Glia intelligenti: mielina e apprendimento

«Il quoziente intellettivo di Joey è assolutamente nella norma – 109.» Gli ansiosi genitori che accolgono questa notizia non stanno ricevendo il risultato di un test a scelta multipla dal consulente scolastico del figlio mentre siedono nell’ufficio di una scuola; si trovano nell’ambulatorio del loro pediatra di fronte all’immagine di una TAC cerebrale. Mentre il medico indica gli spessi fili bianchi che collegano il lato destro della corteccia cerebrale a quello sinistro, possono vedere da soli la consistenza dell’intelligenza del figlio con la stessa facilità con cui un ortopedico, attraverso una radiografia, osserva la consistenza dell’osso di una gamba.

Questo scenario fantascientifico è diventato realtà grazie alla pubblicazione di uno studio condotto nel 2005 da un team di ricercatori guidato dal dott. Vincent Schmithorst presso il Cincinnati Children’s Hospital. Ancor più della capacità di catturare l’intelligenza in un’immagine è sorprendente il fatto che i genitori non stanno guardando un’istantanea dell’area del cervello che contiene i neuroni, ossia la cosiddetta sostanza grigia spesso citata dai vostri insegnanti con tono canzonatorio. Si tratta invece di un’immagine relativa ai tratti di sostanza bianca presente nel cervello: rappresenta i principali tronchi di assoni, impacchettati come cavi telefonici interrati nelle profondità della corteccia cerebrale. Non vi sono cellule nervose nei tratti di sostanza bianca, nessun dendrite, nessuna sinapsi: solo glia incastonate tra gli assoni.

Per secoli l’uomo è andato alla ricerca di strumenti in grado di misurare l’intelletto basandosi sulle dimensioni e sulla forma del cervello umano o sulle protuberanze in rilievo sul cranio. Nessun aspetto della frenologia (in greco «studio della mente») ha una qualche validità nel rivelare le capacità mentali o il carattere dell’individuo; tuttavia l’immagine di una regione del cervello governata unicamente dalle cellule gliali può dire a un medico quanto siamo intelligenti. Com’è possibile?

[Le cellule gliali assieme ai neuroni, costituiscono il sistema nervoso. Hanno funzione nutritiva e di sostegno per i neuroni, assicurano l’isolamento dei tessuti nervosi e la protezione da corpi estranei in caso di lesioni.]

La tecnica dell’imaging cerebrale per indicare il QI è una speciale applicazione di imaging a risonanza magnetica. Le normali scansioni MRI vengono utilizzate dai medici in ambito diagnostico per rivelare i dettagli interni del cervello nelle sottili sezioni ottiche; il particolare tipo di scansione cerebrale, denominata imaging con tensore di diffusione (DTI, acronimo di Diffusion Tensor Imaging), rivela nel dettaglio la struttura dei cavi assonici nella sostanza bianca, consentendo agli scienziati di illuminare i fasci di assoni nel loro intricato percorso mentre scavano tunnel attraverso il tessuto vivente del cervello. Questa visione a raggi X è realizzata attraverso l’imaging computerizzato, una tecnica che sfrutta la facilità con cui le molecole d’acqua nel cervello si diffondono in tutte le direzioni. l forti impulsi magnetici provenienti dalla macchina che «bombarda» la testa provocano un’oscillazione delle molecole d’acqua nel cervello e i segnali radio generati dalle stesse molecole vibranti vengono rilevati dal dispositivo di risonanza magnetica. Quanto più spesso è il rivestimento mielinico e quanto più fitto è l’impacchettamento dei neuroni, tanto più facilmente l’acqua si diffonderà in senso longitudinale anziché trasversale, un po’ come la vernice che risale le setole di un pennello. La DTI rileva la quantità di asimmetria nella diffusione di acqua tra gli assoni. Dallo studio è emerso che quando l’acqua si muove più facilmente lungo le fibre nervose, piuttosto che attraverso di esse, il quoziente intellettivo è maggiore.

In questo tipo di scansione cerebrale le varie aree del cervello sono visualizzate a colori: il computer indica in questo modo quanto l’acqua si muove simmetricamente in ogni punto. Nella scansione cerebrale pseudo-coloràta, i tratti di sostanza bianca prendono il colore rosso nei bambini con un’intelligenza maggiore, come fossero strade a scorrimento veloce in una mappa stradale. Nella visualizzazione della sostanza bianca i colori più freddi, così come strade secondarie segnalate dal colore blu, rispecchiano il movimento meno direzionato dell’acqua lungo gli assoni, permettendo alle molecole d’acqua di snodarsi fuori dall’autostrada principale. Maggiore è il numero di «strade blu» rispetto alle «strade rosse», minore sarà il quoziente intellettivo del bambino.

Come può la struttura della sostanza bianca avere a che fare con l’intelligenza se essa non possiede né neuroni, né connessioni sinaptiche? La mielina è prodotta dagli oligodendrociti e gli astrociti sono il materiale di «imballaggio» fra gli assoni della sostanza bianca. È possibile che queste cellule gliali contribuiscano all’intelligenza?

[La Mielina è un materiale del tipo di guaina che forma un isolamento e un rivestimento protettivo intorno alle fibre nervose, ed è vitale al funzionamento normale del sistema nervoso.]

È noto da decenni che, sebbene la maggior parte della mielinizzazione avvenga nei primi cinque anni di vita, il processo prosegue anche in età adulta. Per quale motivo? Se la mielina è semplicemente un isolante elettrico, perché questo lavoro non viene completato prima della nascita?

cervello-intelligenza-umana

Nel cervello umano, dopo la nascita la mielina segue un modello di sviluppo curioso: le ultime regioni del cervello a essere completamente mielinizzate sono infatti quelle coinvolte nel più alto livello cognitivo. Nell’avanzamento verso l’età adulta, la mielinizzazione si sviluppa come una lenta onda che va dalla parte posteriore della corteccia cerebrale (colletto della camicia) alla parte anteriore (fronte).

L’ondata di mielinizzazione può spiegare, in parte, il comportamento notoriamente impulsivo di un’adolescente nel quale la (mielinizzazione nel prosencefalo non è ancora completa. Quest’ultima regione del cervello a essere mielinizzata è l’area della corteccia cerebrale dove risiedono il giudizio e il ragionamento complesso. Si tratta della stessa area del cervello scollegata dai chirurghi nella lobotomia prefrontale. Questa tecnica rende infatti i pazienti incapaci di prendere decisioni complesse, di pianificare o di mostrare capacità di previsione.

Qualora le linee di trasmissione verso queste regioni del cervello non fossero completamente formate; gli adolescenti non avrebbero il completo sistema di circuiti che permette al cervello adulto di prendere decisioni razionali in situazioni complesse. È interessante notare che l’età in cui molte società conferiscono la piena responsabilità legale a un individuo non è la pubertà ma un’età più avanzata che coincide strettamente con il completamento della mielinizzazione nel prosencefalo (intorno ai vent’anni). Le glia mielinizzate forniscono una spiegazione biologica razionale all’età della responsabilità legale. Di recente le glia del prosencefalo hanno trovato il loro posto nei tribunali in qualità di periti nel dibattito contro la comparazione delle sanzioni per gli atti criminali compiuti da minorenni con quelli compiuti dagli adulti. Nel 2006, Staci Gruber e Deborah Yurgelun-Todd hanno sostenuto all’interno dell’Ohio State Journal of Criminal Law che l’incompleta mielinizzazione del prosencefalo è una convincente base neurobiologica che potrebbe rispondere della scarsa capacità di giudizio e dell’impulsività degli adolescenti e che, data l’immaturità dello sviluppo, è irragionevole ritenerli responsabili al pari degli adulti.

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