Gli strumenti di indagine: limiti e soluzioni

Visualizzazione cerebraleIl cervello è l’organo più complesso da studiare per la tua costante attività e per la sua rapida deteriorabilità. Infatti solo dalla seconda metà del XVII secolo, attraverso alcune tecniche che ne impedivano il deterioramento, ne è stata possibile una descrizione accurata (C. Umiltà, 2010).
Non è possibile, però, studiare l’attività e le funzioni del cervello considerando semplicemente la sua struttura anatomica ed è per questo che solo il progredire delle tecnologie e degli strumenti di indagine ha permesso la nascita delle neuroscienze moderne. Panksepp parla di tale nascita come «rivoluzione neuroscientifica moderna» che «ha inizio circa quarant’anni fa con lo sviluppo di nuove fantastiche procedure per studiare il funzionamento del cervello, culminate negli strumenti di visualizzazione cerebrale di cui disponiamo oggi, che permettono ai ricercatori di osservare in vivo (negli organismi viventi) cosa accade nel cervello umano mentre una persona compie varie attività» (J. Panksepp, L. Biven, 2012, p. 68).
Molti dei risultati neuroscientifici pubblicati e discussi debbono la loro forza a tali tecniche di visualizzazione cerebrale (neuroimaging). Tali tecniche sono varie e con punti di osservazione diversi.

La risonanza magnetica per immagini (MRI) avviene, ad esempio, attraverso l’uso di macchinari ad alto campo magnetico con cui si ottengono delle immagini cerebrali elaborate poi da software dedicati. La risonanza magnetica funzionale (fMRI) consiste, invece, nell’uso delle immagini ottenute con la risonanza magnetica (MRI) per valutare la funzionalità cerebrali, in modo complementare all’immagine morfologica.

La tomografia a emissione di positroni (PET) è una tecnica di neuroimmagine che si basa sull’impiego di determinati tracciati radioattivi. La radiazione viene indotta attraverso la somministrazione di un elemento tracciante con una bassa radioattività che decade appena il macchinario emette dei raggi gamma che, allo stesso tempo, forniscono l’immagine dell’interno del corpo.

La tomografia assiale computerizzata (TAC) è un’indagine morfo-funzionale che usa la tecnica dei raggi-X. Le radiazioni attraversano i tessuti da angoli diversi e permettono, così, un’immagine del tessuto. L’esposizione ripetuta ai raggi-X, però, può danneggiare i tessuti e, inoltre, l’immagine fornita è quella della struttura cerebrale e non delle funzioni in attività.

L’elettroencefalogramma (EEG) misura, attraverso degli elettrodi, l’attività elettrica del cervello. Il tracciato mostra in quale aree cerebrali questa attività è presente o alterata e i cambiamenti nel tempo. L’immagine che ne risulta, però, ha una bassa risoluzione spaziale e difficilmente riesce a mappare al di sotto della corteccia, inoltre i segnali più deboli tendono a non essere registrati.
Nonostante la loro accuratezza e il progresso tecnologico, queste tecniche presentano ancora oggi molti limiti. Va detto, innanzitutto, che la totalità di queste tecniche offre una visualizzazione migliore nelle aree neocorticali, ma non sono adatte a rappresentare le regioni sottocorticali.

La fMRI e la PET, che sono le tecniche di visualizzazione cerebrale più utilizzate, possiedono una bassa risoluzione spaziale. Tali tecniche riescono a penetrare il tessuto corticale in una profondità che varia dai due ai cinque millimetri. Inoltre, per rilevare ed elaborare i segnali necessari alla produzione delle immagini questi strumenti richiedono un tempo molto più lungo (circa un minuto) rispetto all’attività degli eventi neurali (nell’ordine di millesimi di secondo). Pertanto i dati vengono normalmente normalizzati attraverso una media dei dati tratti da soggetti diversi., con un confronto tra il cervello in attività e il cervello a riposo; pur essendo ormai noto che «il cervello non è mai a riposo» (A. Noë, 2009, p. 22).
Oltre alle difficoltà appena descritte, «occorre ricordare che i neuroni sottocorticali nelle regioni emotive tipicamente scaricano molto più lentamente dei neuroni delle regioni sensoriali percettive superiori del talamo e della neocorteccia», infatti, «in molti sistemi, il raggruppamento della scarica neuronale è più importante dei pattern di frequenza superiori». Inoltre, «spesso l’azione potente e prolungata di certe sostanze neurochimiche viscerali-affettive (per esempio, i neuropeptidi) è più importante, nella configurazione dei sentimenti e della reazione emotiva, dell’elevata frequenza della scarica neuronale e degli aumenti del flusso sanguigno che ne risultano, i quali sono monitorati da tecniche come la tomografia a emissione di positroni (PET) e la risonanza magnetica funzionale (fMRI)». Pertanto, «queste tecniche non sono tanto sensibili alle funzioni cerebrali affettive di ordine inferiore come lo sono a quelle cognitive di ordine superiore, il che comporta un indesiderabile pregiudizio nel modo in cui queste tecniche sono state utilizzate per studiare le emozioni: sono più sensibili ai correlati cognitivi che accompagnano le emozioni che ai sostrati affettivi» (J. Panksepp, L. Biven, 2012, p. 54).
Ulteriori dati vengono forniti dalla manipolazione cerebrale. Ciò può avvenire con una tecnica quale la stimolazione magnetica trans-cranica (TMS). Questa permette di stimolare o inibire la corteccia cerebrale in modo non invasivo. L’impulso magnetico induce una corrente elettrica che interferisce sull’attività neurale a livello locale. Il soggetto sottoposto alla TMS normalmente è vigile. Tuttavia anche questa tecnica presenta delle difficoltà: prime fra tutte, la calibrazione del livello di intensità della stimolazione necessaria e la determinazione di quali aree siano coinvolte nella stimolazione stessa. In secondo luogo il fatto che anche questa tecnica può avvenire solo a livello corticale.
Tecniche più invasive sono invece la stimolazione elettrica e chimica e, ovviamente, l’intervento chirurgico. Tali tecniche, per la loro invasività, sono state utilizzate soprattutto in ambito clinico e sugli animali.
Infine ulteriori dati sono stati forniti, appunto, anche dalle numerose osservazioni cliniche, attraverso l’osservazione delle aree danneggiate e delle conseguenze riscontrabili.
Oltre alle difficoltà tecniche di osservazione, è importante anche considerare la validità ecologica della tecnologia, cioè se e come «i risultati possono essere generalizzati al di fuori del laboratorio». Infatti molte osservazioni richiedono «situazioni sperimentali controllate molto attentamente» (N. Levy, 2007, p. 141). I risultati così ottenuti in laboratorio potrebbero dire molto poco sulle attività che gli organismi eseguono normalmente nel loro ambiente e nell’interazione con gli oggetti, gli eventi e gli altri organismi.
L’interdisciplinarità delle neuroscienze affettive, concepita da Panksepp, permette, pertanto, di superare molte di queste difficoltà di osservazione: i dati ricavati dall’osservazione neurale, ottenuti a loro volta con le varie tecniche sopra descritte, vengono poi confrontati con le osservazioni di tipo psicologico, psichiatrico ed etologico. I risultati, quindi, non seguono da una sola fonte e questo li rende meno suscettibili di critiche.


Bibliografia:

  • Levy N., 2007, Neuroethics. Challenges for the 21st Century, Cambridge, Cambridge University Press (tr. it. Neuroetica. Le basi neurologiche del senso morale, Milano, Apogeo, 2009).
  • Noë A., 2009, Out of Our Heads: Why You Are Not Your Brain, and Other Lessons from the Biology of Consciousness, New York, Hill & Wang (tr. it. Perché non siamo il nostro cervello. Una teoria radicale della coscienza, Milano, Cortina, 2010).
  • Panksepp J., 1998, Affective Neuroscience: The Foundations of Human and Animal Emotions, Oxford University Press.
  • Panksepp J., Biven L., 2012, The Archeology of Mind. Neuroevolutionary Origins Of Human Emotions, New York, W.W. Norton & Company (tr. it. Archeologia della mente. Origini neuroevolutive delle emozioni umane, Milano, Cortina, 2014).
  • Umiltà C., 2011, Il cervello. La macchina della mente, Bologna, Il Mulino.

Tomas CiprianiIl sito è stato creato ed è gestito, nei contenuti e nella parte grafica, da Tomas Cipriani, laureato in filosofia morale alla Sapienza di Roma e appassionato di neuroscienze e neurofilosofia.

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