In origine volevo parlare della coscienza, per questo articolo. Pensavo che non ci fosse migliore esempio per illustrare quanto il nostro cervello sia capace di integrare fra loro informazioni diverse, che provengono dalla memoria, dal corpo che vive, dall’ambiente che circonda l’individuo dotato di coscienza. Poi mi sono smarrito cercando di trovare il punto giusto da cui partire: parlare della coscienza è difficile, anche perché non c’è accordo sulla sua definizione. Ho provato allora a descrivere le strutture anatomiche che si pensa generino la coscienza, ma è venuto fuori un intricato labirinto di neuroanatomia. Preso dallo sconforto mi sono chiesto quale fosse il fondamento ultimo di ogni cosa che ci passa per la testa – perlomeno, dal punto di vista di un aspirante medico. La risposta è stata semplice: il neurone. Non vi parlerò quindi della coscienza, ma di questa cellula meravigliosa, che gestisce tutte le attività della mente.

Il neurone è una cellula specializzata, il cui compito è probabilmente il più complesso fra tutte le cellule dell’organismo: è capace di raccogliere, elaborare e trasferire un segnale verso altri neuroni o altre popolazioni cellulari. Per fare ciò, la cellula neuronale ha sviluppato delle strutture morfologiche specifiche, estremamente eleganti, che la portano ad assomigliare molto spesso ad un maestoso albero. Così come nell’albero abbiamo la folta chioma con tutte le foglie, nel neurone avremo il soma, che contiene il nucleo della cellula, da cui dipartono numerosi prolungamenti della membrana cellulare, i dendriti (che dall’albero, déndron in greco, prendono nome). Un prolungamento più lungo è l’assone, il tronco del nostro albero, che può terminare su un altro neurone (nel suo soma, sui dendriti o su un altro assone) o su un altro tipo cellulare, come il muscolo. In realtà questa è solo una delle diverse strutture possibili, ma gli elementi di base sono sempre gli stessi, i dendriti, il corpo cellulare e l’assone. Un tale grado di specializzazione chiede un pesante tributo: elevata spesa metabolica e perdita della capacità replicativa. I neuroni sono infatti cellule cosiddette perenni, incapaci di rigenerarsi a partire da una cellula progenitrice, a differenza delle cellule labili (cute, mucose interne, tubo digerente), che vengono costantemente rimpiazzate, e delle cellule stabili (fegato, tubuli renali), capaci di ripristinare un pool cellulare danneggiato [1]. I neuroni, cellule elitarie, sono separati dai tessuti circostanti per mezzo di alcune barriere, come la barriera emato-encefalica e la barriera emato-neurale; loro servitori sono gli elementi che costituiscono la glia, come gli astrociti, gli oligodendrociti, le cellule della microglia e le cellule di Schwann: ognuno di questi tipi cellulari coopera nel processo di segnalazione e omeostasi nel sistema nervoso.

Per parlare del funzionamento dei neuroni si dovrebbe percorrere una lunga strada, che parte dalla biochimica delle membrane lipidiche, devia verso la descrizione dei campi elettrici cellulari, si inerpica per la dura china dei potenziali d’azione e continua nelle alture della fisiologia a livello micro e macro, nelle sinapsi e nei nuclei di sostanza grigia. Se però siete dei montanari della domenica, come il sottoscritto, vedrò di trovare una scorciatoia. Il neurone è una cellula eccitabile, cioè capace di generare un potenziale d’azione, una rapida variazione del campo elettrico della membrana cellulare che si propaga con un verso ben preciso. Il potenziale d’azione, quando giunge alla sinapsi, dopo aver percorso l’assone del neurone, attiva un meccanismo di rilascio di alcune sostanze, chiamate neurotrasmettitori. I neurotrasmettitori sono una classe di molecole, di diversa natura (si va da molecole biatomiche come il monossido d’azoto a grandi polipeptidi), capaci di legarsi ai loro rispettivi recettori, posti usualmente sulla membrana: questi, attivandosi, generano diversi effetti. Per poter generare un potenziale d’azione, il neurone deve essere appropriatamente stimolato da altri neuroni (o da stimoli fisici, chimici, meccanici). Detta così sembra semplice.

Cerchiamo allora di immaginare come parlino fra loro i neuroni. Pensate ad un palcoscenico, con due attori che interpretano Romeo e Giulietta. Giulietta deve dire la sua battuta (“Oh, Romeo, Romeo…”, il nostro potenziale d’azione), ma l’attrice è alle prime armi e piuttosto impacciata e per parlare ha bisogno dell’imbeccata. Questo suggerimento, dato che l’attrice è anche un po’ sorda, deve essere detto da due suggeritori diversi oppure da uno stesso suggeritore, ma ripetuto spesso: per il neurone, ciò significa rispettivamente sommazione spaziale – più neuroni-suggeritori che attivano contemporaneamente il neurone-Giulietta – e sommazione temporale – uno stesso neurone-suggeritore che ripete più volte la battuta per attivare il neurone-Giulietta. Il risultato è che, con una buona dose di suggerimenti, Giulietta dice la sua battuta e Romeo risponde. In questa zoppicante allegoria è raffigurata la trasmissione di un impulso eccitatorio e già c’è un primo esempio di integrazione: per attivare un neurone devono collaborare fra loro diversi altri neuroni oppure lo stimolo deve essere particolarmente intenso e ripetuto nel tempo. Per complicare le cose, alcuni suggeritori danno battute sbagliate, ossia esistono anche stimoli inibitori, mentre altri stimoli hanno effetti più a lungo termine, quasi magici, capaci per esempio di far diventare il neurone-Giulietta molto bravo a cogliere i suggerimenti. Il tipo di stimolo, e quindi anche l’effetto risultante, dipende non solo dal neurotrasmettitore impiegato, ma anche dal recettore attivato. Pertanto, potremo osservare un meccanismo di convergenza quando diversi tipi di neurotrasmettitori determinano nella stessa sinapsi lo stesso effetto, oppure un meccanismo di divergenza (più frequente) quando lo stesso neurotrasmettitore riesce a provocare diversi effetti a seconda del recettore che va ad attivare.

Abbiamo quindi visto che nel singolo neurone ha luogo un sottile processo di integrazione fra segnali contrastanti, contraddittori, quasi caotici e che il neurone è capace di arginare questa disarmonia e rispondere in modo semplice, con un potenziale d’azione, quando le condizioni lo permettono. Le modalità di dialogo fra i neuroni possono essere quasi infinite e dipendono dal numero e dal tipo di sinapsi, dal tipo di neurotrasmettitore, dal tipo di recettore e da tutta una quantità di altri parametri che coinvolgono meccanismi ancora più complessi. Un esempio in breve. I processi della memoria si fondano sulla capacità che hanno alcune sinapsi di modificare la quantità di recettori presenti sulla membrana post-sinaptica (quella del neurone ricevente): la ripetuta stimolazione a livello sinaptico di un neurone sull’altro provoca l’aumento dell’espressione di recettori, in modo che basti meno neurotrasmettitore per avere la stessa risposta [2]. Tutto questo ha però sede nello spazio raccolto di un neurone, cellula che custodisce tutti i segreti dell’animo umano.


[1] In realtà, alcune aree del cervello sono popolate da una tipologia di neuroni che viene rigenerata, e prove di neurogenesi sono state trovate anche in altri siti del sistema nervoso centrale. Tuttavia, sono fenomeni minoritari e tutto sommato rari.

[2] Rimando a Larry Squire e Eric Kandel, Come funziona la memoria, Zanichelli, per una spiegazione più elegante e approfondita del fenomeno della Long Term Potentiation.


L’immagine di copertina è tratta da un disegno di una cellula di Purkinje, ossia di un neurone del cervelletto, ad opera di Santiago Ramón y Cajal (1899). Cajal fu co-scopritore del neurone con Camillo Golgi.

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