Respirare è una delle attività più naturali e automatiche del corpo umano.
In condizioni normali non dobbiamo pensare consapevolmente a ogni inspirazione e a ogni espirazione. Il nostro organismo regola continuamente la respirazione per garantire l’apporto di ossigeno necessario ai tessuti e favorire l’eliminazione dell’anidride carbonica.
Ogni respiro rappresenta però il risultato di un sistema estremamente complesso.
L’aria attraversa naso o bocca, passa attraverso faringe e laringe, percorre trachea e bronchi e raggiunge infine i polmoni. All’interno dei polmoni avvengono gli scambi gassosi che permettono all’ossigeno di entrare nel sangue.
Respirare significa quindi mettere in comunicazione l’ambiente esterno con il metabolismo delle nostre cellule.
Perché abbiamo bisogno di ossigeno
Le cellule del nostro corpo hanno bisogno di energia per funzionare.
Gran parte dell’energia utilizzabile dalle cellule viene prodotta attraverso processi metabolici che utilizzano ossigeno.
I nutrienti, come il glucosio e altre molecole, vengono trasformati attraverso reazioni chimiche che permettono di produrre ATP, una molecola fondamentale per numerose attività cellulari.
L’ossigeno partecipa a questi processi.
Come conseguenza del metabolismo viene prodotta anche anidride carbonica, che deve essere eliminata.
Il sistema respiratorio rende possibile questo continuo scambio.
Le vie respiratorie
L’aria entra generalmente attraverso il naso o la bocca.
Il naso svolge diverse funzioni importanti.
I peli e le secrezioni presenti nelle cavità nasali contribuiscono a trattenere alcune particelle, mentre le superfici interne aiutano a riscaldare e umidificare l’aria.
Dalla cavità nasale l’aria passa verso la faringe.
Successivamente raggiunge la laringe e quindi la trachea.
La trachea si divide in due bronchi principali, uno diretto verso ciascun polmone.
Bronchi e bronchioli
All’interno dei polmoni i bronchi si dividono progressivamente in rami sempre più piccoli.
Queste ramificazioni formano l’albero bronchiale.
Le strutture più piccole sono chiamate bronchioli.
Attraverso questa rete l’aria viene distribuita in profondità nel tessuto polmonare.
L’organizzazione ramificata è fondamentale perché permette di raggiungere una superficie molto ampia.
Alla fine delle ramificazioni si trovano strutture microscopiche nelle quali avviene lo scambio dei gas.
Gli alveoli
Gli alveoli polmonari sono piccole strutture simili a minuscole sacche.
Sono circondati da una fitta rete di capillari sanguigni.
Le loro pareti sono molto sottili.
Questa caratteristica permette all’ossigeno di attraversare la barriera tra aria e sangue.
Contemporaneamente l’anidride carbonica passa dal sangue verso gli alveoli per essere successivamente eliminata con l’espirazione.
La superficie complessiva disponibile per questi scambi è enorme.
Questa organizzazione permette ai polmoni di svolgere efficacemente il proprio compito.
Lo scambio gassoso
Quando inspiriamo, l’aria ricca di ossigeno raggiunge gli alveoli.
Il sangue che arriva ai capillari polmonari contiene invece una concentrazione maggiore di anidride carbonica e una quantità inferiore di ossigeno rispetto all’aria alveolare.
Le differenze di concentrazione favoriscono il movimento dei gas attraverso le sottili pareti.
L’ossigeno entra nel sangue.
L’anidride carbonica passa dal sangue agli alveoli.
Il sangue ossigenato viene quindi trasportato al cuore e successivamente distribuito ai tessuti.
Il ruolo dell’emoglobina
L’ossigeno non viene trasportato nel sangue soltanto come gas disciolto.
La maggior parte viene legata all’emoglobina presente nei globuli rossi.
L’emoglobina può caricare ossigeno nei polmoni e rilasciarlo nei tessuti.
Questo sistema permette di trasportare una quantità di ossigeno molto maggiore rispetto a quella che sarebbe possibile attraverso il semplice scioglimento nel plasma.
Il sangue diventa così un collegamento essenziale tra polmoni e cellule.
Il diaframma
Uno dei principali muscoli coinvolti nella respirazione è il diaframma.
Si tratta di un grande muscolo situato alla base della cavità toracica.
Quando il diaframma si contrae, si abbassa e aumenta il volume della cavità toracica.
La variazione di volume determina una diminuzione della pressione interna rispetto all’ambiente e favorisce l’ingresso dell’aria nei polmoni.
Quando il diaframma si rilassa, il volume toracico può diminuire e l’aria viene espulsa.
Anche altri muscoli partecipano alla respirazione, soprattutto quando aumenta la richiesta ventilatoria.
Inspirazione ed espirazione
La respirazione comprende due fasi principali.
Durante l’inspirazione l’aria entra nei polmoni.
Durante l’espirazione l’aria viene espulsa.
A riposo l’espirazione è in gran parte un processo passivo legato al rilassamento dei muscoli respiratori e alle proprietà elastiche del sistema respiratorio.
Durante l’attività fisica, invece, il lavoro respiratorio aumenta.
Il corpo deve introdurre più ossigeno ed eliminare più rapidamente l’anidride carbonica.
Il controllo della respirazione
La respirazione è in gran parte automatica.
Il sistema nervoso monitora continuamente condizioni interne come la quantità di anidride carbonica e l’equilibrio acido-base del sangue.
Il tronco encefalico contiene circuiti fondamentali per la regolazione del ritmo respiratorio.
Quando aumenta la quantità di anidride carbonica nel sangue, il sistema respiratorio può aumentare la ventilazione.
Questo meccanismo contribuisce a mantenere relativamente stabile l’ambiente interno dell’organismo.
Possiamo controllare il respiro
Anche se la respirazione è automatica, possiamo modificarla volontariamente per brevi periodi.
Possiamo fare un respiro profondo, rallentare il ritmo o trattenere il respiro.
Tuttavia, i meccanismi automatici tendono a prevalere quando il corpo ha bisogno di ristabilire l’equilibrio dei gas nel sangue.
Questo dimostra l’interazione tra controllo volontario e controllo automatico.
Respirare durante lo sport
Durante l’attività fisica i muscoli consumano più ossigeno e producono più anidride carbonica.
Per rispondere a questa richiesta, aumentano sia la frequenza sia la profondità della respirazione.
Il sistema cardiovascolare lavora contemporaneamente per distribuire il sangue ossigenato ai muscoli.
Respirazione e circolazione sono quindi strettamente collegate.
Non avrebbe senso portare grandi quantità di ossigeno nei polmoni se il sangue non fosse in grado di distribuirlo ai tessuti.
I polmoni e la protezione dell’organismo
Il sistema respiratorio è esposto continuamente all’ambiente esterno.
L’aria può contenere polvere, microrganismi e altre particelle.
Per questo le vie respiratorie possiedono diversi sistemi di difesa.
Il muco può intrappolare particelle e microrganismi.
Le cellule dotate di ciglia possono contribuire a spostare il muco verso le vie superiori, dove può essere eliminato.
Anche alcune cellule immunitarie presenti nel sistema respiratorio partecipano alla difesa.
La tosse
La tosse è un importante meccanismo di protezione.
Quando le vie respiratorie vengono irritate, il sistema nervoso può attivare una risposta che porta a una rapida espulsione di aria.
La tosse può contribuire a rimuovere muco, particelle o altri materiali irritanti.
Non è quindi semplicemente un disturbo.
È una risposta difensiva dell’organismo.
Naturalmente una tosse persistente o associata ad altri sintomi può richiedere una valutazione medica.
Il fumo e l’apparato respiratorio
Il sistema respiratorio può essere danneggiato dall’esposizione a numerose sostanze irritanti.
Il fumo di tabacco contiene una grande quantità di composti chimici e rappresenta un importante fattore di rischio per diverse malattie respiratorie e cardiovascolari.
Anche altri inquinanti ambientali possono influenzare la salute respiratoria.
La qualità dell’aria che respiriamo può quindi avere un ruolo significativo nel benessere dei polmoni.
L’asma
L’asma è una condizione caratterizzata da un’infiammazione e da una particolare reattività delle vie respiratorie.
Durante gli episodi possono comparire sintomi come difficoltà respiratoria, respiro sibilante e tosse.
I fattori scatenanti possono essere differenti da persona a persona.
La gestione dell’asma richiede una valutazione clinica e un trattamento personalizzato.
È importante non confondere le normali variazioni della respirazione con una diagnosi medica.
Le infezioni respiratorie
Le vie respiratorie possono essere colpite da numerose infezioni.
Alcune interessano soprattutto le vie superiori, mentre altre possono coinvolgere i polmoni.
Virus e batteri possono causare condizioni differenti.
La risposta dell’organismo dipende dall’agente infettivo e dalle caratteristiche individuali.
Quando compaiono sintomi importanti o persistenti è opportuno rivolgersi a un professionista sanitario.
L’importanza dell’attività fisica
L’attività fisica regolare contribuisce alla salute generale e può migliorare l’efficienza del sistema cardiorespiratorio.
Durante l’esercizio il corpo impara a gestire richieste maggiori di ossigeno e produzione di anidride carbonica.
Questo non significa che l’attività fisica possa curare ogni problema respiratorio.
Significa che un organismo attivo può sviluppare una migliore capacità funzionale nel contesto delle proprie condizioni di salute.
Respirazione e rilassamento
Il respiro è collegato anche al sistema nervoso autonomo.
In situazioni di stress o agitazione possiamo modificare involontariamente il ritmo respiratorio.
Tecniche di respirazione lenta e controllata vengono utilizzate da molte persone come strumento di rilassamento.
È importante però comprendere che la respirazione non sostituisce un trattamento medico quando esiste una condizione clinica.
Può essere uno strumento complementare per favorire consapevolezza e rilassamento.
Il viaggio dell’ossigeno
Possiamo seguire l’ossigeno attraverso un viaggio straordinario.
Entra nell’organismo attraverso un respiro.
Attraversa le vie respiratorie.
Raggiunge gli alveoli.
Passa nel sangue.
Si lega all’emoglobina.
Il cuore pompa il sangue ossigenato attraverso le arterie.
I capillari distribuiscono l’ossigeno ai tessuti.
Le cellule lo utilizzano nei processi metabolici.
Successivamente l’anidride carbonica prodotta dal metabolismo viene raccolta dal sangue e trasportata nuovamente ai polmoni.
Con l’espirazione viene restituita all’ambiente.
Questo percorso avviene continuamente, giorno e notte.
Un sistema che lavora senza sosta
Respirare è talmente naturale che spesso non ci rendiamo conto della complessità del processo.
Ogni respiro coinvolge muscoli, polmoni, sangue, cuore, sistema nervoso e numerosi meccanismi di regolazione.
Il sistema respiratorio dimostra ancora una volta quanto il corpo umano sia caratterizzato dall’integrazione.
Nessun organo lavora completamente da solo.
I polmoni dipendono dalla circolazione.
La circolazione dipende dal cuore.
Il cuore dipende dall’ossigeno e dai nutrienti.
Il sistema nervoso coordina e regola molte di queste attività.
Il risultato è un organismo capace di mantenere continuamente il proprio equilibrio.
Il respiro come simbolo della vita
In molte culture il respiro è stato associato alla vita, allo spirito e alla forza vitale.
La biologia ci mostra perché questa associazione sia così potente.
Senza un adeguato scambio di gas, le cellule non possono mantenere a lungo le proprie funzioni.
Ogni inspirazione rappresenta quindi un collegamento diretto tra il nostro corpo e l’ambiente.
L’aria entra, attraversa il sistema respiratorio e permette alle cellule di continuare a lavorare.
L’espirazione restituisce all’ambiente una parte di ciò che il metabolismo ha prodotto.
È un ciclo continuo.
Silenzioso nella maggior parte dei momenti, ma indispensabile.
Il sistema respiratorio ci ricorda così una delle caratteristiche più sorprendenti del corpo umano: mentre viviamo le nostre giornate, pensiamo, lavoriamo, studiamo e sogniamo, miliardi di processi biologici continuano a funzionare in perfetta coordinazione.
Il cuore è uno degli organi più riconoscibili del corpo umano.
Da secoli viene associato all’amore, alle emozioni e alla vita. Dal punto di vista biologico, però, il cuore svolge una funzione estremamente concreta e fondamentale: pompare il sangue attraverso una rete di vasi che raggiunge praticamente ogni parte dell’organismo.
Il sistema circolatorio permette alle cellule di ricevere ossigeno e sostanze nutritive e contribuisce alla rimozione di alcune sostanze di scarto.
Il suo funzionamento è continuo.
Anche mentre dormiamo, il cuore continua a contrarsi e a rilassarsi, mantenendo il sangue in movimento.
Un sistema di trasporto straordinario
Il corpo umano è formato da miliardi di cellule.
Molte di queste cellule non possono ricevere direttamente dall’ambiente le sostanze di cui hanno bisogno.
È necessario quindi un sistema di trasporto.
Il sangue svolge proprio questa funzione.
Trasporta ossigeno dai polmoni ai tessuti, distribuisce nutrienti assorbiti dall’apparato digerente, contribuisce alla distribuzione di ormoni e partecipa alla rimozione di anidride carbonica e altri prodotti del metabolismo.
Il sistema circolatorio non è però soltanto un sistema di trasporto.
Partecipa anche alla regolazione della temperatura corporea, alla difesa immunitaria e ai processi di coagulazione.
La struttura del cuore
Il cuore è un organo muscolare situato nella cavità toracica, tra i polmoni.
È composto da quattro camere principali: due atri e due ventricoli.
Gli atri ricevono il sangue.
I ventricoli lo pompano verso altre parti del corpo.
Il lato destro del cuore è principalmente coinvolto nella circolazione polmonare, mentre il lato sinistro pompa il sangue ossigenato verso la circolazione sistemica.
Questa organizzazione permette di mantenere distinti due grandi circuiti.
La circolazione polmonare
Il sangue che ha ceduto ossigeno ai tessuti torna al cuore attraverso le vene.
Raggiunge l’atrio destro e successivamente il ventricolo destro.
Da qui viene pompato verso i polmoni.
Nei polmoni avvengono gli scambi gassosi.
L’anidride carbonica viene eliminata attraverso l’espirazione, mentre l’ossigeno entra nel sangue.
Il sangue ossigenato torna quindi al cuore.
Questo circuito viene chiamato circolazione polmonare.
La circolazione sistemica
Dal cuore il sangue ossigenato viene pompato verso l’aorta, la principale arteria del corpo.
Da qui si distribuisce attraverso arterie progressivamente più piccole fino a raggiungere i capillari.
Nei capillari avvengono gli scambi tra sangue e tessuti.
L’ossigeno e alcune sostanze nutritive passano verso le cellule, mentre anidride carbonica e altri prodotti vengono raccolti.
Il sangue torna quindi attraverso vene sempre più grandi fino a raggiungere il cuore.
Questo percorso costituisce la circolazione sistemica.
Le arterie
Le arterie sono vasi sanguigni che trasportano il sangue lontano dal cuore.
Le loro pareti sono generalmente robuste ed elastiche perché devono sopportare la pressione generata dalla contrazione dei ventricoli.
L’arteria più grande è l’aorta.
Da essa si diramano numerosi vasi che raggiungono organi e tessuti.
Le arterie possono poi ramificarsi in vasi di dimensioni sempre più piccole fino ad arrivare alle arteriole e successivamente ai capillari.
Le vene
Le vene riportano il sangue verso il cuore.
La pressione al loro interno è generalmente inferiore rispetto a quella delle arterie.
Molte vene, soprattutto negli arti, possiedono valvole che aiutano a impedire il reflusso del sangue.
Il ritorno venoso è inoltre favorito dai movimenti dei muscoli, che possono comprimere le vene e facilitare il movimento del sangue verso il cuore.
Questo è particolarmente importante nelle gambe, dove il sangue deve risalire contro la forza di gravità.
I capillari
I capillari sono vasi sanguigni estremamente piccoli.
Le loro pareti sono molto sottili e permettono gli scambi tra sangue e tessuti.
È a questo livello che avviene gran parte del trasferimento di ossigeno, nutrienti e altre sostanze.
I capillari formano reti estese.
Un tessuto metabolicamente attivo necessita generalmente di un apporto sanguigno adeguato per ricevere le risorse necessarie al proprio funzionamento.
Il battito cardiaco
Il cuore funziona attraverso un ciclo continuo di contrazione e rilassamento.
La contrazione del muscolo cardiaco viene chiamata sistole.
La fase di rilassamento viene chiamata diastole.
Durante il ciclo, le camere cardiache si riempiono e successivamente pompano il sangue.
Il battito che percepiamo è quindi il risultato di una sequenza coordinata di eventi elettrici e meccanici.
Il sistema elettrico del cuore
Il cuore possiede un sistema interno capace di generare e distribuire impulsi elettrici.
Il nodo senoatriale è una struttura specializzata che normalmente avvia il ritmo cardiaco.
Il segnale si propaga attraverso il tessuto cardiaco e coordina la contrazione delle camere.
Questo sistema permette al cuore di battere in maniera ritmica senza che ogni contrazione debba essere comandata consapevolmente dal cervello.
Il sistema nervoso autonomo può comunque modulare la frequenza cardiaca in base alle necessità dell’organismo.
Il cuore durante l’attività fisica
Quando svolgiamo attività fisica, i muscoli richiedono una maggiore quantità di ossigeno e nutrienti.
Il sistema cardiovascolare deve quindi aumentare il trasporto di sangue.
La frequenza cardiaca aumenta e, durante l’esercizio, aumenta anche la quantità di sangue pompata dal cuore in un determinato periodo.
Contemporaneamente i vasi sanguigni che riforniscono i muscoli attivi possono modificare il proprio diametro per favorire una maggiore distribuzione del sangue.
Questo dimostra la capacità del sistema cardiovascolare di adattarsi rapidamente alle esigenze dell’organismo.
Il sangue
Il sangue è un tessuto liquido composto da diverse componenti.
Il plasma costituisce la parte liquida.
Contiene acqua, proteine, elettroliti, nutrienti, ormoni e altre sostanze.
I globuli rossi trasportano principalmente ossigeno attraverso l’emoglobina.
I globuli bianchi partecipano alle difese immunitarie.
Le piastrine svolgono un ruolo importante nella coagulazione.
Ogni componente contribuisce al funzionamento complessivo dell’organismo.
L’emoglobina
L’emoglobina è una proteina presente nei globuli rossi.
La sua capacità di legare l’ossigeno permette al sangue di trasportare grandi quantità di questo gas.
Nei polmoni l’emoglobina lega l’ossigeno.
Nei tessuti, dove le condizioni sono differenti, può rilasciarlo.
Questo sistema rende possibile il continuo trasferimento di ossigeno dai polmoni alle cellule.
La pressione sanguigna
Quando il cuore pompa il sangue, esercita una pressione sulle pareti dei vasi.
La pressione arteriosa varia durante il ciclo cardiaco.
La pressione sistolica corrisponde al valore più elevato associato alla contrazione ventricolare, mentre la pressione diastolica corrisponde al valore più basso durante il rilassamento.
La pressione sanguigna è influenzata da numerosi fattori, tra cui elasticità dei vasi, quantità di sangue circolante, attività del cuore e regolazione nervosa e ormonale.
Il sistema circolatorio e la temperatura
Il sangue contribuisce anche alla regolazione della temperatura corporea.
Quando il corpo deve disperdere calore, alcuni vasi sanguigni della pelle possono dilatarsi, favorendo il trasferimento di calore verso l’esterno.
Quando invece è necessario conservare calore, la circolazione cutanea può ridursi.
Il sistema circolatorio partecipa quindi al mantenimento dell’equilibrio interno dell’organismo.
Il cuore e le emozioni
Il cuore non genera le emozioni, ma le emozioni possono influenzare il suo funzionamento.
Situazioni di paura, eccitazione o stress possono attivare il sistema nervoso autonomo.
La frequenza cardiaca può aumentare e la percezione del battito può diventare più evidente.
Questo spiega perché nella vita quotidiana associamo spesso il cuore alle emozioni.
La relazione tra cervello e sistema cardiovascolare è infatti molto stretta.
Il cuore e l’alimentazione
Il funzionamento cardiovascolare è influenzato anche dallo stile di vita.
Un’alimentazione equilibrata, l’attività fisica regolare, il controllo del peso corporeo e l’assenza di fumo sono tra i fattori generalmente associati alla salute cardiovascolare.
Anche la pressione arteriosa e alcuni valori ematici possono essere importanti indicatori dello stato di salute.
La prevenzione cardiovascolare si basa quindi su un insieme di comportamenti e controlli, non su una singola scelta.
Le malattie cardiovascolari
Le malattie cardiovascolari comprendono numerose condizioni differenti.
Tra queste troviamo la malattia coronarica, l’ictus, l’insufficienza cardiaca e diverse patologie dei vasi sanguigni.
Alcuni fattori di rischio sono modificabili, mentre altri non dipendono direttamente dalle scelte individuali.
Per questo la prevenzione deve essere personalizzata e, quando necessario, supportata dal parere di professionisti sanitari.
Perché il movimento è importante
L’attività fisica regolare rappresenta uno degli elementi importanti per la salute cardiovascolare.
Durante l’esercizio il cuore viene sottoposto a un lavoro maggiore e l’organismo deve adattare la circolazione alle nuove esigenze.
Nel lungo periodo, un’attività fisica adeguata alle proprie condizioni può contribuire al mantenimento della salute del cuore e dei vasi sanguigni.
Non è necessario essere atleti.
Anche attività quotidiane come camminare possono contribuire a mantenere uno stile di vita più attivo.
Il cuore non si ferma mai
Il cuore lavora continuamente.
Durante una giornata, il numero di contrazioni può essere enorme.
E mentre leggiamo, dormiamo, mangiamo o camminiamo, il sistema circolatorio continua a distribuire sangue ai tessuti.
Il suo funzionamento è così integrato con quello degli altri organi che spesso non ci accorgiamo della sua presenza.
Eppure basta una variazione della richiesta dell’organismo perché il sistema cardiovascolare modifichi rapidamente la propria attività.
Un’autostrada dentro il corpo
Il sistema circolatorio può essere immaginato come una gigantesca rete stradale.
Le grandi arterie sono come autostrade che partono dal cuore.
I vasi più piccoli sono strade secondarie.
I capillari rappresentano una rete fittissima che raggiunge praticamente ogni tessuto.
Attraverso questa rete viaggiano ossigeno, nutrienti, ormoni, cellule immunitarie e numerose altre sostanze.
Il sangue compie continuamente il proprio percorso, trasportando ciò che serve e raccogliendo ciò che deve essere eliminato o trasformato.
Il cuore è quindi molto più di un simbolo.
È una pompa biologica sofisticata, parte di un sistema estremamente coordinato che permette alle cellule del corpo umano di ricevere continuamente ciò di cui hanno bisogno.
Comprendere il cuore significa comprendere uno dei grandi sistemi che rendono possibile la vita.
Il cervello umano è uno degli organi più complessi conosciuti dalla scienza. Situato all’interno del cranio, coordina una quantità enorme di attività che permettono al nostro organismo di vivere, muoversi, percepire l’ambiente e interagire con gli altri.
Ogni pensiero, ricordo, emozione, movimento volontario e gran parte delle funzioni automatiche dell’organismo dipendono dall’attività del sistema nervoso. Il cervello riceve continuamente informazioni dagli organi di senso, le interpreta, le confronta con ciò che già conosce e produce risposte adeguate.
Nonostante i progressi della neuroscienza, molte caratteristiche del cervello rimangono ancora oggetto di ricerca. Comprendere il suo funzionamento significa affrontare alcune delle domande più affascinanti sulla natura umana: come nasce la coscienza? Come formiamo i ricordi? Perché proviamo emozioni? Come impariamo? Che cosa ci permette di riconoscere noi stessi?
Un organo straordinariamente complesso
Il cervello adulto umano pesa mediamente circa un chilogrammo e mezzo, ma il suo peso non racconta la sua vera complessità.
Al suo interno si trovano miliardi di cellule nervose, chiamate neuroni, insieme a numerose cellule di supporto conosciute come cellule gliali.
I neuroni sono specializzati nella ricezione e nella trasmissione di segnali. Le cellule gliali svolgono numerose funzioni essenziali, tra cui il sostegno, il nutrimento e la protezione dei neuroni.
Il cervello non funziona come una semplice macchina nella quale ogni parte svolge un’unica attività isolata. Le sue regioni sono fortemente interconnesse e comunicano continuamente.
Questa organizzazione permette di elaborare contemporaneamente informazioni provenienti da molte fonti.
I neuroni
Il neurone rappresenta una delle principali unità funzionali del sistema nervoso.
Un neurone possiede generalmente un corpo cellulare, strutture ramificate chiamate dendriti e un prolungamento chiamato assone.
I dendriti ricevono segnali da altre cellule, mentre l’assone permette di trasmettere informazioni verso altre cellule.
La comunicazione tra neuroni avviene attraverso segnali elettrici e chimici.
Quando un neurone raggiunge determinate condizioni, può generare un impulso elettrico che percorre l’assone. Alla fine dell’assone, il segnale può determinare il rilascio di sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori.
Queste sostanze attraversano una piccola zona di comunicazione chiamata sinapsi e influenzano il neurone successivo.
In questo modo si crea una gigantesca rete di comunicazione.
Il cervello e il midollo spinale
Il cervello non lavora da solo.
Insieme al midollo spinale costituisce il sistema nervoso centrale.
Il midollo spinale si estende all’interno della colonna vertebrale e rappresenta una grande via di comunicazione tra il cervello e il resto del corpo.
Da esso partono e arrivano numerosi segnali nervosi.
Alcune risposte possono essere organizzate a livello del midollo spinale senza richiedere un’elaborazione cosciente immediata da parte del cervello. È il caso, per esempio, di alcuni riflessi.
Questa organizzazione permette al corpo di reagire rapidamente a determinati stimoli.
I due emisferi cerebrali
Il cervello è diviso in due grandi emisferi, destro e sinistro.
I due emisferi comunicano attraverso strutture nervose che permettono lo scambio di informazioni.
Nella cultura popolare è diventata famosa l’idea secondo cui l’emisfero sinistro sarebbe esclusivamente logico e quello destro esclusivamente creativo.
La realtà è molto più complessa.
Alcune funzioni mostrano una certa lateralizzazione, cioè una maggiore partecipazione di una determinata regione o di un determinato emisfero, ma la maggior parte delle attività cognitive complesse dipende dalla collaborazione di numerose aree cerebrali.
Pensare, parlare, ricordare e risolvere problemi sono attività che coinvolgono reti distribuite.
I lobi cerebrali
La corteccia cerebrale può essere descritta attraverso diverse regioni, tra cui i lobi frontale, parietale, temporale e occipitale.
Il lobo frontale è coinvolto in numerosi processi, tra cui pianificazione, controllo del comportamento, movimento volontario e alcune componenti del linguaggio.
Il lobo parietale partecipa all’elaborazione delle informazioni sensoriali e alla rappresentazione del corpo e dello spazio.
Il lobo temporale è coinvolto nell’elaborazione dei suoni, nella memoria e in aspetti della comprensione del linguaggio.
Il lobo occipitale è particolarmente importante per l’elaborazione delle informazioni visive.
Queste divisioni sono utili per comprendere l’organizzazione cerebrale, ma non devono essere interpretate come confini assoluti. Le funzioni cognitive sono generalmente il risultato dell’attività coordinata di più regioni.
La corteccia cerebrale
La corteccia cerebrale è lo strato più esterno del cervello.
È caratterizzata da numerose pieghe che aumentano la superficie disponibile all’interno del cranio.
Questa struttura permette di concentrare una grande quantità di tessuto nervoso in uno spazio relativamente limitato.
La corteccia partecipa a molte funzioni superiori, tra cui percezione, linguaggio, pianificazione, ragionamento, memoria e movimento volontario.
È una delle strutture che rendono particolarmente sofisticato il cervello umano.
Il cervelletto
Nella parte posteriore e inferiore del cervello si trova il cervelletto.
Tradizionalmente è stato associato soprattutto alla coordinazione dei movimenti e all’equilibrio.
Oggi sappiamo che il suo ruolo è più ampio e comprende anche contributi ad alcuni processi cognitivi.
Il cervelletto riceve informazioni relative alla posizione del corpo e ai movimenti e contribuisce a rendere le azioni più precise e coordinate.
Camminare, correre, mantenere l’equilibrio e compiere movimenti fini richiedono una sofisticata collaborazione tra cervello, cervelletto, midollo spinale, muscoli e organi sensoriali.
Il tronco encefalico
Il tronco encefalico collega il cervello al midollo spinale e svolge funzioni fondamentali.
Partecipa al controllo di numerosi processi automatici essenziali per la sopravvivenza, tra cui respirazione, frequenza cardiaca e stato di vigilanza.
Per questo una lesione grave in quest’area può avere conseguenze estremamente importanti.
Il tronco encefalico dimostra quanto il sistema nervoso non sia soltanto il luogo dei pensieri e delle emozioni.
È anche un sistema fondamentale per il mantenimento della vita.
Il sistema limbico e le emozioni
Le emozioni coinvolgono diverse strutture cerebrali e numerose reti.
Tra le regioni spesso associate all’elaborazione emotiva troviamo l’amigdala e l’ippocampo, anche se nessuna di queste strutture può essere considerata responsabile da sola di un’intera emozione.
L’amigdala partecipa all’elaborazione di informazioni emotivamente significative, soprattutto in relazione a minaccia e salienza.
L’ippocampo svolge invece un ruolo importante nella formazione e nell’organizzazione di alcuni tipi di memoria.
Le emozioni e i ricordi sono strettamente collegati.
Un’esperienza emotivamente intensa può lasciare una traccia mnemonica particolarmente significativa.
Come nasce un ricordo
La memoria non è un archivio perfetto.
Quando apprendiamo qualcosa, il cervello modifica le connessioni tra le cellule nervose.
Questo fenomeno è collegato alla plasticità neuronale.
Attraverso l’apprendimento, alcune connessioni possono diventare più efficaci, mentre altre possono modificarsi nel tempo.
Un ricordo non consiste quindi semplicemente nella conservazione di un’immagine immutabile.
Il recupero di un ricordo coinvolge una ricostruzione basata su informazioni conservate, contesto e conoscenze precedenti.
Per questo i ricordi possono cambiare nel tempo.
La plasticità cerebrale
Una delle caratteristiche più importanti del cervello è la sua capacità di modificarsi.
Questa proprietà viene definita plasticità cerebrale.
L’apprendimento, l’esperienza e l’ambiente possono influenzare le connessioni nervose.
La plasticità è particolarmente importante durante lo sviluppo, ma continua anche nell’età adulta.
Imparare una nuova lingua, acquisire un’abilità musicale o sviluppare una nuova competenza significa modificare, attraverso la pratica, alcune reti coinvolte nell’attività.
Il cervello non è quindi una struttura completamente immutabile.
È un organo dinamico.
Il sonno
Il cervello continua a essere attivo anche durante il sonno.
Il sonno è fondamentale per numerosi processi fisiologici e cognitivi.
Durante il riposo avvengono modificazioni dell’attività cerebrale e vengono sostenuti processi collegati alla memoria e alla regolazione dell’organismo.
Dormire regolarmente è quindi importante non soltanto per sentirsi riposati, ma anche per il corretto funzionamento del sistema nervoso.
La privazione di sonno può influenzare attenzione, memoria, capacità decisionali e umore.
Il cervello e i sensi
Ogni secondo il cervello riceve informazioni provenienti dagli organi di senso.
Gli occhi raccolgono informazioni luminose.
Le orecchie trasformano le vibrazioni sonore in segnali nervosi.
La pelle fornisce informazioni relative a pressione, temperatura e dolore.
Il naso e la lingua permettono di percepire odori e sapori.
Il cervello integra queste informazioni per costruire una rappresentazione dell’ambiente.
Quello che percepiamo non è quindi una semplice copia del mondo esterno.
È il risultato dell’elaborazione di segnali sensoriali da parte del sistema nervoso.
La coscienza
Una delle grandi questioni ancora aperte riguarda la coscienza.
Sappiamo quali strutture e reti sono coinvolte in numerosi processi cognitivi, ma comprendere pienamente come l’attività neuronale produca l’esperienza soggettiva rimane una delle grandi sfide della neuroscienza.
Che cosa significa essere consapevoli?
Come nasce la percezione di sé?
Perché un’attività cerebrale diventa un’esperienza soggettiva?
Sono domande alle quali la ricerca continua a cercare risposte.
Il cervello durante la crescita
Il cervello umano cambia notevolmente durante lo sviluppo.
Nell’infanzia avvengono importanti processi di crescita e riorganizzazione delle connessioni nervose.
Anche durante l’adolescenza il cervello continua a maturare.
Alcune regioni coinvolte nella pianificazione, nel controllo degli impulsi e nella valutazione delle conseguenze delle azioni continuano a svilupparsi.
Questo aiuta a comprendere perché le capacità cognitive e comportamentali non siano completamente statiche durante la crescita.
Come mantenere il cervello in buona salute
La salute cerebrale è collegata alla salute generale dell’organismo.
Attività fisica regolare, alimentazione equilibrata, sonno adeguato, controllo dei principali fattori di rischio cardiovascolare e attività cognitive possono contribuire al mantenimento della salute nel corso della vita.
Anche le relazioni sociali e l’apprendimento continuo sono importanti per il benessere generale.
Non esiste una singola attività capace di rendere il cervello perfetto.
La salute neurologica dipende da un insieme di fattori.
Un universo dentro la nostra testa
Il cervello è uno degli organi più studiati dalla scienza e contemporaneamente uno dei più misteriosi.
È capace di elaborare informazioni, controllare il movimento, costruire ricordi, riconoscere volti, comprendere il linguaggio, immaginare il futuro e creare opere artistiche e scientifiche.
Ma soprattutto è attraverso il cervello che facciamo esperienza del mondo e di noi stessi.
Ogni volta che ricordiamo, impariamo, sogniamo o formuliamo una domanda, siamo davanti a una delle manifestazioni più straordinarie della materia vivente.
Il cervello dimostra che conoscere il corpo umano significa anche avvicinarsi a una delle domande più affascinanti di tutte: come può una rete di cellule biologiche dare origine alla complessità della mente umana?