Come la mente emerga dai neuroni è ancora un mistero, ed è una domanda a cui le neuroscienze non sanno ancora rispondere, nonostante i successi ottenuti. Alcuni neuroscienziati dedicano la carriera a studiare l’attività dei singoli neuroni. Altri scelgono una scala di grandezza maggiore, per esempio osservano come l’ippocampo, un aggregato di milioni di neuroni, codifica le memorie. Altri ancora studiano il cervello a scala più grande, osservando le regioni che si attivano quando per esempio leggiamo o proviamo paura. Un singolo neurone non può fare molto, ma più neuroni equivalgono ad un organismo più complesso. Obiettivo delle neuroscienze è capire come la rete di miliardi di neuroni generano la mente umana.
Il neurone è l’unità cellulare che costituisce il tessuto nervoso, il quale concorre alla formazione, insieme al tessuto della nevroglia e al tessuto vascolare, del sistema nervoso. Grazie alle sue peculiari proprietà fisiologiche e chimiche è in grado di ricevere, integrare e trasmettere impulsi nervosi (impulsi elettrici, c.a 70 mV), nonché di produrre sostanze denominate neurosecreti.
Il nostro cervello contiene circa 100 miliardi di neuroni, variabili per forma e posizione ma accumunati da alcune caratteristiche.
Da ogni neurone hanno origine prolungamenti citoplasmatici, che sono i dendriti e l’assone.
I dendriti, che hanno diramazioni simili ad un albero, ricevono segnali da neuroni afferenti e li trasportano verso il neurone. La complessità dell’albero dendritico rappresenta uno dei principali determinanti della morfologia neuronale e del numero di segnali ricevuti dal neurone. L’assone conduce invece il segnale verso altre cellule. Ha un diametro uniforme ed è un ottimo conduttore grazie agli strati di mielina. La parte finale dell’assone è un’espansione detta bottone terminale. Attraverso i bottoni terminali un assone può prendere contatto con i dendriti o il corpo cellulare di altri neuroni affinché l’impulso nervoso si propaghi lungo un circuito neuronale e intere regioni del cervello.
I neuroscienziati stanno scoprendo le regole con cui miliardi di neuroni sono organizzati in reti, che a loro volta funzionano come un’unica rete coerente che chiamiamo cervello ispirandosi a ricercatori che da decenni studiano le forme della complessità in altri campi: dai mercati azionari ai circuiti dei computer, ai geni e alle proteine che interagiscono in una cellula. Le ricerche suggeriscono che l’organizzazione di questa rete è cruciale per la nostra capacità di dare un senso ad un mondo che cambia in continuazione. I neuroni formano reti estendendo i propri assoni che stabiliscono contatti con altri neuroni. I contatti permettono a un segnale di viaggiare lungo la cellula nervosa e di innescare un’onda di corrente in altri neuroni. Ciascun neurone può unirsi a migliaia di altre cellule, vicine oppure nell’emisfero cellulare opposto, le reti possono quindi assumere un numero incredibile di configurazioni, e il modo di organizzarsi di una particolare rete del cervello ha un effetto enorme sul suo funzionamento.
Dietmar Plez, neuroscienziato della National Institute of Mental Health, ha esaminato con i suoi collaboratori l’architettura del cervello per intercettare l’attività spontanea dei neuroni e ha registrato un’attività casuale che ha chiamato “valanga neuronale”. Ha registrato cioè il numero di collegamenti che un neurone crea con i propri vicini durante lo stato di riposo. Plenz e colleghi hanno trovato che i neuroni possono nella maggior parte dei casi eccitare solo i vicini, in altri casi possono scatenare un’attività più diffusa. Una rete del genere permette al nostro cervello di essere molto sensibile ai segnali in entrata, come un microfono che amplifica un’ampia gamma di suoni. In particolare i segnali deboli innescano una risposta intensa in un numero limitato di neuroni, mentre shock intensi producono una risposta forte in un numero più grande di cellule. Questo tipo di rete è chiamato Rete Small World.
Marcus E.Raichke e collaboratori della Washington University a St. Louis hanno notato che quando ci stiamo riposando e non pensiamo a niente di particolare, il cervello può essere attraversato da onde di elettricità che formano strutture complesse e che questa attività spontanea potrebbe essere fondamentale per la nostra vita mentale. Potrebbe consentire alla mente a riposo di riflettere sui suoi meccanismi interiori, esaminando i ricordi e facendo progetti per il futuro.
Le onde di attività elettrica si diffondono nel cervello anche quando è a riposo. I ricercatori Patric Hgmann, dell’Università di Losanna, e Olaf Sporns, dell’Università dell’Indiana, hanno scoperto che la densa rete di connessioni ha alcuni nodi attraversati da molte connessioni. Queste reti Small World permetterebbero al cervello di elaborare più rapidamente le informazioni e di conservare con più efficienza la sua integrità strutturale.
Cento Trilioni di Connessioni- Carl Zimmer – Le Scienze (ediz.Italiana di Scientific American) – Marzo 2011
