Lo specchio della mente

Stai camminando in un parco quando dal nulla, l’uomo davanti a te viene colpito da un frisbee vagante. Automaticamente, ti ritiri per compassione. Oppure stai guardando una gara e senti il tuo cuore battere per l’eccitazione mentre i corridori si contendono il traguardo per primi. Oppure vedi una donna che annusa del cibo sconosciuto e si stropiccia il naso per il disgusto. Improvvisamente, il tuo stomaco si rivolta al pensiero del pasto.

Per anni, queste esperienze hanno lasciato perplessi psicologi, neuroscienziati e filosofi, che si sono chiesti perché reagiamo a un livello così viscerale alle azioni degli altri. Come facciamo a capire, così immediatamente e istintivamente, i loro pensieri, sentimenti e intenzioni?

Ora, alcuni ricercatori credono che una recente scoperta chiamata neuroni specchio potrebbe fornire una risposta basata sulle neuroscienze a queste domande. I neuroni specchio sono un tipo di cellule cerebrali che rispondono allo stesso modo quando compiamo un’azione e quando siamo testimoni che qualcun altro compie la stessa azione. Sono stati scoperti per la prima volta nei primi anni ’90, quando un team di ricercatori italiani ha trovato singoli neuroni nel cervello delle scimmie macaco che si attivavano sia quando le scimmie afferravano un oggetto sia quando le scimmie guardavano un altro primate afferrare lo stesso oggetto.

L’neuroscienziato Giacomo Rizzolatti, MD, che con i suoi colleghi dell’Università di Parma ha identificato per primo i neuroni specchio, dice che i neuroni potrebbero aiutare a spiegare come e perché “leggiamo” la mente degli altri e proviamo empatia per loro. Se guardare un’azione e compiere quell’azione possono attivare le stesse parti del cervello nelle scimmie – fino a un singolo neurone – allora ha senso che guardare un’azione e compiere un’azione possa anche suscitare gli stessi sentimenti nelle persone.

Il concetto potrebbe essere semplice, ma le sue implicazioni sono di vasta portata. Nell’ultimo decennio, più ricerche hanno suggerito che i neuroni specchio potrebbero aiutare a spiegare non solo l’empatia, ma anche l’autismo (vedi pagina 52) e persino l’evoluzione del linguaggio (vedi pagina 54).

In effetti, lo psicologo V.S. Ramachandran, PhD, ha definito la scoperta dei neuroni specchio una delle “singole storie non pubblicizzate più importanti del decennio.”

Ma questa storia è solo all’inizio. I ricercatori non sono ancora stati in grado di dimostrare che gli esseri umani hanno neuroni specchio individuali come le scimmie, anche se hanno dimostrato che gli esseri umani hanno un sistema specchio più generale. E i ricercatori stanno appena iniziando a uscire dalla corteccia motoria per cercare di capire dove altro nel cervello questi neuroni potrebbero risiedere.

Il primo studio

La scoperta dei neuroni specchio deve tanto alla serendipità quanto all’abilità. Negli anni ’80, Rizzolatti e i suoi colleghi avevano scoperto che alcuni neuroni in un’area della corteccia premotoria delle scimmie macaco chiamata F5 si attivavano quando le scimmie facevano cose come prendere o mordere una nocciolina.

I ricercatori volevano saperne di più su come questi neuroni rispondevano a diversi oggetti e azioni, così hanno usato elettrodi per registrare l’attività dei singoli neuroni F5 mentre davano alle scimmie diversi oggetti da maneggiare.

Hanno subito notato qualcosa di sorprendente: Quando prendevano un oggetto – ad esempio, una nocciolina – per darlo alla scimmia, alcuni dei neuroni motori della scimmia iniziavano a sparare. Ancora più sorprendente, questi erano gli stessi neuroni che si accendevano anche quando la scimmia stessa afferrava la nocciolina.

I ricercatori hanno scoperto che i singoli neuroni rispondevano solo ad azioni molto specifiche. Un neurone specchio che si attivava quando, per esempio, la scimmia afferrava una nocciolina si attivava anche quando lo sperimentatore afferrava una nocciolina, mentre un neurone che si attivava quando la scimmia si metteva una nocciolina in bocca si attivava anche quando lo sperimentatore si metteva una nocciolina in bocca.

I ricercatori hanno scritto della loro inaspettata scoperta in un articolo del 1992 su Experimental Brain Research (Vol. 91, No. 1, pagine 176-180). Quattro anni dopo, in un articolo su Brain (Vol. 119, No. 2, pagine 593-609), hanno soprannominato la loro scoperta “neuroni specchio”

“Siamo stati fortunati, perché non c’era modo di sapere che tali neuroni esistessero”, dice Rizzollati. “Ma eravamo nella zona giusta per trovarli.”

Dalle scimmie agli esseri umani

Una volta che i ricercatori hanno identificato i neuroni specchio nelle scimmie, il passo successivo è stato quello di cercarli negli esseri umani. Ma non potevano registrare l’attività dei singoli neuroni negli esseri umani come potevano fare nelle scimmie, perché ciò richiede l’applicazione di elettrodi direttamente al cervello.

Invece, il primo studio sui neuroni specchio umani ha esaminato le contrazioni dei muscoli della mano. In un articolo del 1995 sul Journal of Neurophysiology (Vol. 73, No. 6, pagine 2.608-2.611), Rizzolatti e il neuroscienziato Luciano Fadiga, MD, PhD, ora all’Università di Ferrara, hanno registrato i potenziali evocati dal motore – un segnale che un muscolo è pronto a muoversi – dai muscoli della mano dei partecipanti mentre questi guardavano lo sperimentatore afferrare oggetti. Hanno scoperto che questi potenziali corrispondevano ai potenziali registrati quando i partecipanti afferravano effettivamente gli oggetti stessi.

Da allora, la maggior parte degli studi sul sistema dei neuroni specchio umani hanno usato qualche tipo di neuroimaging, generalmente la risonanza magnetica funzionale (fMRI). Per esempio, il neuroscienziato dell’Università della California, Los Angeles, Marco Iacoboni, MD, PhD, ha usato la fMRI per visualizzare l’attività cerebrale di studenti universitari partecipanti mentre guardavano gli sperimentatori fare movimenti con le dita e mentre loro stessi facevano gli stessi movimenti. Nello studio, pubblicato su Science (Vol. 286, No. 5.449, pagine 2.526-2.528), Iacoboni e i suoi colleghi hanno trovato attività in alcune delle stesse aree della corteccia frontale e del lobulo parietale in entrambe le situazioni.

La differenza tra gli studi di imaging negli esseri umani e gli studi elettrofisiologici nelle scimmie è una questione di scala, spiega lo psicologo Christian Keysers, PhD, che studia il sistema dei neuroni specchio umano all’Università di Groningen in Olanda.

“Quando registriamo i segnali dai neuroni nelle scimmie, possiamo davvero sapere che un singolo neurone è coinvolto sia nel fare il compito che nel vedere qualcun altro fare il compito”, dice. “Con l’imaging, si sa che all’interno di una piccola scatola di circa tre millimetri per tre millimetri per tre millimetri, si ha l’attivazione sia nel fare che nel vedere. Ma questa piccola scatola contiene milioni di neuroni, quindi non si può sapere con certezza che sono gli stessi neuroni – forse sono solo vicini.”

In altre parole, anche se i ricercatori hanno trovato prove di un sistema specchio negli esseri umani, devono ancora dimostrare l’esistenza di singoli neuroni specchio al di fuori delle scimmie. Ecco perché, dice Keysers, è importante che i ricercatori continuino a studiare il sistema dello specchio sia nelle scimmie che negli esseri umani.

Andando oltre la corteccia motoria

Tutti gli studi originali sui neuroni specchio hanno esaminato le scimmie e gli esseri umani mentre eseguivano azioni e guardavano gli altri eseguire azioni. C’è una buona ragione per questo, dice Keysers – le aree motorie del cervello sono alcune delle più ben comprese e ben mappate, quindi è più facile sapere dove cercare particolari neuroni.

Ma alcune delle domande più interessanti che i neuroni specchio sollevano non possono trovare risposta solo nei neuroni motori – i ricercatori vogliono capire come percepiamo le emozioni e le sensazioni degli altri, non solo le loro azioni.

Keysers e i suoi colleghi stanno studiando proprio queste questioni. In uno studio recente, lui e il neuroscienziato Bruno Wicker, PhD, hanno usato la fMRI per esaminare l’emozione del disgusto. In una ricerca pubblicata su Neuron nel 2003 (Vol. 40, No. 3, pagine 655-664), hanno fotografato il cervello di 14 partecipanti maschi mentre inalavano odori nocivi – come l’acido butirrico, che puzza di burro marcio – e mentre guardavano un filmato di un attore che si corrugava in uno sguardo disgustato. I ricercatori hanno scoperto che sia il provare disgusto che il guardare qualcun altro con aria disgustata hanno attivato un particolare segmento di un’area olfattiva del cervello dei partecipanti chiamata insula anteriore.

In un altro studio recente, anch’esso pubblicato su Neuron (Vol. 42, No. 2, pagine 335-346), Keysers e i suoi colleghi hanno esaminato “l’empatia tattile”, o come sperimentiamo la vista di altri che vengono toccati. Ha scoperto che la stessa area della corteccia somatosensoriale era attiva sia quando i 14 partecipanti – questa volta sia uomini che donne – venivano leggermente toccati sulla gamba con un aggeggio simile a una piuma, sia quando vedevano le immagini di qualcun altro che veniva toccato nello stesso punto.

“La cosa fondamentale che stiamo cercando di fare nel mio laboratorio è andare oltre la descrizione motoria originale dei neuroni per un fenomeno più generale – come percepiamo il tocco, le emozioni e il dolore degli altri”, dice Keysers.

Altri ricercatori sono interessati a sapere se i neuroni specchio rispondono non solo alle azioni o alle emozioni degli altri, ma anche all’intento che sta dietro a quelle azioni.

“Si può prendere una tazza da tè perché si vuole bere un sorso, o perché si sta sparecchiando la tavola”, dice Marco Iacoboni. “

In un recente studio pubblicato su PLOS Biology (Vol. 3, No. 3, pagine 529-535), lui e i suoi colleghi hanno trovato alcune prove che possono farlo. I ricercatori hanno usato la fMRI per esaminare 23 partecipanti mentre guardavano video di una mano che raccoglieva una tazza da tè. In un video, la tazza da tè sedeva su un tavolo in mezzo a una teiera di tè e un piatto di biscotti – un segnale che un tea party era in corso e la mano stava afferrando la tazza per prendere un sorso. Nell’altro video, il tavolo era disordinato e disseminato di briciole – un segno che la festa era finita e la mano stava sparecchiando il tavolo. In un terzo video la tazza era sola, rimossa da qualsiasi contesto. I ricercatori hanno scoperto che i neuroni specchio nella corteccia premotoria e in altre aree cerebrali hanno reagito più fortemente alle azioni inserite nel contesto del tea-party che alla scena senza contesto.

“Questo suggerisce che i neuroni sono importanti per capire le intenzioni così come le azioni”, dice Iacoboni.

Tutta questa serie di prove insieme, sembra chiaro che i neuroni specchio sono una chiave per capire come gli esseri umani sopravvivono e prosperano in un mondo sociale complesso, dice il neuroscienziato Vittorio Gallese, MD, PhD, uno dei colleghi di Rizzolatti all’Università di Parma.

“Questo meccanismo neurale è involontario e automatico”, dice – con esso non dobbiamo pensare a ciò che le altre persone stanno facendo o sentendo, semplicemente lo sappiamo.

“Sembra che siamo cablati per vedere le altre persone come simili a noi, piuttosto che diverse”, dice Gallese. “Alla radice, come esseri umani identifichiamo la persona che abbiamo di fronte come qualcuno come noi”.