darwinismo neurale

darwinismo neurale

Applicazione del concetto di selezione darwiniana allo studio globale del funzionamento del cervello. Il d. n. (noto anche come teoria della selezione dei gruppi neuronali) è stato proposto per la prima volta nel 1978 da Gerald M. Edelman, e da allora sono state raccolte molteplici osservazioni scientifiche a suo favore. L’obiettivo del d. n. è quello di formulare una teoria del cervello che tenga conto della complessità dei fenomeni neurobiologici non solo nella loro specificità e unicità, ma anche al di là dell’analisi del funzionamento dell’una o dell’altra regione cerebrale. Edelman propose di applicare la teoria darwiniana della selezione tra gli individui di una popolazione che competono tra loro, non solo agli aspetti evolutivi del cervello ma anche a quelli associati al suo sviluppo e al suo funzionamento.

La teoria della selezione dei gruppi neuronali (TSGN)

La TSGN, più diffusamente nota come d. n., si fonda su tre principi: la selezione nello sviluppo, la selezione esperienziale e il rientro.

La selezione nello sviluppo. Nelle prime fasi dello sviluppo embrionale e postnatale vengono gettate le basi per la formazione dell’anatomia del sistema nervoso centrale e periferico di una data specie. Le variazioni epigenetiche dei circuiti di connessione tra i neuroni in crescita generano vere e proprie mappe neuronali specifiche per le diverse aree cerebrali. Nella formazione del sistema nervoso, la tsgn individua una prima fase durante la quale si sviluppa una competizione ‘topobiologica’, per cui il rafforzamento o l’estinzione di un circuito nervoso dipendono dalla posizione in cui vengono a trovarsi i gruppi neuronali. La topobiologia, termine introdotto dallo stesso Edelman, studia proprio la regolazione dello sviluppo embrionale dipendente dalla posizione delle cellule e tenta di rispondere a domande di questo genere: come fa un certo neurone, o un certo gruppo di neuroni a essere collocato nel tempo o nella sede opportuna per generare la neuroconfigurazione tissutale speciespecifica tipica di quell’animale? L’interazione fra geni e ambiente, l’epigenetica, è alla base della formazione e del mantenimento delle sinapsi, le quali mettono in comunicazione milioni di neuroni che, a loro volta, si associano insieme in reti e mappe, che saranno sottoposte a un vero e proprio processo di selezione darwiniana fra gruppi di cellule nel corso dello sviluppo embrionale.

La selezione esperienziale

Si giunge così alla seconda fase descritta dalla TSGN, ossia al momento in cui, una volta formatesi le basi neuroanatomiche, intervengono gli stimoli generati dall’esperienza. L’interazione con l’ambiente in cui si trova il soggetto crea stimoli esperienzali i quali, una volta trasdotti dalle strutture sinaptiche delle cellule nervose, attivano in positivo o in negativo i circuiti neuronali, favorendone il rafforzamento o l’indebolimento. Le variazioni che intervengono sulla forza delle sinapsi sono quindi il prodotto dell’interazione fra i segnali provenienti dall’ambiente con cui l’individuo interagisce.

Il rientro

Il terzo principio su cui si fonda il d. n. è il rientro. L’enorme quantità di connessioni nervose reciproche, locali e a distanza, vengono coordinate nello spazio e nel tempo dallo scambio di segnali rientranti, ossia quegli stimoli che, in modo dinamico, vengono scambiati lungo le fibre nervose che connettono le diverse aree delle mappe neuronali. Inoltre, le aree cerebrali sono reciprocamente connesse in parallelo, e il rientro coinvolge simultaneamente le reti neuronali diversamente mappate. Questo processo fornisce una base per la categorizzazione percettiva, che consiste nell’attività del cervello di generare categorie dell’esperienza, per meglio adattarsi all’ambiente. Edelman utilizza questa attività per indicare un aspetto fondamentale delle funzioni cognitive. Il mappaggio rientrante è il fondamento concettuale che sottende alla coordinazione spazio-temporale fra i gruppi neuronali selezionati durante lo sviluppo e durante la fase esperienziale.

La capacità euristica del darwinismo neurale

L’insieme delle tre fasi descritte dalla TSGN è alla base dell’analisi dei sistemi sottoposti a selezione, come lo sono l’evoluzione biologica, il sistema immunitario e il sistema nervoso. Le tre fasi rappresentano quella che Edelman ha definito una teoria globale del cervello e possono essere così essere riassunte: un meccanismo di generazione della diversità, un secondo meccanismo che permette lo scambio di questa diversità all’interno di un ambiente, omogeneo o eterogeneo, in continuo sviluppo bidirezionale fra gli individui di una popolazione variante e, infine, uno terzo meccanismo che modula fenomeni quantitativi e qualitativi della popolazione selezionata. Il d. n. racchiude in sé concetti fondamentali sia dell’evoluzionismo sia delle neuroscienze e quindi può essere utilizzato per l’interpretazione di fenomeni superiori dell’attività del sistema nervoso. Secondo Edelman il d. n. fornisce una spiegazione di come possa formarsi la coscienza, funzione superiore del cervello che emerge come frutto dell’interazione fra le regioni cerebrali che operano la categorizzazione percettiva e quelle che mediano la memoria, funzione che comporta cambiamenti sinaptici rapidi.