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.....CURIOSITÀ SUL CERVELLO UMANO

I cervello umano visto attraverso aneddoti e curiosità artistiche, filosofiche e scientifiche.

Breve storia del cervello umano

ANEDDOTTI E CURIOSITA’ SUL CERVELLO UMANO

Scoperta l'area del cervello che ama la musica
Alcuni ricercatori del Dartmouth College, nel New Hampshire, guidati da Peter Janata, hanno scoperto una porzione del cervello collegata alla memoria ed alle emozioni, particolarmente sensibile alla musica.
Questo spiegherebbe la musica susciti sensazioni e risvegli emozioni in chi la ascolti. I ricercatori hanno fatto ascoltare una serie di brani musicali a otto persone che avevano studiato musica per almeno dodici anni; i volontari erano collegati ad un apparecchio a risonanza magnetica in grado di registrare le reazioni delle varie zone cerebrali agli stimoli musicali. Grazie a questo esperimento, i ricercatori hanno constatato che le diverse zone attivate dall'ascolto dei brani musicali avevano tutte un punto di collegamento comune, punto in cui verrebbero elaborate le reazioni di ciascuno alle più diverse melodie. Individuato nella corteccia cerebrale prefrontale (ovvero poco dietro la fronte umana), si trova in un'area dove già transitano le connessioni del sistema nervoso centrale deposte a funzioni di memoria a breve e lungo termine e alle emozioni.
''I risultati delle nostre ricerche creano una base importante per spiegare i legami ancora misteriosi tra musica, emozioni e cervello", afferma Peter Janata in un articolo pubblicato su Science. ''E' stato un po' come seguire il percorso di una macchina per ricostruire la mappa stradale di una città - ha spiegato uno dei partecipanti alla ricerca - noi abbiamo fatto la stessa cosa, seguendo il percorso dei brani musicali lungo la corteccia cerebrale, in modo da ricostruire la struttura esistente''.
Secondo i ricercatori, il punto individuato dovrebbe essere proprio quello che consente di distinguere una serie melodiosa di note da una sequenza di rumori e di apprezzare o meno un brano musicale. Lo studio ha indicato che il cervello di quanti hanno partecipato al test reagivano ogni volta in un modo differente allo stesso stimolo musicale. ''Questo potrebbe spiegare perché la stessa musica, in situazioni diverse, può far scattare emozioni diverse'', afferma Janata. La capacità di apprezzare suoni piacevoli è connaturata nelle persone non solo fin dalla nascita (neonati di quattro mesi hanno già differenti gusti musicali e persino il feto nel grembo materno risponde agli stimoli musicali) ma anche nell'uomo primitivo che, secondo gli studiosi, era in grado di apprezzare suoni armoniosi. Infatti, il punto in questione è localizzato in un’area strettamente collegata alle parti più antiche del cervello.

SUPERCOMPUTER VELOCI QUANTO UN CERVELLO UMANO

L’IBM, colosso mondiale dell’informatica, tornerà ad essere il leader dei super elaboratori grazie alla messa a punto di due nuove meraviglie della tecnica si chiameranno 'Asci Purple' e 'BlueGene/L' . Questi due nuovo mostri informatici che saranno consegnati dall’IBM al Dipartimento americano per l'Energia da cui ha ricevuto una commessa compresa tra i 216 e 267 milioni di dollari, promettono di spazzare via l'Earth Simulator', lanciato - nella scorsa primavera - dalla nipponica Nec, primo elaboratore non americano a guidare la classifica internazionale dei megacomputer da laboratorio.
A spingere i due computer in cima alla graduatoria, è la velocità di esecuzione che potranno raggiungere, complessivamente nel compiere calcoli matematici: 460 mila miliardi al secondo, rispetto ai 36 mila miliardi di operazioni matematiche compiute dal modello giapponese.
Questi nuovi elaboratori sono considerati quanto di più simile al cervello umano in termini di velocità di azione: l’ 'Asci Purple', sarà in grado di effettuare 100 mila miliardi di calcoli al secondo, ossia di operare ad una velocità di 100 teraflop (l'unità di misura utilizzata per calcolare la velocità di esecuzione) proprio come la nostra materia grigia. Il secondo, 'Blue Gene/L', sarà ancora più elaborato e veloce, compiendo operazioni a 360 teraflop.Numeri che cancellano la concorrenza attuale: 'Earth Simulator', funziona alla velocità di 35,9 teraflops, distanziando in maniera abissale il secondo della lista, 'Asci Q', fermo a 7,7 teraflops, oltre a 'Asci White' (7,2 teraflops), e Mcr Linux Cluster (5,7 teraflops).
'Asci Purple' e 'Blue Gene/L' verranno utilizzati per scopi diversi: il primo verrà impiegato in via principale nel campo meteorologico e nelle simulazioni delle conseguenze provocate da un'esplosione nucleare mentre il secondo, lavorando in tre dimensioni, servirà ad analizzare i terremoti e a scoprire nuovi giacimenti di petrolio. Ad ogni buon conto, grazie alla loro estrema versatilità, i due supercomputer potrebbero anche essere usati per ricerche di natura militare: il principale settore di impiego - soprattutto in materia nucleare - dei computer superveloci in dotazione a istituzioni statali.
Rispetto alle dimensioni ridotte di un cervello umano, l’ 'Asci Purple' avrà una estensione pari a due campi da basket, sarà dotato di 214 chilometri di cavi in fibra ottica (il cervello possiede 223 milioni di km di neuroni) e i suoi 50 mila miliardi di bytes di memoria rappresentano solo la metà di quella del cervello umano. Unico punto a favore, la capacità di immagazzinare dati, pari al contenuto di un miliardo di libri: cosa ancora impossibile per il cervello degli esseri umani. Ma a suo favore, il cervello umano si distingue dalle macchine informatiche per la capacità di pensare e creare, oltre alla semplice elaborazione di informazioni e dati.

NUOVE RICERCHE DIMOSTRANO CHE
IL CERVELLO SI SVILUPPA PIÙ TARDI DEL PREVISTO
IL CERVELLO COMPLETA IL PROPRIO SVILUPPO OLTRE I 20 ANNI
AL COMPIMENTO DELLA MAGGIORE ETÀ NON È ANCORA COMPLETO!


di Elisa Belletti

 

Per legge, si è maggiorenni a 18 anni: si ha il diritto di voto, si può guidare e si può andare in prigione. Ma il cervello non si è sviluppato del tutto. Sì, avete capito bene: perché il cervello finisce di svilupparsi non prima dei 22 anni. Più tardi di quanto si pensi. Lo dimostrano due gruppi di ricerca statunitensi, uno in California e l'altro nel Maryland.
Le ricerche dimostrano che nei ragazzi fra i dodici e vent'anni, la corteccia frontale del cervello (da cui dipendono i comportamenti, le risposte "non appropriate") matura molto più lentamente delle altre aree della corteccia cerebrale. La corteccia frontale del cervello è la cosiddetta "materia grigia", formata da gruppi di cellule nervose che maturano fino a vent'anni e oltre.
Il cervello dispone di neuroni, le cellule nervose, che sono collegate fra loro da fibre nervose rivestite dalla "mielina", un materiale isolante che assicura che gli impulsi nervosi raggiungano il proprio obiettivo. Man mano che avviene questo processo, aumentano i comportamenti. Ad esempio, un neonato inizia a controllare i movimenti della testa, del collo, del tronco…
Pensate che col passare del tempo, se queste cellule e la corteccia cerebrale vengono danneggiate durante l'infanzia, si possono verificare problemi per quanto riguarda la conoscenza delle regole sociali.
Quindi resta che lo sviluppo cerebrale può essere accelerato o ritardato dall'ambiente culturale in cui veniamo cresciuti noi ragazzi.

NEI MOSCERINI IL CERVELLO UMANO
DA “IL CORRIERE DELLA SERA” DI LUNEDÌ 15 APRILE 2002

di Barbara Palombelli

LONDRA - Antonio Simeone è uno dei nostri più grandi ricercatori genetisti. Nato a Benevento 43 anni fa, vive nel Kent dove ha una bella casa, un bellissimo giardino che cura personalmente; ha vinto qui una cattedra, honoris causa e a vita, di Genetica dello Sviluppo al King’s College e dirige uno dei laboratori più quotati del Regno Unito. La Francia nel 2001 gli ha conferito il premio Bettencourt, 250 mila euro da destinare alla ricerca, un riconoscimento di poco inferiore al Nobel.
Studia le attività e le caratteristiche dei geni, gli elementi che progettano, costruiscono, organizzano e dirigono le attività che rendono possibile la vita. In ogni nostra cellula ne abbiamo da 70 a 100 mila e ogni cellula possiede all’incirca 3 miliardi di informazioni. «Tutti i geni>> afferma l’eminente genetista << hanno una missione da compiere: il risultato è la conservazione della specie e la sua ripetizione infinita, sempre uguale e sempre diversa. I geni hanno diverse specializzazioni: pensate al corpo umano come ad una città, ci sono quelli che mettono le fondamenta, gli architetti, gli operai, i politici. Sì, fra i geni ci sono anche i dirigenti politici, quelli che devono organizzare le strategie dei movimenti, del pensiero, ma anche delle emozioni, della chimica degli affetti. E chissà che l’organizzazione delle società umane non riproduca, non assomigli proprio a quei meccanismi interni che appassionano tanto noi biologi...».
Simeone racconta con parole semplici l’avventura della sua ricerca: «Tutto comincia con il moscerino della frutta. Si chiama drosofila, è un piccolo insetto che voi donne conoscete bene, basta andare in un mercato... la genetica moderna deve tutto a questa mosca. A Napoli, con il Professor Boncinelli, che è stato un maestro e anche un po’ un padre, cominciammo a lavorare sulla riproduzione del cervello. Utilizzando come una sonda il DNA di drosofila riuscimmo ad isolare 4 geni umani e a dimostrare che il meccanismo di costruzione del cervello di un insetto è lo stesso del cervello umano.
L’informazione primaria necessaria era la stessa. In quel periodo, non uscii dal laboratorio per 4 mesi. ».
«Per secoli, le teorie scientifiche avevano stabilito che le teste degli esseri viventi venivano costruite in modo indipendente. E io, con Dario Acampora, ho dimostrato che non è così. I geni più importanti che abbiamo isolato, e che ancora stiamo studiando giorno e notte, si chiamano Otx1 e Otx2. Il primo è il responsabile dell’epilessia, il secondo governa tutte le informazioni utili a costruire la testa di un mammifero».
I geni umani uguali a quelli di un insetto? «E’ così. Tanta superbia... Pensi che Otx2 sta anche nella spugna di mare, nei ricci, che non hanno cervello».
Simeone spiega che, togliendo Otx2 all’embrione di un topo, quello nascerà senza testa. Ma la rivelazione più sorprendente è che un Otx2 prelevato da quel moscerino, installato nel topo, produce esattamente la testa di topo. «E siccome la drosofila vive sulla terra da mille milioni di anni, quando sul pianeta abitavano soltanto vermi e insetti, abbiamo scoperto che l’informazione genetica per costruire un cervello umano esisteva già allora ed è stata tramandata intatta fino ad oggi. Le domande che seguono, l’oggetto attuale della nostra ricerca, sono conseguenti: quale meccanismo molecolare fa uscire quell’organismo al posto giusto e non altrove? E infine, la vera questione, biologico-filosofica: quale evento evolutivo ha determinato il salto che ha portato alla costruzione del cervello e della testa come li conosciamo nei mammiferi?».
Nella storia degli esseri viventi, i milioni di anni volano. Quaranta milioni di anni fa, arrivarono i pesci, con una testa e un cervello simili al nostro.
Prima, «c’era solo un tubicino, che conteneva però gli Otx, le informazioni utili anche a costruire me, o lei». Noi umani arriviamo molto più tardi, circa 200 mila anni fa. E utilizziamo quei geni, poco sfruttati finora da ricci, pesci, insetti e vermi, per diventare come siamo...
La sfida di una vita. «Senza passione questo sarebbe il lavoro più noioso del mondo». Lontani dall’olimpo dei biologi, noi cerchiamo risposte, ma soprattutto cure per i nostri mali. «Sono un ricercatore di base, io - rivendica Simeone - non curo nessuno. Ma sono felice che la ricerca medica si avvalga delle nostre scoperte».

ANGELI NEL CERVELLO
di Guido Mangano, Ernesto de Bernardis e Giovanni Scapagnini

Nella “Creazione di Adamo”, una delle scene principali illustrate da Michelangelo nella Cappella Sistina, il neurologo Frank L. Meshberger ha osservato insospettate somiglianze tra l'immagine del Padreterno che infonde lo spirito in Adamo, e l'immagine di un cervello umano; egli ha infatti constatato che il gruppo di angeli attornianti la figura di Dio crea una sagoma incredibilmente simile all'immagine di una sezione sagittale del cervello e ha descritto minuziosamente le sorprendenti corrispondenze che esistono tra l'anatomia di un cervello umano e la rappresentazione Michelangiolesca in un suo articolo pubblicato sulla prestigiosa rivista "Journal of American Medical Assotiation ".

 

Leggendo la sua descrizione avendo di fronte l’opera di Michelangelo, si possono ben vedere il contorno della volta del cervello e della base; l'arco del braccio sinistro di Dio delinea il giro del cingolo, il panneggiamento verde alla base descrive il corso dell'arteria vertebrale; la schiena dell'angelo che sorregge Iddio corrisponde al ponte di Varolio, mentre le sue gambe si prolungano a costituire il midollo spinale. Perfino il dettaglio della struttura bilobata dell'ipofisi é riprodotto fedelmente nel piede apparentemente bifido di un angelo, a differenza degli ordinari piedi di Dio e degli altri cherubini, dotati delle consuete cinque dita; mentre la coscia dello stesso angelo si staglia in corrispondenza del chiasma ottico.
Per capire il motivo che ha spinto Michelangelo a realizzare tale somiglianza con il cervello umano, occorre calarsi profondamente nel periodo storico, esaminarne le tensioni e le lotte tipiche di questa epoca di transizione, per scoprire quali profondi mutamenti politici, religiosi e filosofici potrebbero averlo influenzato.
Sappiamo che Michelangelo conosceva le argomentazioni neoplatoniche sull'intelletto, e sapeva che gli anatomisti suoi contemporanei, con cui era in stretto contatto, ponevano la sede dell'intelletto nei ventricoli del cervello.
Scriveva Berengario da Carpi, professore di anatomia a Bologna all'epoca in cui Michelangelo eseguiva la volta della Cappella Sistina:"Sia che la mia opinione sia nuova o antica, io credo che sia molto convincente. Ritengo che i citati poteri della mente siano localizzati nelle due cavità anteriori del cervello, che la fantasia sia localizzata anteriormente e non altrove, che il pensiero stia a metà e la memoria posteriormente, e anche ai lati, perchè la parte posteriore di quel ventricolo si estende ai lati delle orecchie".
Alcuni studiosi hanno ravvisato nella volta della Sistina degli elementi che potrebbero far leggere l'opera in chiave neoplatonica: le immagini lungo il perimetro della volta, i Profeti e le Sibille, sono state giudicate come le rappresentazioni di Neoplatonici. All'interno di questo quadro interpretativo viene ora ad assumere una posizione centrale la raffigurazione della "Creazione di Adamo".
Infatti, Michelangelo, partecipe del pensiero neoplatonico, avrebbe potuto mettere tra Dio e Adamo gli angeli, allegoria dell'intelletto, forse con il proposito di indicare la strada per arrivare all'unità con il Creatore; peraltro non é da escludere che, conoscendo l'anatomia e la funzione del cervello come sede dell'intelletto, abbia modellato Dio ed angeli in tal guisa.

Bibliografia:

1. JAMA, num. 14, vol. 264
2. Giorgio Vasari, "Vite", Firenze 1550
3. "Theologia Platonica de Immortalitate Animorum", Firenze 1482
4. "Tractatus de Fractura Calve sive Cranei & Corpo"
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VIAGGIO NEL PIANETA CERVELLO  

Il cervello, di cui conosciamo appena il 5-10% del suo funzionamento, è il più affascinante organo umano formato da una massa grigia di un chilo e mezzo, dove si trovano oltre 100 miliardi di cellule nervose (i neuroni) che sostengono le nostre funzioni cognitive. Ogni neurone ha 10.000 connessioni con altri neuroni. Rimane ancora da decifrare la massima parte di questo pianeta cervello umano, che ancora nel terzo millennio è uno dei segreti più misteriosi del mondo. Ci sono più cellule nervose che stelle nella Via Lattea, ed il numero di tutte le possibili combinazioni delle connessioni tra le cellule nervose (le sinapsi) è inestimabile. Se potessimo mettere i neuroni in fila, l’uno accanto all’altro, la fila sarebbe lunga 300.000 km, la distanza tra la terra e la luna. Non c’è dubbio: il 95 % di questa “ camera delle meraviglie” ancora da scoprire costituirà la sfida più importante per l’uomo.
La sua storia inizia a livello del feto fase della vita durante la quale l’organismo produce non meno di 250 mila cellule neuronali al minuto, quelle che andranno a costituire il cervello (o encefalo) vero e proprio; poco prima della nascita tale attività produttiva si ferma e inizia la fase di creazione delle connessioni tra tutti i neuroni.
Il cervello umano è più correttamente definito "encefalo" ed è il risultato della sovrapposizione di tre tipi di cervello apparsi nel corso dell’evoluzione.
Il cervello più antico è il romboencefalo, situato alla base del cranio e specializzato nel controllo di funzioni involontarie come vigilanza, respirazione, circolazione e tono muscolare: comprende il cervelletto e le parti del midollo spinale che si allungano nel cervello.
Salendo, si trova il mesencefalo, piccola porzione di tessuto nervoso costituita dai cosiddetti peduncoli cerebrali e dalla lamina quadrigemina.
Infine, troviamo il prosencefalo, la parte più "moderna", suddiviso in diencefalo e telencefalo.
Il primo, chiamato anche "sistema limbico", contiene strutture come talamo, ipotalamo, ipofisi e ippocampo, da cui provengono sensazioni come fame, sete o desiderio sessuale.
Infine, ultima ma non ultima per importanza, la corteccia, la parte più recente in assoluto e nella quale risiedono le funzioni dell’intelligenza e del linguaggio; essa occupa gran parte del cranio ed è, quindi, molto voluminosa, estesa ed è percorsa da profonde fenditure (le circonvoluzioni cerebrali). La fenditura più profonda è quella che separa i due emisferi, uniti però dal corpo calloso, una fittissima trama di fibre nervose: se si recidessero, i due emisferi non comunicherebbero più.
Le altre fenditure maggiori distinguono i cosiddetti "lobi": quello temporale (udito ed equilibrio), frontale (movimenti volontari), parietale (sensibilità tattile e gusto) e occipitale (visione).
Ad avvolgere l’encefalo troviamo infine delle membrane chiamate meningi: pia madre, aracnoide e dura madre, che non servono a pensare, ma a nutrire e proteggere il cervello.
Sempre a scopo protettivo, l’encefalo è infine percorso da una serie di cavità piene di liquido (il liquor cefalorachidiano) che crea una sorta di "effetto galleggiamento" utile per contrastare la forza di gravità e le accelerazioni dovute ai rapidi movimenti della testa.
C’è infine una difesa cerebrale che, tra l’altro, rende difficilissimo dimagrire a comando.
Se un digiuno tende infatti a intaccare più i muscoli che la massa grassa, è infatti perché il cervello si difende: poiché il suo nutrimento sono gli zuccheri, e i neuroni non sono in grado di demolire i grassi per fabbricare gli zuccheri, finiti quelli immediatamente disponibili nel fegato, usano le proteine (nel frattempo l’organismo demolisce anche i grassi) e intaccano i muscoli.
Tale meccanismo evita che la guaina mielinica, un “manicotto che riveste le fibre nervose isolandole e che è costituita da grassi, possa essere demolita (“mangiata”) dai neuroni, come accade nella sclerosi multipla.
Come sappiamo il cervello è diviso in due emisferi, ognuno dei quali ha delle funzioni speficihe: quello destro è più specializzato nei compiti spaziali e di sintesi come la lettura delle mappe, l’esecuzione di disegni geometrici, il riconoscimento dei volti e la sensibilità musicale.
L’emisfero sinistro predilige invece l’espressione e la comprensione del linguaggio, l’analisi dei dettagli, il ragionamento simbolico.
Questa differenza tra gli emisferi comporta anche alcune differenze statistiche tra i due sessi: gli uomini, che usano prevalentemente l’emisfero destro, si rivelano migliori nell’orientamento spaziale e nella logica matematica, le donne nella ricchezza di vocabolario e nell’abilità manuale.
E la nota differenza di volume tra il cervello di lui e quello di lei? Esiste, ma pare che ciò sia dovuto soltanto al fatto che il maschio è più grosso e ha più muscoli, per cui al suo cervello è richiesto un maggior lavoro di controllo: per quanto riguarda la corteccia con funzioni cognitive, però, l’estensione è assolutamente identica nei due sessi.
C’è invece una disparità, meno nota, che si manifesta a livello di emisferi: nella donna i due emisferi cerebrali sono mediamente più simili tra loro.
Con la conseguenza che, nel caso di una malattia che colpisce soltanto un emisfero, le capacità di recupero della donna risultano nettamente superiori a quelle del maschio.


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