Capire come funzionano i neuroni per studiare lo sviluppo cerebrale
Nei diversi cambiamenti fisici e corporei che attraversiamo durante l’infanzia è implicato in vari modi il cervello, le cui strutture aiutano a regolare non solo il comportamento, ma anche il metabolismo, il rilascio di ormoni e altri aspetti fisiologici.
I neuroni, le unità funzionali di base del Sistema Nervoso, sono implicati nell’elaborazione delle informazioni e sono composti da tre parti principali: il soma (o corpo cellulare), i dendriti e gli assoni.
Il primo è la parte centrale del neurone, sede del nucleo e di altri organelli deputati alle principali funzioni cellulari; i dendriti sono invece delle ramificazioni che svolgono una funzione di input, consentendo la ricezione dei segnali elettrici nervosi da parte di altri neuroni afferenti. Gli assoni, infine, sono dei lunghi filamenti che propagano l’informazione nervosa lontano dal corpo della cellula e all’estremità distale presentano il cosiddetto bottone sinaptico, incaricato del rilascio di importanti sostanze chimiche dette neurotrasmettitori all’interno delle vescicole sinaptiche. La sinapsi costituisce il “ponte neurale” tra l’assone del neurone pre-sinaptico e il dendrite del neurone post-sinaptico, consentendo il passaggio dell’impulso nervoso tra di loro.
In altre parole, è come se i messaggi nel cervello venissero “imbarcati” attraverso le sinapsi per mezzo dei neurotrasmettitori, i quali espletano la loro funzione di trasmissione di un segnale eccitatorio o inibitorio su un altro neurone o organo effettore. La velocità di trasmissione degli impulsi nervosi viene facilitata e incrementata dalla presenza della cosiddetta guaina mielinica, uno strato lipidico isolante di cellule che riveste gli assoni, ad eccezione di alcuni punti privi di mielina chiamati nodi di Ranvier dove si ha una lieve dispersione di carica elettrica.
Lo studio del cervello nell’infanzia
Studiare lo sviluppo del cervello nell’infanzia, tuttavia, non è così facile e scontato come si potrebbe pensare. Spesso, purtroppo, alcune nuove tecnologie di brain-imaging non possono essere utilizzate con i bambini, dal momento che esse non riescono a mettere in luce nemmeno piccoli dettagli nel cervello di un adulto. Le scansioni effettuate per mezzo della tomografia ad emissione di positroni (PET), invece, espongono i bambini al rischio di radiazioni, poiché si servono di tracce radioattive per catturare un’immagine cerebrale e analizzare il flusso sanguigno o l’attività metabolica di alcuni organi del corpo. Fortunatamente, però, la risonanza magnetica per immagini (MRI) e l’elettroencefalogramma (EEG) hanno consentito ai ricercatori di ottenere informazioni interessanti sullo sviluppo del cervello nell’infanzia, nonostante la difficoltà di eseguire esami simili con bambini piccoli che spesso si dimenano e inficiano la possibilità di ottenere immagini dettagliate e accurate.
Lo sviluppo del cervello durante l’infanzia
Ciò che emerge dalla maggior parte delle ricerche sul tema, tuttavia, è che la guaina mielinica e le sinapsi sono elementi chiave di due dei processi più importanti nello sviluppo del cervello durante l’infanzia: la mielinizzazione e la potatura sinaptica.
Mielinizzazione
Si parla di mielinizzazione per riferirsi al processo di rivestimento degli assoni con la guaina mielinica, che permette alle informazioni e agli impulsi nervosi di essere veicolate più velocemente ed efficacemente. Si tratta di un processo che inizia nel periodo prenatale e prosegue anche dopo la nascita: per esempio, i fasci nervosi delle vie visive si ricoprono di mielina nei primi 6 mesi di vita e quelli delle vie uditive tra i 4 e i 5 anni. Alcuni momenti di mielinizzazione, poi, avvengono anche durante l’adolescenza, in particolare nei lobi frontali.
Potatura sinaptica
Per quanto riguarda il processo della potatura sinaptica, invece, occorre prima fare un passo indietro fino al periodo prenatale. È stato rilevato che tra il terzo e il sesto mese di vita intrauterina, la densità cerebrale dell’essere umano aumenta esponenzialmente e si ha un picco massimo di proliferazione neuronale, che subisce poi una drastica riduzione durante gli ultimi mesi di gestazione, quando le cellule cerebrali non necessarie vengono eliminate.
Esiste però un secondo importante momento di sinaptogenesi che avviene durante i primi anni di vita del bambino, quando si verifica un incremento delle ramificazioni dendritiche e delle sinapsi: i collegamenti tra neuroni si infittiscono, ciascuno formando decine di sinapsi con altri neuroni e dando vita a nuove vie per gli impulsi nervosi. Successivamente – al fine di migliorare l’efficienza della conduttività neurale – avviene poi anche un secondo momento di sfoltimento selettivo chiamato potatura sinaptica (o pruning sinaptico), quel fenomeno per cui le connessioni generate e usate vengono mantenute e rinforzate, mentre quelle non usate vengono sostituite o addirittura eliminate. In altre parole, i circuiti cerebrali vengono rimodellati e la sopravvivenza delle sinapsi viene determinata dal loro stesso utilizzo.
Mielinizzazione e potatura sinaptica: l’influenza dell’ambiente sullo sviluppo del cervello
È bene sottolineare che sia nei processi di mielinizzazione sia in quelli di sinaptogenesi sono implicate sia la natura che la cultura: il programma per la costruzione delle connessioni neurali è scritto nel nostro corredo genetico, ma è per effetto dell’ambiente e dell’esperienza ripetuta che alcune connessioni vengono rafforzate mentre altre vengono eliminate.
In conclusione, si potrebbe dire che il risultato della combinazione del processo di sfoltimento cerebrale selettivo con quello della mielinizzazione è che alla fine dell’adolescenza gli individui hanno minori connessioni neurali rispetto all’infanzia, ma esse sono più ordinate, selettive, efficaci e veloci. Questo profondo lavoro di ristrutturazione cerebrale garantisce all’individuo un sano riassetto dei suoi sistemi di neurotrasmissione, permettendo alle potenzialità del suo cervello di esprimersi al meglio.
