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?
