cultura

Orologi nel cervello, come sono fatti ?
di Roberto Vacca ("L'Orologio"-22-12-2006 )

Alcuni di noi non hanno mai studiato il progetto degli orologi , né i loro componenti basilari. Sappiamo che i pendoli hanno piccole oscillazioni isocrone, per cui si usano per scandire intervalli elementari di tempo. Però, scappamenti, ancore, bilancieri, ruota a colonne, bariletto a doppia molla per noi sono parole di cui intravediamo appena il senso, immaginando connessioni etimologiche anche vaghe. Quando guardiamo il disegno costruttivo di un orologio o uno schema funzionale o una foto del meccanismo, restiamo attoniti - ci capiamo ben poco. Concettualmente è più facile capire come funziona un orologio elettronico: un circuito oscillatore scatta con molta precisione a intervalli di tempo brevissimi. Poi una catena di contatori (sempre sullo stesso chip) scatta al passare dei secondi, dei minuti, delle ore, dei giorni

Oggi, però, i neurofisiologi lasciano attoniti tutti noi - compresi gli esperti in orologeria - perché stanno compiendo passi significativi verso la comprensione dei processi mediante i quali il nostro cervello apprezza il trascorrere del tempo. Sappiamo bene per esperienza che quasi tutti noi siamo capaci di stimare (entro certi limiti di errore non eccessivi) quanto tempo sia trascorso da un istante dato. Alcuni sono più bravi di altri. Quando mia moglie mi fa un'intervista per la televisione, mi dice:

"Questo intervento me lo devi fare di un minuto e mezzo."

Poi sorride e aggiunge:
"Di te mi posso fidare. Lo so che parlerai per circa 83 secondi."

I neurologi cerebrali, dunque, stanno capendo come funzionano i nostri orologi cerebrali. [Chi ne vuole sapere di più, può consultare il difficile articolo di Catalin V. Buhusi e Warren H. Merck - What makes us tick? Functional and neural mechanisms of interval timing ("Che cosa è che ci fa ticchettare? I meccanismi funzionali e neurali della temporizzazione", Nature, 6 Ottobre 2005, Volume 6, pag.755-763].
La capacità di elaborare accuratamente informazioni temporali è vitale al fine di raggiungere obiettivi prefissati, di equilibrare gli stress cui è soggetto il nostro sistema nervoso - di sopravvivere. Tale capacità si basa su diversi meccanismi biologici atti a scandire scale temporali molto diverse le une dalle altre.

Abbiamo nel cervello tre sistemi diversi. Il primo è quello circadiano (giornaliero) che regola i ritmi del metabolismo e del comportamento e che è situato nel nucleo superchiasmatico dell'ipotalamo. Invece il temporizzatore responsabile del controllo motorio automatico su tempi dell'ordine dei millisecondi è situato nel cervelletto. A differenza di questi meccanismi di temporizzazione localizzati, abbiamo un timer universale, flessibile, controllato da meccanismi cognitivi che funziona nella gamma che va dai secondi ai minuti. Questo timer coinvolge l'attivazione di una rete di aree cerebrali che fanno parte dei circuiti talamo-cortico-striatali. - in particolare:i gangli basali, l'area motoria supplementare, la corteccia pre-frontale e la corteccia postero-parietale. Il funzionamento di questa rete di circuiti al fine di percepire il passaggio del tempo implica l'attivazione simultanea di varie aree del cervello. In tali aree si svolgono svariati fenomeni cognitivi e sembra probabile che esse non si limitino a elaborazioni relative al tempo, ma siano coinvolte in altri processi fra cui l'apprezzamento o stima di quantità e numerosità. I circuiti neurali potrebbero volta a volta effettuare funzioni diverse, rivelando prima coincidenze di eventi in modo da misurare tempi e poi contando impulsi per fornire stime di numerosità.

E' normale che molti dei termini di cui sopra siano incomprensibili per il profano. Non richiamano alla nostra mente niente di concreto se non abbiamo studiato bene l'anatomia e la neurofisiologia. Anche se ci limitiamo a leggere soltanto quei nomi astrusi, però, capiamo già come gli scienziati stiano arrivando a capire le funzioni cerebrali in modo simile a quello in cui i costruttori e manutentori capiscono gli orologi:

Molti aspetti di questi complicati processi cerebrali non sono ancora chiariti. Mentre si formulano ipotesi in merito e si cerca di comprovarle, anche mediante esperimenti transgenici (su animali di varie specie), si stanno conseguendo progressi notevoli nello studio dei fenomeni molecolari che sono alla base dei nostri meccanismi di temporizzazione.
Anche qui noi profani leggiamo parole che non capiamo e che non richiamano alla nostra mente niente di noto.

"Lo stadio di scansione temporale (orologio interno) viene influenzato da manipolazioni dopaminergiche. Gli antagonisti dopaminergici fanno diminuire la velocità del nostro orologio soggettivo. Lo stadio di memoria, che registra le scansioni, invece, è affetto da errori proporzionali all'attività colinergica nella corteccia frontale."

Per capire di che cosa si parla dovremmo studiare molto. L'unica informazione che percepiamo è che gli orologiai neurologici cominciano ad avere idee abbastanza precise non solo al livello delle funzioni complessive, ma anche a quello dei componenti microscopici.
Sebbene ci sia ancora un enorme lavoro da fare per capire bene come funzionino i meccanismi fisiologici e, quindi, quelli comportamentali, l'interesse di questi studi non è solo teorico. Infatti il morbo di Parkinson, il morbo di Huntingdon e la schizofrenia sono accompagnati da disturbi neurologici della capacità di stimare intervalli di tempo. I meccanismi interessati possono essere analizzati a livello cellulare utilizzando le immagini fornite dalla risonanza magnetica funzionale (fMRI). L'integrazione delle informazioni ottenute con tutte queste tecniche diverse permette di progredire anche sulla via della prevenzione e della cura di gravi malattie.

Riponiamo buone speranze nell'attività degli orologiai cerebrali. e, insieme, utilizziamo gli orologi - protesi efficaci ai nostri orologi cerebrali poco precisi.