individua le varie aree-funzionali. Dalla lettura del cranio e della sua conformazione si potevano dedurre le attitudini dei vari soggetti studiati. Il cervello è stato diviso da parte di Gall in ben 26 aree, ciascuna con degli scopi precisi. Gall fu il primo a pensare che il cervello fosse diviso in aree e che queste aree avessero scopi ben definiti. Oggi questo è confermato, tuttavia non si parla più di centri, ma di sistemi di parti interconnesse. In più Gall credeva che questi organi, o parti del cervello, avessero prestazioni differenti a seconda delle dimensioni e che le facoltà che dipendevano da queste fossero innate, ma queste idee non sono state confermate dalle neuroscienze attuali. La frenologia all'epoca ebbe un ampio utilizzo: Gall studiò i criminali, le conformazioni del loro cranio ed era certo di determinare perché fossero criminali dallo studio del cranio; allo stesso modo la frenologia veniva impiegata dai datori di lavoro per selezionare i candidati. 

 

L'ipotesi funzionalista è diventata nel tempo il modello di orientamento delle neuroscienze. Oggi abbiamo individuato almeno tutte quelle aree che riguardano la sensibilità o le funzioni motorie. Le aree visive, ad esempio, sono situate nel lobo occipitale. La parte più difficile delle neuroscienze riguarda lo studio delle facoltà superiori dell'uomo, quelle che, da quel che si sa, concernono la materia grigia. Una delle prime facoltà superiori dell'uomo che è stata studiata in neuroscienze è il linguaggio. Le neuroscienze così come le conosciamo oggi hanno alle spalle due grandi scienziati che si sono occupati dello studio del linguaggio nel cervello e hanno ottenuto importanti scoperte. Carl Wernicke (1848-1905) e Paul Broca (1824-1880) costituiscono il settimo e l'ottavo protagonista della storia delle neuroscienze. Wernicke e Broca sono diventanti due famosi neuroscienziati a seguito della scoperta di determinate e rispettive aree del cervello: l'area di Wernicke e l'area di Broca. L'area di Broca è situata nel lobo frontale del cervello. Broca ha constatato in un certo numero di pazienti che una lesione in quell'area provocava l'incapacità di pronunciare le parole, ossia andava a danneggiare la facoltà motoria relativa al linguaggio. Un caso famoso è quello del paziente “Tan”, chiamato così, proprio perché era l'unica parola che riusciva a pronunciare. Deficit di questo tipo sono chiamati normalmente in neuroscienze “afasie”. L'area di Wernicke, invece, è situata nel lobo temporale. Mentre i pazienti di Broca non sapevano pronunciare le parole, ma le comprendevano benissimo, nel caso di Wernicke l'afasia riguardava proprio la comprensione delle parole. Il soggetto che ha una afasia nell'area di Wernicke è perfettamente in grado di parlare, ma se gli chiedessimo di ripeterci quello che gli stiamo dicendo, egli presenterebbe difficoltà nel farlo. Dunque l'area di Broca è connessa con la sintassi, mentre quella di Wernicke con la semantica.

Siamo arrivati nel pieno novecento. Il nono e il decimo protagonista della storia delle neuroscienze sono Alan Lloyd Hodgkin (1914-1998) e Andrew Huxley (1917-2012). Entrambi hanno ricevuto premi nobel per le loro ricerche. I due neuroscienziati hanno spesso collaborato assieme arrivando ad importanti risultati sulla natura chimica del segnale nervoso. Lo studio dei due scienziati si è concentrato sul sistema nervoso dei calamari. Gli esperimenti effettuati sugli assoni dei calamari avevo lo scopo di studiare il fenomeno delle scariche elettriche del cervello. Visti i mezzi che esistevano all'epoca, serviva un lungo assone per poter compiere gli studi e i calamari tornavano utili proprio in questo. Infatti il calamaro possiede un solo neurone molto grande. Con le loro ricerche scoprirono l'importanza svolta dal potenziale di membrana, in quanto il segnale trasmesso nelle fibre nervose non consiste in altro che in una modificazione del potenziale. In questo modo si spiega il funzionamento del sistema nervoso a partire da scariche elettriche. Alan Lloyd Hodgkin e Andrew Huxley hanno inoltre ipotizzato l'esistenza di un canale ionico all'interno della membrana della cellula. L'esistenza di questo canale è stata confermata successivamente.

Con Wernicke e Broca parte lo studio delle facoltà superiori. All'inizio la ricerca si rivolgeva verso temi come il linguaggio, il pensiero e la razionalità. Tuttavia fenomeni come le emozioni e i sentimenti non erano ancora studiati nelle neuroscienze. Perché ciò avvenga bisogna aspettare due importanti neuroscienziati come Joseph LeDoux e Antonio Damasio. LeDoux, neuroscienziato contemporaneo nato nel 1949, dedica i suoi studi alle emozioni e crede che le emozioni dipendano da funzioni biologiche. Nel particolare riconosce una relazione esistente tra l'amigdala e le emozioni. Le emozioni, in questo senso, si hanno in conseguenza dell'attivazione dell'amigdala e sono del tutto inconsce. Un'emozione genera una reazione del corpo e solo in un secondo momento diventa emozione cosciente, nel senso che interviene la parte razionale sulla reazione emotiva. Antonio Damasio, neuroscienziato portoghese, anche lui contemporaneo, è famoso per i suoi studi e le sue ricerche sulle emozioni. In qualità di neuroscienziato si è interessato molto della filosofia moderna (Cartesio e Spinoza) e della filosofia contemporanea (i Curchland, Daniel Dennett, ecc.). Damasio ha scritto un libro famoso che si intitola: L'errore di Cartesio. In questo scritto egli mostra come una serie di pazienti da lui studiati, i quali avevano subito una lesione al lobo frontale, o hanno dovuto farselo asportare a causa di tumori, hanno tutti perso sia la razionalità che le emozioni. A questo punto Damasio ha iniziato a supporre una relazione tra i due fenomeni, tale per cui non si può essere razionali senza provare emozioni. I soggetti da lui studiati presentavano un'incapacità nella pianificazione del proprio futuro (perdita di razionalità) e una totale freddezza (perdita delle emozioni).

Antonio Damasio ha sviluppato una sua teoria delle emozioni. Il filosofo William James, osserva Damasio, sosteneva che, tolti tutti gli aspetti fisici dell'emozione (aumento del battito cardiaco, tensione nei muscoli, pelle d'oca, un certo sguardo, ecc.), non rimarrebbe nulla di più. Con il filosofo James nasce l'idea che l'emozione può essere ridotta semplicemente alle sue basi biologiche. Damasio, il quale simpatizza per l'osservazione di James, ha costruito nel tempo una teoria sul funzionamento delle emozioni. Egli distingue due forme di emozioni: emozioni primarie; emozioni secondarie. Le emozioni primarie appartengono alla fase iniziale, mentre quelle secondarie alla fase adulta. Delle primarie Damasio cita il caso della paura di determinati tipi di animali (ragno, serpente, aquila, ecc.). La reazione emotiva, in questo caso, avviene ben prima che noi stessi ne siamo consapevoli ed è difficile averne un controllo. Damasio spiega che in questi casi da un lato le cortecce sensitive sono informate e categorizzano l'oggetto visto, dall'altro, a seguito degli stessi segnali, si attiva l'amigdala. Damasio fa dipendere in generale le emozioni primarie dai circuiti del sistema limbico, dall'amigdala e dal cingolato anteriore. Questa prima forma di emozioni sono in noi sin da piccoli, mentre le emozioni secondarie si sviluppano in fasi più avanzate e presuppongono le emozioni primarie. Esempi di emozioni secondarie per Damasio sono: la perdita di un caro o l'incontro di un vecchio amico. Dal quel momento, ossia da quando accade un evento simile, la nostra vita cambia e cambia anche il nostro corpo. Prima di tutto, osserva Damasio, saremo condizionati da immagini mentali di quella persona ed eventuali ricordi. Tutto questo involve l'attivazione delle cortecce sensitive. Date queste immagini, afferma Damasio, abbiamo attivazioni di reti neurali nella corteccia prefrontale e a queste segue l'attivazione dell'amigdala e del cingolato anteriore. Questi ultimi attivano il sistema nervoso autonomo tramite segnali che arrivano ai nervi periferici e alle aree motorie del cervello. Tutto questo genera uno stato emotivo nel corpo, manifestato dai mutamenti nel corpo stesso. I pazienti che aveva studiato Damasio, i quali presentavano lesioni alle aree prefrontali mostravano deficienze per quanto riguarda le emozioni secondarie. Di questi soggetti Damasio ha riscontrato che, non solo sembravano non provare più emozioni, ma avevano perso completamente la capacità di pianificare il proprio futuro. Essi avevano perso, in un certo senso, la ragione. Di che ragione si parla? Damasio distingue una forma di razionalità più pratica e sociale, con la quale scegliamo tra le varie opzioni che ci offre la vita quella che ci sembra più razionale, da una ragione teoretica che adoperiamo quando dobbiamo risolvere problemi più astratti, come ad esempio un problema di geometria. La ragione a cui si riferisce Damasio è la ragione sociale. Su questa forma di razionalità egli afferma che non può funzionare realmente bene senza le emozioni. Damasio, dunque, intende abbattere completamente l'idea kantiana della ragione pura, questo lo manifesta chiaramente. Ciò non significa essere contro la filosofia. Anzi, molte delle affermazioni di Damasio, confermano le tesi di famosi filosofi come Spinoza o David Hume, i quali sono dei veri e propri riferimenti nelle ricerche di Damasio. Antonio Damasio si è formato una teoria sul funzionamento della razionalità e del processo razionale, la quale mette in campo le emozioni. Questo modello di razionalità è basato sul concetto di "marcatore somatico". Spesso si pensa che il ragionamento in una scelta consista nella valutazione dei vantaggi e degli svantaggi in una certa gamma di opzioni. Razionale è, in questa concezione, scegliere l'opzione più vantaggiosa. Damasio spiega che questo modello non è in grado di chiarire come una scelta avvenga con una certa rapidità. Se dovessimo davvero valutare ogni singola opzione e calcolare per ognuna di esse i vantaggi e gli svantaggi, ne seguirebbe un calcolo lunghissimo. Molti credono che questo dipenda dal fatto che la gente non ha molta familiarità con il calcolo delle probabilità. Sebbene questo possa essere vero, questa osservazione non risponde al problema posto da Damasio. Damasio, al contrario, pensa una teoria del "marcatore somatico". Secondo questa teoria, delle reazioni somatiche di carattere emotivo, come ad esempio determinate sensazioni nel corpo, accompagnano una determinata rappresentazione sia che si tratti della rappresentazione di una opzione vantaggiosa, sia che si tratti della rappresentazione di una opzione svantaggiosa. Il marcatore somatico segna determinate opzioni, di modo che noi possiamo categorizzarle. Di fronte a reazioni spiacevoli, a seguito di una scelta che si deve intraprendere, scaturite dall'idea di poter optare per una certa scelta, il soggetto opta per qualcos'altro. Questo fenomeno è ciò che viene a mancare nei pazienti di Damasio ed è quel che spiega la relazione tra la ragione e le emozioni.





Un altro importante neuroscienziato del 900' è sicuramente Eric Kandel. Egli ha ricevuto un premio nobel in medicina ed è molto famoso per i suoi studi biologici sulla memoria. Kandel si era interessato in passato già della psicoanalisi ed era molto consapevole dell'importanza che svolge la memoria nella psicoanalisi, soprattutto nella teoria di Freud. All'epoca, però, un importante psicologo, Karl Lashley, sosteneva che la memoria non era localizzabile nel cervello. Studi successi hanno dimostrato che danni ad aree precise del cervello possono provocare la perdita della memoria, confutando la tesi di Karl Lashley. In questi primi studi è stata rinvenuta una perdita dei ricordi recenti, mentre quelli di lunga data erano ancora conservati. Questo ha posto le basi per una prima distinzione tra la memoria breve e quella lunga. Un primo studio in questa direzione fu eseguito dalla studiosa Brenda Milner. Brenda Milner scoprì la relazione tra la memoria lunga e l'ippocampo. Successivamente nel 1962 è stata scoperta l'esistenza di differenti tipologie di memoria nel cervello: memoria motoria, memoria visiva, memoria uditiva e memoria somatosensoriale. Era chiaro a quel punto l'esistenza di una memoria cosciente (memoria esplicita) localizzata nell'ippocampo e una non cosciente (memoria implicita), localizzata al di fuori dell'ippocampo. Dunque la memoria, come si vede, non coincide con una singola area, ma con un sistema di aree. Quel che non è ancora ben chiaro è come avvenga il processo di immagazzinamento dei ricordi. Secondo Kandel e il suo amico Alden Spencer la risposta non è da cercare nelle proprietà dei neuroni in quanto tali, come ad esempio nelle proprietà dei neuroni dell'ippocampo, ma nelle connessioni tra un neurone e l'altro. Quindi, secondo Kandel, ciò che è importante è il modo in cui le cellule nell'ippocampo sono interconnesse, non le loro proprietà. Per i suoi studi Kandel fece delle ricerche e delle analisi sull'Aplysia, una lumaca marina dell'isola Catalina, i cui neuroni sono molto simili a quelli dell'uomo. Da questi studi Kandel trae l'idea che la memoria possa derivare da cambiamenti nella forza sinaptica determinati da specifici schemi di stimolazione sensoriale. Dallo studio sull'Aplysia, in sostanza, è risultato che è la plasticità del sistema nervoso a spiegare sia la memoria che la capacità di apprendimento. Questi risultati sono molto interessanti, ma non è ancora chiaro come possa il cervello immagazzinare tutti quei ricordi. Probabilmente il problema sta nel fatto che abbiamo un concetto sbagliato di memoria. Di solito per ricordo intendiamo la capacità di ritenzione di una traccia. Se dunque la memoria fosse un mero accumulo di ricordi, come i libri in una biblioteca, osserva Damasio, allora il nostro cervello non sarebbe certo il candidato ideale per contenere tutto quel materiale. In realtà Damasio ha un'altra idea su come potrebbe funzionare la memoria: il ricordo non è un dato salvato nel nostro cervello e collocato in qualche preciso neurone, il ricordo è piuttosto il tentativo di rievocare qualcosa, ma questa rievocazione è una semplice ricostruzione, non un dato immagazzinato. Damasio sostiene questo perché i nostri ricordi non sono veramente così fedeli in tutto e per tutto agli eventi, ma tentano piuttosto di rievocarli. 

 

Un altro tema di grande interesse oggi nelle neuroscienze è quello della coscienza. Come ha notato il filosofo David Chalmers, quello della coscienza è un problema abbastanza complesso. Fino a che ci riferiamo all'attenzione o allo stato della veglia, abbiamo a che fare con problemi più semplici e che spesso coinvolgono zone subcorticali del cervello come il mesencefalo. Il problema difficile, afferma David Chalmers, consiste nello spiegare come è possibile l'esperienza stessa, ossia il fatto di essere coscienti di leggere questo testo, di vedere certe cose e di pensarne delle altre. Questo non c'è lo spiega nessuna teoria neuroscientifica. Una delle teorie più avanzate nelle neuroscienze è la teoria computazionale. Questa teoria spiega le operazioni del cervello tramite algoritmi. La coscienza non è una operazione, essa consiste piuttosto nel fatto che noi siamo coscienti di svolgere un certo compito, ad esempio contare o comprendere quel che un altro ci dice. La coscienza è qualcosa che eccede queste attività. In risposta a questo problema sono nate molte teorie:

1) L'eliminativismo: la posizione di coloro che credono che la coscienza, in quei termini, sia semplicemente un'illusione. Noi crediamo di essere coscienti, che esista questo di più, ma in realtà non c'è nulla. Tra gli eliminativisti spiccano i nomi di Paul e Patricia Curchland.

2) Il riduzionismo: riduzionisti sono coloro che spiegano la coscienza come fenomeno biologico nel cervello. Essi credono che la coscienza dipenda da cause biologiche che hanno origine nel cervello. Tra questi vale la pena di nominare John Searle.

3) Il non-riduzionismo: è la posizione di chi pensa che la coscienza non sia riducibile alla biologia o alla materia del cervello. Tra questi troviamo i dualisti, ossia chi distingue nettamente il corpo dalla coscienza. C'è poi chi pensa che la natura della coscienza sia un mistero che non avrà mai risposta come Thomas Nagel. Inoltre troviamo la posizione di David Chalmers stesso, il quale pensa la coscienza come un elemento fondamentale della realtà al pari dello spazio e del tempo.

4) Il pampsichismo: pampsichista è la posizione di chi pensa che coscienza si trovi in ogni cosa, anche le rocce. Due noti sostenitori del pampsichismo sono Steven Shaviro e Galen Strawson. Strawson, in particolare, sostiene che la materia non è altro che energia e la coscienza è una proprietà dell'energia. 




 

In ambito strettamente neuroscientifico uno dei massimi studiosi della coscienza è Christoph Koch. Cristoph Koch è l'ultimo dei protagonisti di questa storia delle neuroscienze. Cristoph Koch ha fatto uno studio sulla coscienza con Francis Crick. Francis Crick è noto per essere, assieme a James Watson, uno degli scopritori del D.N.A. . Koch e Crick indagavano sui correlati neurali della coscienza. I due studiosi sono giunti alla conclusione secondo la quale la coscienza ha come base, a livello neurale, oscillazioni neurali di 40-70 Hz. Con queste oscillazioni è imposta temporaneamente un'unità globale ai neuroni in differenti parti del cervello. Crick e Koch espongono la loro teoria della coscienza nell'articolo Towards a neurobiological theory of consciousness. La loro teoria è basata sul concetto di "legame". Il legame è possibile grazie al fatto che determinati neuroni attivi nel cervello oscillano per la stessa frequenza, creando legami tra informazioni. Il legame è un concetto che serve a spiegare come diverse aree del cervello si attivino allo stesso tempo in risposta ad un oggetto attualmente percepito. I neuroni attivati agiscono in modo sincronico con una oscillazione tra i 40-70 Hz, imponendo un'unità temporanea al cervello. È questo fenomeno del sincronismo, dell'unità del cervello, spiegato attraverso la nozione di legame, che, secondo Cristoph Koch, rappresenta il correlato neurale della coscienza. La teoria sui correlati neurali della coscienza è oggi molto discussa in filosofia. David Chalmers, ad esempio, non la condivide. Egli critica questa teoria sottolineando importanti lacune come l'assenza di una spiegazione di come i legami e le oscillazioni rendano possibile l'esperienza stessa. La coscienza, dunque, al contrario di quel che pensa Koch, oggi è ancora un grande problema, ma ci sono molti studiosi al lavoro, perciò possiamo immaginare nel futuro più prossimo importanti sviluppi sull'argomento.

Le neuroscienze come campo positivo del sapere hanno avuto sviluppi vertiginosi molto recenti, grazie alle nuove tecnologie. Una volta l'unico mezzo per studiare il cervello consisteva nello studio anatomico dei cadaveri. Nell'800', nell'età del positivismo, si studiavano molto la forma del cranio. Questi studi già dicevano molto su come è struttura il cervello e il cranio, ma all'epoca non era possibile studiare il cervello quando era attivo. Perciò dell'attività del cervello si sapeva veramente poco. Per molti secoli si credeva che i neuroni fossero attraversati da "spiriti animali", prima di arrivare a parlare di "impulsi elettrici". Gli studi di Alan Lloyd Hodgkin e Andrew Huxley sono, ad esempio, degli anni 50 del 900'. Ma in quegli anni, anni in cui si studiava il funzionamento degli impulsi elettrici, non c'erano gli strumenti che abbiamo oggi. Alcuni metodi noti che abbiamo oggi per la studio del cervello sono la Pet (Tomografia ad emissione di positroni) e la RMF (risonanza magnetica funzionale). Questi strumenti si sono sviluppati a partire dagli anni 80'. La Pet funziona con la somministrazione di un radiofarmaco, mentre la risonanza magnetica funzionale, lavora sulla relazione tra il flusso sanguigno e l'attività neurale. In particolare la Pet misura il consumo di energia nel cervello. La RMF, invece, misura l'uso dell'ossigeno. Nella RMF troviamo tutte le tecniche di neuroimmagine, attraverso le quali si cerca di comprendere quali sono le aree che si sono attivate di un certo paziente nel momento in cui il soggetto compie operazioni di un certo tipo. Dato che il cervello è sempre attivo e le aree attive sono molte, per capire quali sono le aree specifiche che sono coinvolte in un certa attività, da parte di un soggetto, si usa il metodo della sottrazione. Prima è necessario avere un'immagine del cervello di un paziente che non sta svolgendo nessuna attività, poi si chiede al paziente di compiere determinate operazioni e sottraendo la prima immagine alla seconda, si ottengono solo quelle aree che si sono attivate in più.

Il generale oggi abbiamo abbastanza conoscenza sul cervello, la quale dipende principalmente dallo studio di casi di malattie, afasie e lesioni. Grazie a questi possiamo dire che, dato che un soggetto che ha un'area precisa del cervello danneggiata, ha perso determinate capacità (es. il riconoscimento delle persone), possiamo inferire che quell'area è coinvolta in quel tipo di operazioni. Oggi, però, come ho già detto, non si pensa che il cervello sia composto di centri, ma di sistemi di parti interconnesse. Per esempio, chiunque voglia studiare il fenomeno del linguaggio nel cervello non deve comprende il centro che presiede al linguaggio, ma quali sono le aree che formano un certo sistema nel cervello che rende possibile il linguaggio. In questo sistema dovrà includere l'area di Wernicke e quella di Broca.

Una delle caratteristiche più belle delle neuroscienze è il fatto che non sono una singola materia o disciplina, ma un insieme di tantissime discipline. Ecco un elenco di buon numero di esse:

- neurochimica

- neurobiologia

- neurolinguistica

- neurofilosofia

- neuropsicologia

-neuroeconomia e neuromarketing

- neuroteologia

- neuroinformatica

- neurofisica