Perché il cervello dell’adolescente ha un significato evolutivo 

Ettore Ruberti

Università Ambrosiana-Milano-ENEA

Perché il cervello dell’adolescente ha un significato evolutivo.

È con gli studi di Vincenzo Malacarne che si è cominciato a studiare il comportamento in relazione al cervello o, meglio, allo sviluppo cerebrale. 

Malacarne, nel 1780, partendo dall’assunto che l’apprendimento è in relazione con il cervello,  compara il comportamento di coppie di animali gemelli, di cui solo uno è stato sottoposto ad  addestramento, dimostrando che le circonvoluzioni cerebrali di quest’ultimo sono più sviluppate  rispetto al gemello non sottoposto ad addestramento. 

Il padre della moderna concezione dell’evoluzione biologica, Charles Robert Darwin, nel 1874  osserva che il cervello del Coniglio domestico è più piccolo di quello del Coniglio selvatico,  deducendone che gli esemplari di specie allevate in cattività per parecchie generazioni non  abbiano potuto sviluppare l’intelletto, i sensi ed i movimenti volontari.  

Ovviamente stiamo discutendo di quella parte del cervello che supera il livello “rettiliano”, ossia  quella che definiamo materia grigia.  

A cavallo fra il XVIII ed il XIX secolo gli studi sul cervello ricevono nuovi impulsi e, grazie anche allo sviluppo di strumenti d’indagine più raffinati, portano a nuove acquisizioni, alimentando anche la speranza di arrivare alla riparazione di lesioni cerebrali o comunque del tessuto nervoso. Il problema cruciale è rappresentato dal fatto che non era chiaro come fosse strutturato il tessuto nervoso e come il cervello si sviluppasse, sia nell’età evolutiva che nell’organismo adulto. Tantomeno si aveva idea di come si trasmettesse l’impulso nervoso. Si era però diffusa l’opinione che il tessuto nervoso conservasse una certa plasticità anche nell’età adulta. Nel 1896, Jean Demoor arrivò a pubblicare un libro dal significativo titolo “La plasticité morphologique des neurones cérébraux”. 

Struttura del cervello e plasticità neurale.

Su quale fosse effettivamente la struttura del cervello e su come si trasmettesse l’impulso nervoso  vi erano varie linee di pensiero. Le principali erano quella di Camillo Golgi, che riteneva il sistema nervoso come un insieme continuo, senza divisioni, in contrapposizione con quella propugnata da Santiago Ramon y Cajal, il quale era convinto che i neuroni fossero separati fra loro e comunicassero attraverso giunzioni chiamate sinapsi. Lo sviluppo della neurobiologia ha  dimostrato che Cajal aveva ragione. 

Partendo dalla teoria di Cajal, nel 1893, Eugenio Tanzi propose che l’impulso nervoso non poteva essere trasmesso senza incontrare resistenza passando da un neurone al successivo; quindi, ipotizzò che i neuroni dovessero andare incontro a modifiche durante il processo di  apprendimento. Anche altri studiosi hanno fornito contributi sostanziali allo sviluppo degli studi  sulla plasticità neurale, in particolare Ernesto Lugaro, Georges Marinesco, Ioan Minea, Albrecht  Bethe, Jerzy Konorski.  

Nel corso del secolo trascorso, gli studi e le ricerche sulla plasticità neurale si sono moltiplicati,  anche in ambito medico e, con la nascita e lo sviluppo dell’Etologia, anche quella umana, è stato  ormai assodato che l’apprendimento e l’interazione con l’ambiente esterno influiscono sullo  sviluppo del cervello. Nell’essere umano profondamente. È stato anche dimostrato che i moduli  comportamentali frutto di apprendimento possono essere modificati anche nell’età adulta, anche  se, con l’avanzare dell’età, questo avviene con meno facilità.

Sviluppo del cervello durante la crescita.

Rimaneva da capire se lo sviluppo del cervello durante lo sviluppo dell’individuo fosse comunque soggetto solo all’eredità genetica che, in un certo qual modo, ne “dirigesse” la crescita e la plasticità fosse già inscritta nel genoma, oppure se la plasticità rispondesse a stimoli esterni e  dipendesse dalle contingenze, come, in una certa misura, avviene nel genoma e nel sistema  immunitario. 

Sappiamo che i cambiamenti epigenetici che avvengono nel genoma ma che non sono causati da mutazioni, hanno qualche ruolo anche nello sviluppo del sistema nervoso centrale, ma la  scoperta fondamentale è dovuta a Gerald Edelman, il quale ha capito che il cervello risponde alla  stessa logica della selezione naturale, ossia si sviluppa attraverso la selezione dei gruppi di  neuroni, così come avviene nell’evoluzione dei viventi. Questa teoria è chiamata giustamente  Darwinismo neurale o Teoria della Selezione dei Gruppi Neuronali (TSGN).

Edelman ha applicato al tessuto nervoso le ricerche che aveva condotto sul sistema immunitario, che gli valsero il Premio Nobel nel 1972, in contrasto con la visione, allora prevalente, secondo cui le cellule del sistema immunitario si adattano alle caratteristiche specifiche dell’antigene (molecola che il sistema immunitario riconosce come estranea all’organismo) cui devono opporsi, cosa che implicherebbe che l’antigene includa le informazioni sulle sue caratteristiche in modo che l’anticorpo si formi in relazione a queste.  

Edelman, aveva invece compreso che la risposta immunitaria si basa su una selezione  popolazionistica di stampo darwiniano: in pratica, il sistema immunitario, seleziona fra gli  anticorpi presenti nell’organismo quelli più adatti, questi quindi si rafforzano e si moltiplicano,  rendendo più efficace la risposta immunitaria. Edelman ha poi sviluppato questo modello  concettuale, applicandolo anche in ambito embriologico e neurale: già in età embrionale  avverrebbe una selezione dei gruppi di neuroni che rispondono meglio agli stimoli e formano  quindi, insieme con altri gruppi, la struttura del cervello. 

Teoria della Selezione dei Gruppi Neuronali.

La teoria del Darwinismo neurale, concepita da Edelman nel 1978, applica il concetto di selezione naturale nell’ambito dello sviluppo e del funzionamento del cervello, giustificando la complessità dei fenomeni neurobiologici e le variazioni comportamentali degli individui. Questa teoria riceve continuamente nuove conferme dai risultati della ricerca sperimentale.

Essa si basa su tre principi: la selezione nello sviluppo, la selezione esperienziale e il rientro. 

• La selezione nello sviluppo prevede che le connessioni neuronali che formano le sinapsi ed i  gruppi di neuroni sono continuamente soggetti a selezione durante lo sviluppo dell’individuo;

• La molteplicità e l’unicità delle connessioni implica che ogni cervello si sviluppa in risposta  all’insieme degli stimoli ed alla selezione dei gruppi neurali e quindi che non possono esistere due  cervelli identici nemmeno fra gemelli monozigoti che hanno vissuto nello stesso ambiente e che  anche il cervello di un unico individuo si modifica nel tempo;

• L’enorme variabilità delle connessioni sinaptiche e la loro estrema plasticità implica l’auto  organizzazione di gruppi di neuroni molteplici e modulari, fenomeno che viene definito rientro. 

Lo sviluppo del cervello nell’adolescente.

Con lo sviluppo della mente e la formazione di società complesse, la nostra specie ha sviluppato  la capacità di formulare pensieri astratti e quindi progressivamente la cultura, ossia ha “superato”  l’evoluzione biologica sviluppando modelli culturali. Una delle conseguenze più notevoli di questo passaggio antropologico è stata l’elaborazione di complessi elaborati intellettuali e formativi. Lo sviluppo del cervello durante la crescita e le varie fasi della vita dell’uomo non sono però omogenee ne procedono con una progressione lineare. Questo anche se permangono dei  “vincoli” base propri della nostra specie, ossia quelle che Eibl-Eibesfeldt definisce “le invarianti  nell’evoluzione delle specie”. 

Nella prima fase dello sviluppo, dopo la nascita, il neonato risponde solo a stimoli, interni ed  esterni ed impara a riconoscere i tratti distintivi della madre e di altre persone con cui viene in  contatto. Queste prime acquisizioni, dopo i primi tre mesi, vengono “implementate”  progressivamente con l’inizio della fase di acquisizione delle conoscenze ambientali e proto sociali e possono essere “dimenticate” se il bambino viene trasferito in altro ambiente.

Dai primi tre mesi ai tre anni il bambino acquisisce la coscienza di se, ossia impara la differenza fra lui e gli altri e, progressivamente, impara a parlare. Dai sei anni comincia a sviluppare compiutamente il pensiero astratto, facoltà che si acquisisce e si implementa progressivamente. Da questa fase dello  sviluppo e nella successiva dell’adolescenza, diviene fondamentale fornire adeguati stimoli ambientali e quelli che possiamo definire culturali.

Infatti, è ampiamente dimostrato che bambini ed adolescenti cresciuti in ambienti privi di stimoli ed in assenza di “istruzione” non riescono a  condurre successivamente una vita normale, questo avviene anche nei Mammiferi superiori. Del resto è ampiamente dimostrato che bambini allevati da animali acquisiscono moduli comportamentali peculiari e che, bambini allevati in aree culturali diverse dalla propria, conservano molte caratteristiche della cultura “d’adozione”.

Questo è dovuto a due fenomeni:

1)  l’estrema plasticità della mente umana, in particolare durante l’età evolutiva;

2) l’esistenza di almeno una fase “critica” durante la crescita.

Vi sono fasi della crescita in cui si imparano con facilità alcune conoscenze che successivamente diviene estremamente difficile da acquisire. Un esempio da manuale è costituito dall’acquisizione del linguaggio. Ogni bambino impara facilmente la lingua parlata dalla sua famiglia e dal suo ambiente sociale, mentre è molto più difficile impararne un’altra successivamente ed individui, anche adulti, che non ne hanno imparato nessuna non riusciranno ad impararne alcuna successivamente.

Bambini e adolescenti privati di stimoli ed addirittura cresciuti in condizione di “privazione sensoriale” rimangono incapaci di superare tale stato. A titolo di esempio, riporto un fatto emblematico: in casi di privazione della vista nei primi anni di vita, gli sfortunati soggetti che ne sono stati protagonisti, pur normali fisiologicamente, sono di fatto ciechi. 

La crescita dell’adolescente in condizioni di privazioni sociali o di altro tipo, ne compromette  notevolmente lo sviluppo cognitivo e delle relazioni sociali. Infatti, la fase di sviluppo del cervello  durante l’età evolutiva è quella più critica e, in parte, irreversibile. 

Il cervello però non smette mai di “evolvere” e sviluppare nuove sinapsi. Infatti, come avviene per i muscoli, in assenza di attività, regredisce. Questo costituisce uno dei motivi per cui, adolescenti che lasciano la scuola e/o si isolano, sono soggetti ad un regresso della capacità di  ragionamento e questo avviene anche negli adulti ed ancora di più negli anziani. Infatti, uno dei  principali morivi della decrescita della capacità mentali di questi ultimi è proprio l’assenza di  “utilizzo” della materia grigia. 

Tornando alla fase critica dell’adolescenza, ed a quella precedente della pubertà, è estremamente importante fornire gli imput adeguati in questa fase dello sviluppo: per questo è estremamente  deleterio proporre al giovane continuamente scene di violenza e sopraffazione e sostituire gli  stimoli sociali con quelli proposti dai mezzi elettronici. Questi ultimi, specie nella prima fase della  crescita, spingono a vivere in una realtà virtuale avulsa dalla vita sociale. 

Implicazioni biochimiche nello sviluppo neurologico dell’uomo.

Rifacendomi al lavoro della professoressa Galvan, ritengo indispensabile completare questo  breve contributo con alcune considerazioni concernenti le implicazioni neuro-biochimiche nello  sviluppo del cervello nel bambino e nell’adolescente, poiché queste forniscono il sostrato  fisiologico responsabile delle modalità, della complessità e delle criticità della successiva  maturazione del carattere e degli eventuali stati di alterazione o addirittura di patologie neurali. E’  infatti nel periodo preadolescenziale e soprattutto adolescenziale che stress di natura affettiva,  ambientale o di stress emotivi che si sviluppano fobie, disregolazioni affettive e addirittura  alterazioni maniacali del comportamento arrivando a sviluppare personalità insicure e/o aggressive ed incapacità di empatia e capacità di relazionarsi con gli altri, in particolare con  rappresentanti con l’altro sesso.  

Infatti, dagli studi effettuati anche con l’utilizzo di altri animali, in particolare topi, ratti e scimmie, che stress ambientali ed emotivi, in particolare se protratti nel tempo, alterano i circuiti  amigdala-corteccia e lo striato ventrale, bersagli privilegiati dello stress ed impediscono quindi un normale sviluppo della personalità. Come discusso più sopra, anche nell’età adulta, stress emotivi causati da fenomeni ambientali, come catastrofi naturali o guerre e terrorismo, possono causare alterazioni profonde della  personalità, ma è indubbio che stress, anche di piccola entità, nell’età evolutiva, lasciano profonde alterazioni in queste parti del cervello.

Negli Anni ’80, presso il Centro Ricerche Casaccia dell’ENEA, una pregevole serie di studi effettuati sulla Macaca mulatta, hanno dimostrato che addirittura anche stress climatici e di allontanamento della madre e/o di isolamento possono comportare alterazioni comportamentali che durano anche durante l’intera vita dell’individuo. Del resto, gli studi più recenti concernenti l’epigenetica, ossia l’ereditarietà a breve termine non causata da variazioni del DNA, possono alterare il comportamento anche nelle generazioni future.

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