LA CORTECCIA CEREBRALE
ORIGINI E CONSEGUENZE DELLA SUA CONFIGURAZIONE
(PRIMA PARTE)
Fin dall’antichità la superficie del cervello ha incuriosito ed affascinato gli osservatori per il suo aspetto complesso, dovuto al regolare ripiegamento della parte più esterna della sua struttura: il manto corticale o corteccia cerebrale. Alcune intuizioni sulle funzioni di questa estensione liscia e convoluta di materia grigia si possono reperire già nel cosiddetto “Papiro Chirurgico di Edwin Smith”, databile intorno al 3000 a. C., ma solo negli ultimi due secoli la parte più affascinante dell’encefalo è stata messa direttamente in relazione con l’elaborazione di alto livello della percezione, delle azioni, della cognizione, del linguaggio, dei sentimenti, e soltanto negli ultimi decenni la si è studiata come sede della coscienza.
Ben presto si è compreso che il complesso disegno caratterizzato da sporgenze e rientranze è dovuto alla costrizione nello spazio del neurocranio di un tessuto specializzato che, qualora fosse disteso, occuperebbe una superficie tre volte più grande di quella di cui dispone; tuttavia fino ad oggi gli eventi causali che determinano il formarsi delle circonvoluzioni sono rimasti ignoti.
In termini evoluzionistici sembra che il ripiegamento sia stato la conseguenza obbligata di un’espansione rapida e di gran lunga eccedente la possibilità di aumento di volume della scatola cranica. Ricordiamo che il biologo J. B. S. Haldane per primo notò che lo straordinario incremento di dimensioni del cervello umano è la più rapida trasformazione evolutiva conosciuta. Infatti, l’evoluzione da Australopithecus a Homo habilis e quella da Homo habilis a Homo sapiens, si stima che siano avvenute in un arco di tempo che va da 1 milione a 1 milione e 250.000 anni, ossia da 75.000 a 125.000 generazioni[1]. L’esplosivo aumento delle dimensioni encefaliche nei nostri progenitori è in gran parte da attribuirsi all’espansione della corteccia cerebrale per ragioni che rimangono ignote, nonostante il fiorire di numerose ipotesi e teorie non prive di fondamento[2].
Gli studi di anatomia descrittiva del passato avevano riconosciuto e caratterizzato delle costanti morfologiche che hanno suggerito ai ricercatori dei nostri giorni un’importante traccia: il ripiegamento non è casuale, ma forma un disegno globalmente definito derivante da necessità biologiche e vincoli comuni. Se questa configurazione è progressivamente divenuta programma genetico, ciò non deve portarci a sottovalutare il ruolo delle componenti epigenetiche nel corso dell’evoluzione.
Recenti scoperte hanno dimostrato che la tensione meccanica fra neuroni crea le condizioni perché alcune parti siano attratte verso la profondità ed altre spinte a sollevarsi verso l’alto. E’ anche emerso che una rete di fibre nervose esercita una trazione sulla plastica struttura del manto corticale in formazione durante l’embriogenesi, di fatto determinandone la iniziale plicatura. Sembra che questa stessa rete, nel corso della vita, assicuri il mantenimento della configurazione definitiva e si ritiene che alterazioni di questo network strutturale, sia per patologie dello sviluppo che per disturbi acquisiti nell’età adulta, possano avere conseguenze sulla forma del cervello e sulla comunicazione fra cellule.
La conoscenza dei processi che determinano la morfogenesi macroscopica del manto corticale non si limita a soddisfare una pura curiosità anatomica, ma promette di fornire strumenti utili per la comprensione di alcuni aspetti di patologie quali l’autismo e gli altri disturbi pervasivi dello sviluppo.
Riteniamo utile fornire una breve sintesi di nozioni anatomo-funzionali di base sulla corteccia cerebrale umana, prima di riferire circa gli aspetti più interessanti degli studi che hanno compreso come le forze meccaniche derivanti dallo stabilirsi delle connessioni fra aree diverse durante lo sviluppo intrauterino, siano in grado di modellare progressivamente la superficie del cervello.
[continua]
Gli
autori della nota ringraziano Giuseppe Perrella, presidente della Società
Nazionale di Neuroscienze BM&L-Italia, autore di una relazione su questo
argomento dalla quale il presente testo è ampiamente tratto.
[Tipologia del testo: RELAZIONE DI
AGGIORNAMENTO]
[1] Haldane J. B. S., On being the right size. Oxford University Press, London 1986.
Attualmente altri studosi di paleoantropologia hanno
proposto stime numeriche diverse, ma la sostanza rimane invariata.
[2] Vogliamo solo di passaggio fare riferimento a tesi avanzate
negli ultimi vent’anni da Peter Wheeler in Gran Bretagna, Konrad Fialkowski in
Polonia e Dean Falk negli USA, secondo i quali l’assunzione della stazione
eretta, modificando la risposta allo stress
da calore solare, avrebbe creato condizioni nel flusso ematico in grado di fare
aumentare i neuroni della corteccia che, espansa, sarebbe riuscita a disperdere
il calore (fatale per neuroni e glia) agendo da radiatore cerebrale. Accolta inizialmente come una delle tante
trovate “eccentriche” in cui ci si imbatte in questo campo, l’ipotesi,
suffragata da numerosi studi, è attualmente accettata da molti. L’aumento di
neuroni -per questa necessità di adattamento- nella struttura preposta al
livello più alto di controllo avrebbe poi facilitato lo sviluppo delle funzioni
psichiche umane.