Analisi e studio su
Jean-Pierre Changeux,
L’uomo neuronale
Milano, Feltrinelli, 1983 (4a ediz. 1993)
Parte IV di 4
Antropogenia
Nel 1809 Lamarck osservava come “una razza qualsiasi di quadrumani” avesse potuto “trasformarsi in bimani”.
Per Huxley (1863) e per Darwin (1871) l’uomo discende dalla scimmia. Due secoli prima il reverendo padre Vanni era stato bruciato vivo a Tolosa per averlo detto.
Dal toporagno all’uomo il peso dell’encefalo cresce, relativamente a quello del corpo, in maniera spettacolare. L’ “indice di encefalizzazione”, posto arbitrariamente uguale a 1 nel toporagno, passa da 11,3 nello scimpanzé a 28,7 nell’uomo. La neocorteccia aumenta ancora più rapidamente. Il suo ‘indice di progressione’, sempre riportato a unità negli insettivori, salta da 58 nello scimpanzé a 156 nell’uomo.
Dalla scoperta del Pitecantropo nel 1891 per opera del giovane medico militare Dubois, si raggruppano i resti degli ‘uomini fossili’ od ominidi in tre generi: ‘pre-Australopiteco’, ‘Australopiteco’ e ‘Homo’. Fra questi, si distinguono due specie di Australopiteci e tre di Homo: ‘Homo abilis’, ‘Homo erectus’, ‘Homo sapiens’.
Molteplici specie di scimmie hanno abbondato in Africa durante i 30 milioni di anni che hanno preceduto la nostra era. I primi ominidi incontestabili appaiono sullo stesso suolo 4 milioni di anni fa (o anche 5 o 7 milioni di anni fa). Questi pre-Australopiteci si spostano già sulle zampe posteriori. La loro faccia presenta i primi segni di una riduzione in relazione a quella delle scimmie, i loro molari sono meno taglienti e, soprattutto, da ultimo, la loro capacità cranica è vasta. Essa resta tuttavia inferiore a quella dello scimpanzé (400 cm3). Gli Australopiteci autentici vengono dopo; i loro tratti sono già meno scimmieschi. Con un’altezza oscillante, secondo la specie, tra 1 metro e metri 1,50, il volume interno del loro cranio (da 400 a 550 cm3) oltrepassa ormai quello dello scimpanzé e si avvicina al gorilla. Apparsi verso 3,5 milioni di anni prima della nostra era, essi si sono estinti soltanto da un milione di anni.
Quasi contemporaneamente si incontrano i più vecchi rappresentanti conosciuti del genere ‘Homo’ (3-4 milioni di anni). Questi ‘Homo abilis’ sono francamente bipedi, la loro altezza è aumentata (da 1,20 a 1,40 metri) in relazione a quella degli Australopiteci. I loro denti sono ormai adattati a un’alimentazione onnivora. La loro capacità cranica, in media di 638 cm3, raggiunge presso certi individui 750 cm3. A questi primi uomini ‘abili’ succede, circa 1.500.000 anni fa, l’‘Homo erectus’, quel Pitecantropo di cui Haeckel aveva predetto l’esistenza fin dal 1874 e a cui aveva anche dato il nome prima che fosse scoperto. La sua capacità cranica si colloca tra 800 e più di 1200 cm3 per alcuni che sopravvivevano ancora meno di 500.000 anni fa. Le sue mani sono già quelle dell’uomo moderno.
Poi viene l’‘Homo sapiens’. La capacità del suo cranio oscilla tra i 1200 e i 1400 cm3; raggiunge il valore medio misurato negli uomini attuali. Nel frattempo, l’uomo di Neanderthal, considerato una sottospecie dell’Homo sapiens, compare in Europa e nel Vicino e Medio Oriente. Curiosamente, il volume interno del suo cranio (1550-1690 cm3) supera sensibilmente quello trovato in media nell’Homo ‘sapiens sapiens’ di oggi.
In pochi milioni di anni l’encefalo degli antenati dell’uomo triplica il volume. L’esame attento del cranio di questi uomini fossili rivela trasformazioni morfologiche che riflettono un’evoluzione profonda del cervello che esso conteneva: crescita dell’altezza del cervello al di sopra del cervelletto, sviluppo privilegiato del lobo frontale, moltiplicazione dei solchi e delle introflessioni corrispondenti alle circonvoluzioni della corteccia. Infine, l’impronta lasciata dai vasi sanguigni sulla faccia interna delle ossa craniche mostra un considerevole arricchimento della vascolarizzazione delle meningi, e quindi dell’encefalo.
Le ‘occupazioni’ di questi antenati dell’uomo testimoniano ugualmente delle funzioni del loro cervello. I più antichi arnesi di pietra conosciuti, scoperti in Etiopia (da Chavaillon nel 1969) datano da due a tre milioni di anni. Pezzi di ciottoli di quarzo con qualche ritocco intenzionale si ritrovano associati ai resti dell’Australopiteco che ne fu verosimilmente l’artigiano. L’Homo abilis, come indica il suo nome, sviluppa un’importante industria di pietre tagliate in modo da ottenere una lama; costruisce ripari in pietra e si serve dell’ocra rossa. L’Homo erectus è il primo autore di quelle bipenni in pietra tagliata caratteristiche dell’industria detta acheuleana. Egli sa anche addomesticare il fuoco. Infine, il progresso culturale accelera in maniera folgorante con l’Homo sapiens che è il primo a inumare i morti in maniera sistematica, e dunque a interrogarsi sulla propria natura (la nascita della filosofia).
La confezione di un utensile di forma definita richiede una ‘rappresentazione mentale’ di esso e l’elaborazione di una strategia delle manipolazioni da compiere. Le facoltà di immaginazione e di concettualizzazione del cervello degli Australopiteci erano dunque già notevoli (3,5 milioni di anni fa: come il bambino a 18 mesi, secondo studi recenti).
La maggior parte dei geni strutturali dello scimpanzé si ritrova nell’uomo, ma anche nel topo e nel gatto. Le loro relazioni di vicinanza sui cromosomi si conservano dal gatto all’uomo. Questa evoluzione si è prodotta sulla base di un numero relativamente piccolo di mutazioni geniche e di cambiamenti cromosomici. Quello che è certo è che nessuno sconvolgimento del materiale genetico ha accompagnato lo sviluppo del cervello umano.
Von Baer (1828) e Haeckel hanno molto insistito sulla grande somiglianza dei primi stadi di sviluppo del feto della tartaruga con quello dell’uomo. Le differenze appaiono nel corso delle tappe finali dello sviluppo. Dai rettili ai primati esse si manifestano tutte con chiarezza per la prodigiosa espansione della neocorteccia. Donde l’ipotesi, senz’altro legittima, di un’evoluzione dei vertebrati superiori per addizione di tappe supplementari allo sviluppo dell’ontogenesi. In tanto in quanto le tappe iniziali permarranno, una ‘ricapitolazione’ apparente dell’evoluzione della specie si produrrà nel corso dello sviluppo embrionale degli organismi più evoluti. Così, l’embrione dei mammiferi passerà per stadi ‘pesce’, ‘rettile’, …
Questa legge ha delle eccezioni. L’evoluzione del cranio e della faccia nei primati superiori e nell’uomo sembra far parte di tali eccezioni. La testa del giovane scimpanzé e quella di un bambino si somigliano. Ben più sorprendente è la somiglianza stupefacente del giovane scimpanzé con l’uomo adulto. È come se i caratteri del giovane scimpanzé si fissassero nell’uomo, come se “quella che è una tappa di transizione dell’ontogenesi degli altri primati fosse diventata una tappa terminale dell’uomo”. Riguardo alla forma del corpo e principalmente a quella del cranio l’uomo somiglia a un feto di scimpanzé divenuto improvvisamente adulto.
Un altro aspetto caratteristico dello sviluppo del cranio e dell’encefalo umani è che questo sviluppo prosegue a lungo dopo la nascita.
La capacità cranica dello scimpanzé aumenta solo del 60% dopo la nascita. Quella dell’uomo, invece, aumenta di circa 4,3 volte. Nell’Australopiteco si osservano valori intermedi fra quelli dello scimpanzé e dell’uomo.
Il volume cerebrale raggiunge il 70% della sua capacità finale nel corso del primo anno nello scimpanzé, mentre bisogna attendere tre anni per ottenere lo stesso risultato nell’uomo.
Neotenìa (ritardo o incompiutezza di sviluppo somatico in un animale; la neotenia fa apparire in una discendenza forme poco specializzate che possono anche originare gruppi completamente nuovi; ritardando l’arresto della crescita, la neotenia tende a produrre forme giganti e di grande longevità) e maturazione prolungata non rendono conto integralmente dello sviluppo evolutivo dell’encefalo umano. L’aumento prolungato del volume cranico dopo la nascita non basta a fare un uomo. Esso raggiunge, nel ratto, un fattore 5,9, dunque più di quanto avviene per l’uomo!
La superficie della corteccia passa da 4,9 dm2 nello scimpanzé a 22 dm2 nell’uomo. Tutti i neuroni della corteccia sono generati prima della nascita, nello scimpanzé come nell’uomo. L’aggiunta di un contingente importante di neuroni distingue l’uomo dalle grandi scimmie, ed è inscritta nei suoi geni. La superficie relativa occupata dalla corteccia frontale aumenta dallo scimpanzé all’uomo e si trova determinata prima di ogni contatto con il mondo esterno.
I fatti anatomici si completano con fatti di comportamento. Gesti e mimica del giovane scimpanzé somigliano sorprendentemente a quelli del bambino piccolo. Si ritrovano nella scimmia i sei stadi dello sviluppo senso-motorio (Piaget). Come i bambini dai due ai quattro anni, gli scimpanzé di zoo costruiscono ‘collezioni grafiche’ di cubi di colori e forme diversi. Ma non vanno quasi oltre. Nell’uomo lo sviluppo prosegue con un concatenamento di tappe successive nel corso delle quali il bambino elabora schemi di ragionamento dapprima concreti, poi, progressivamente, sempre più ‘astratti’ e universali. Queste operazioni sugli oggetti mentali si aggiungono allo sviluppo cognitivo dello scimpanzé.
L’espansione della corteccia, il prolungamento dello sviluppo dopo la nascita e il divenire cognitivo del neonato si presentano come altrettante aggiunte terminaliall’ontogenesi della scimmia.
Dai vertebrati superiori all’uomo e, in particolare, dalla scimmia all’uomo, nuove onde di sinapsi sorgono e si susseguono nel corso dello sviluppo, aumentando il numero di connessioni possibili nell’adulto. Il frangersi di ciascuna onda si accompagna a un flusso di connessioni eccedenti. La ridondanza delle sinapsi amplifica quella delle cellule.
Questo aumento di ridondanza cellulare e sinaptica, che si va amplificando dai mammiferi primitivi all’uomo, è solo transitorio. Si sa infatti che morte cellulare, eliminazione sinaptica e stabilizzazioni selettive intervengono per ‘singolarizzare’ ciascun neurone. Ma questa tappa di diversificazione non si è fissata nei geni. A ogni generazione, l’interazione con il mondo esterno regola l’abolizione di questa ridondanza. Lo sviluppo dell’encefalo ‘si apre’ all’ambiente che, in qualche modo, prende il posto dei geni. Il tempo di contatto si prolunga in maniera eccezionale nell’uomo. Il contributo dell’interazione con l’esterno alla costruzione dell’encefalo si allarga. La successione delle tappe di crescita sinaptica e di stabilizzazione selettiva, il concatenamento dei ‘periodi critici’ propri di ciascuna di esse, creano un ‘intrico’ sempre più stretto tra la messa in opera della ‘complessità’ anatomica del cervello dell’uomo e il suo ambiente. Le impronte di quest’ultimo si concatenano e si sovrappongono le une alle altre. Anche se esse non agiscono ogni volta che su un piccolo numero di combinazioni sinaptiche preesistenti, la loro ‘stratificazione’, associata al mantenimento di una comunicazione tra ciascuno di questi ‘strati’, segna in profondità lo sviluppo del cervello dell’uomo.
Tutto sommato, lo sviluppo embrionale e postnatale dell’encefalo umano non esige elementi genici qualitativamente nuovi in relazione a quelli che esistono nei suoi antenati scimmie. Il gioco di qualche mutazione a carico di geni di comunicazionesembra bastare. L’estinzione di taluni di essi spiegherà la fissazione, nell’uomo adulto, dei tratti del feto dello scimpanzé. Altri, ‘accendendosi’ con più intensità e per un periodo più lungo, spiegheranno ugualmente l’espansione della corteccia cerebrale, l’aumento del volume cranico, la presenza di un’asimmetria tra gli emisferi, così come l’estensione del periodo di maturazione che segue la nascita e che subirà l’impronta dell’ambiente. Il paradosso di non-linearità evolutiva trova qui una soluzione plausibile.
Sembra probabile che lo sviluppo del legame sociale sia in particolare la conseguenza e non la causa dell’espansione della neocorteccia.
Da una parte, mutazioni e rimaneggiamenti cromosomici discreti a carico di geni di comunicazione embrionale possono spiegare in modo semplice l’aumento del numero di neuroni corticali, la crescita di rami addizionali assonali e dendritici. L’intervento di un’epigenesi attiva per stabilizzazione selettiva introduce una nuova diversità in un’organizzazione che, altrimenti, diverrebbe ridondante. Un’apertura sul mondo esterno compensa la rilassatezza di un determinismo puramente interno. L’interazione con l’ambiente contribuisce ormai allo spiegamento di un’organizzazione neurale sempre più complessa a dispetto di una ristretta evoluzione del patrimonio genetico. Questa strutturazione selettiva dell’encefalo da parte dell’ambiente si rinnova a ogni generazione. Essa si compie in tempi eccezionalmente brevi in relazione ai tempi geologici durante i quali il genoma si evolve. L’epigenesi per stabilizzazione selettiva economizza tempo.
Uno dei plusvalori della divergenza evolutiva che porta all’Homo sapiens è, ovviamente, l’allargamento delle capacità di adattamento dell’encefalo al suo ambiente, accompagnato da un manifesto accrescimento delle prestazioni nel generare oggetti mentali e nel ricombinarli. Il pensiero si sviluppa, la comunicazione tra individui si arricchisce. Il legame sociale si intensifica e, durante il periodo successivo alla nascita, segna il cervello di ciascun soggetto di un’impronta originale e largamente indelebile. Alla ‘differenza’ dei geni si sovrappone una variabilità individuale – epigenetica – dell’organizzazione dei neuroni e delle loro sinapsi. La ‘singolarità’ dei neuroni conferma l’eterogeneità dei geni e caratterizza ciascun encefalo umano con gli aspetti propri dell’ambiente particolare nel quale esso si è sviluppato.
Il cervello, rappresentazione del mondo
L’identità tra stati mentali e stati fisiologici o fisico-chimici del cervello s’impone con piena legittimità.
Nell’evoluzione della scrittura, i pittogrammi divennero segni-parole o ideogrammi tra il 1800 e il 1500 a.C. a Ugarit. A questi ideogrammi si mescolano i primi segni alfabetici a cui si associano ormai dei suoni. Dopo questa fase di ‘diversificazione’ prodottasi in Mesopotamia e in Egitto segue una tappa di ‘stabilizzazione selettiva’. Gli ideogrammi scompaiono, i segni alfabetici persistono. Nello stesso tempo i caratteri dell’alfabeto si semplificano. Il loro numero progressivamente diminuisce. L’analogia con l’evoluzione delle Specie e la stabilizzazione selettiva delle sinapsi è sorprendente.
Con l’epigenesi che segue la nascita, lo stato di attività della rete in sviluppo regola la stabilizzazione di certe sinapsi e l’eliminazione di altre. Lo stato funzionale, l’attività di un istante, lascia dunque una traccia nella struttura, diviene struttura esso stesso.
Oggi miliardi di individui hanno invaso la quasi totalità del pianeta e tentano persino di propagarsi al di là di esso. Ma l’organizzazione e la flessibilità dell’encefalo umano restano compatibili con l’evoluzione di un ambiente che esso domina ormai solo molto parzialmente? Non si sta scavando una disarmonia profonda tra il cervello dell’uomo e il mondo che lo circonda? Le architetture nelle quali si ammassa, le condizioni di lavoro cui è soggetto, le minacce di distruzione totale che fa pesare sulla propria specie, senza parlare della sottoalimentazione a cui costringe la maggior parte dei suoi rappresentanti, sono favorevoli a uno sviluppo e a un funzionamento equilibrato del suo encefalo? Dopo aver devastato la natura che lo circonda, l’uomo non è forse impegnato a devastare il proprio cervello? Una sola cifra dimostra l’urgenza del problema, quella del consumo di uno dei farmaci più venduti nel mondo, la benzodiazepina. Questi tranquillanti minori agiscono al livello del recettore cerebrale di un neurotrasmettitore inibitore, l’acido gamma-aminobutirrico. Esaltando il suo effetto, calmano l’angoscia e aiutano il sonno. Sette milioni di scatole sono vendute (1983) in un mese in Francia e cifre analoghe si hanno nella maggior parte dei paesi industrializzati. Un adulto su quattro si ‘tranquillizza’ chimicamente. L’uomo moderno deve forse addormentarsi per sopportare gli effetti di un ambiente che lui stesso ha prodotto? È tempo di considerare il problema con serietà. Bisogna ancora costruire nel nostro encefalo un’immagine dell’“uomo, un’idea che sia come un modello che possiamo contemplare” (B. Spinoza, Etica, IV) e che si addica al suo avvenire!
Qualche considerazione personale
Tutto estremamente sorprendente, inconcepibile, un ininterrotto susseguirsi di miracoli veri e propri nella composizione complicatissima e mirabilissima dell’apparato neurale che guida la volontà delle persone. Non lascio mi di meravigliarmi nel seguire la logica di causalità che guida questo meccanismo biologico dotato di una raffinatezza ineguagliabile, dove nulla è lasciato al caso.
Mi sconcerta, tuttavia, una dichiarazione che Changeux, collocata alla pag. 241 del lavoro fin qui seguito: è l’asserzione secondo la quale “la costruzione del cervello non segue alcun programma”.
Vado notando, ripetutamente, che le dotte osservazioni elaborate dagli scienziati, sia in questo ambito che riguarda più strettamente il funzionamento del SNC nell’uomo sia per quanto si verifica nelle voci della meccanica quantistica sia, ancora, per quanto attiene alla teoria gravitazionale dell’infinitamente grande, possono essere suscettibili di ulteriori osservazioni.
La mente umana, almeno per una stretta cerchia di privilegiati, non si accontenta mai di fermarsi alla pura contemplazione delle scene che si svolgono nel suo ambio vitale, ma è spinta in continuazione dal desiderio di capire, di svelare i segreti che la Natura le tiene celati, di dare sfogo alla sua voglia di applicare definizioni a tutto ciò che cade otto l’osservazione quotidiana. Con questo slancio siamo riusciti a introdurci nel centro di argomenti rimasti anni e anni lontani dall’essere oggetto di disquisizione scientifica e filosofica. Ossia l’uomo “sapiens” iniziò a soffermare la propria attenzione e a cercare di dare una risposta alle proprie curiosità approcciandosi, in un primo tempo, al “che cosa” dei comportamenti e dei moti dei mondi e nei mondi. E a questi “che cosa” si fece premura di accompagnare un nome, tale da poter descrivere quanto proveniente da osservazioni e da sensazioni, per classificare quindi il tutto e catalogarne i requisiti in tassonomie pregnanti di significato. Fin qui tutto bene. In un secondo tempo ci si chiese “come” sarebbero avvenuti tutti i passi compresi nei fenomeni studiati e quale fosse l’orchestrazione capace di collegare le varie componenti e le varie trasformazioni fra di loro. Fu un lavoro immane, degno della più alta capacità investigativa. Ma è in questo passaggio che trovo sollevarsi alcune perplessità, da parte mia ovviamente. Perché la definizione precedente tratta da Changeux non rientra nelle mie ipotesi di valutazione della circostanza trattata. Se siamo stati molto attenti nella lettura delle considerazioni precedenti avremo notato quanta meraviglia sia destata dalla precisione ultra-micrometrica con la quale i singoli eventi vanno a incastonarsi nel presentarsi di una struttura complessa come quella presa in analisi. Secondo Changeux non si dovrebbe accennare alla parola “programma” nel novero della formazione del SNC umano. Parlarne espressamente aprirebbe il discorso alla formulazione di ipotesi le più ardite, a immaginare, come dovrebbe essere, che, se si dà un programma, alla sua origine si dovrebbe di necessità postulare una mente che lo ha previsto ed elaborato, e questo porterebbe a travalicare il discorso puramente scientifico e a estrapolare in considerazioni di tipo religioso, metafisico e strettamente filosofico, tutti ambiti che aprono la strada alla formulazione di molte prospettive e da molte angolazioni che lasciano per lo più la strada aperta alla formulazione incessante di una serie infinita di “perché?”, privi di una soluzione accettabile.
Immagine di Copertina tratta da Fondazione Patrizio Paoletti.
Mario Bruno 