Psicologia fisiologica

Psicologia fisiologica e delle emozioni

Introduzione

Il primo manuale di psicologia fu scritto da Wilhelm Wundt alla fine del 1800, ed era intitolato “Principi di psicologia fisiologica”. Oggi la Psicologia Fisiologica rientra nelle neuroscienze comportamentali, denominazione che include diversi ambiti interdisciplinari accomunati da un fine comune: spiegare il comportamento.

Qual è la funzione più importante del cervello?

La funzione primaria è il controllo del movimento (che include il linguaggio ed altre forme di comunicazione). La percezione ci informa su cosa sta accadendo nel mondo esterno affinché il nostro comportamento possa essere funzionale ed adattivo. Possiamo godere di un bel tramonto, e pensare senza agire, ma il pensiero si è evoluto per permetterci di svolgere comportamenti complessi utili ai fini della sopravvivenza. La memoria ci consente di rievocare ricordi piacevoli, ma si è evoluta per consentirci di trarre profitto dall’esperienza.

La psicobiologia si occupa appunto del movimento, della percezione, del comportamento (includendo il sonno, l’alimentazione, le emozioni, le dipendenze) e tutti i processi cognitivi superiori, con particolare attenzione: ai meccanismi cellulari e molecolari del neurone che stanno alla base, nonché le strutture e funzioni dell’intero sistema nervoso; alle relazioni che intercorrono tra i fenomeni biologici/fisiologici ed i processi cognitivi, con particolare riferimento ad alcune patologie che affliggono il nostro sistema nervoso.

Lo scopo della ricerca scientifica è quello di spiegare l’oggetto di indagine, nel caso delle neuroscienze spiegare il comportamento.

La spiegazione può prendere due forme:

• Generalizzazione: giungere, attraverso la sperimentazione scientifica, a delle leggi generali.
• Riduzione: spiegare dei fenomeni complessi in termini di fenomeni semplici.

Esempio di riduzione

Comportamento oggetto di indagine: i topi costruiscono i nidi.

Non basta scomporre questo comportamento nei meccanismi cerebrali deputati al controllo dei movimenti finalizzati alla costruzione del nido.

Perché avviene tale comportamento? Per arrivare al perché, si può partire da altri quesiti: quando? I topi mostrano tale comportamento in due occasioni:

• Quando la temperatura esterna è bassa.
• Durante la gravidanza.

Chi?

I maschi solo in caso di freddo. Le femmine, se gravide, indipendentemente dal freddo. Pertanto, uno stesso comportamento può avere due motivazioni differenti. Da un punto di vista psicobiologico, i meccanismi cerebrali che controllano i movimenti di costruzione del nido sono gli stessi, ma possono essere attivati da diverse regioni del cervello:

• La regione che riceve informazioni dai termorecettori.
• La regione influenzata dagli ormoni tipici della gravidanza (solo nelle femmine).

Esempio di generalizzazione

Gli esiti a seguito di lesioni cerebrali consentono di fare delle ipotesi sul funzionamento del cervello: una lesione di specifiche aree cerebrali può avere come esito la compromissione dell’analisi del suono.

In questi casi, si osserva la compromissione anche della pronuncia delle parole (associazione): si può ipotizzare (generalizzazione) che riconoscere una parola udita e pronunciarla chiami in causa meccanismi cerebrali correlati.

Un danno ad altre aree cerebrali, può invece compromettere la lettura di parole sconosciute senza danneggiare la lettura delle parole note (dissociazione).

Si può osservare anche il caso speculare (doppia dissociazione). Ne deriva (generalizzazione) che la lettura può avvenire attraverso due vie, una che implica il riconoscimento dei suoni (fonologia), e l’altra che implica il riconoscimento visivo di parole intere, che possono essere lese in maniera selettiva perché hanno differenti substrati neurali.

Contributi dal mondo antico

Molte civiltà antiche, come gli Egizi, gli Indiani e i Cinesi, erano convinti che fosse il cuore e non il cervello la sede del pensiero e delle emozioni. Quando il corpo del faraone egiziano Tutankhamon fu mummificato, vennero conservati nella sua tomba 5 importanti organi ritenuti essenziali per la sopravvivenza oltre la morte, quali il fegato, i polmoni, lo stomaco, l’intestino ed il cuore, ma non il cervello, che venne rimosso dal cranio attraverso le narici.

Anche i Greci pensavano che il cuore fosse il centro del pensiero e delle emozioni, ma Ippocrate (IV secolo a.C.) arrivò alla conclusione che tale funzione fosse da attribuire al cervello. Tuttavia, non tutti i filosofi greci erano d’accordo. Aristotele (III secolo a.C.) riteneva che il cervello servisse a raffreddare il cuore. Galeno, grazie allo studio del cervello in diverse specie animali (si rifiutò sempre di dissezionare corpi umani post-mortem), smentì la tesi di Aristotele, sia per la distanza tra cuore e cervello, che per la connessione del cervello con i sensi, abbracciando la tesi di Ippocrate.

Dualismo mente-corpo

La mente è tangibile? O è spirito? E che ruolo ha? Controlla il sistema nervoso? O ne è parte? Un bel rompicapo non ancora risolto…

Due sono gli approcci:

• Dualismo (visione storica).
• Monismo (visione contemporanea).

Secondo il dualismo, mente e corpo sono due realtà distinte; il corpo è materia, la mente no. Secondo il monismo, la mente è un fenomeno prodotto dal funzionamento del sistema nervoso (ovvero dal corpo); tutto nell’universo è materia ed energia.

Cartesio (a cavallo tra XVI–XVII secolo) può essere considerato il padre delle storia moderna delle neuroscienze comportamentali. La sua concezione dell’uomo era di un organismo meccanico. Anche Cartesio era dualista, tuttavia fu il primo a suggerire l’esistenza di un legame tra mente e cervello (sua dimora fisica). In particolare, egli ipotizzava che la mente controllasse i movimenti del corpo, mentre il corpo, mediante gli organi di senso, fornisse alla mente le informazioni sull’ambiente esterno.

Localizzò nella ghiandola pineale (situata alla sommità del tronco encefalico) la sede dell’interazione mente-corpo, in grado di agire sui muscoli attraverso la trasmissione del liquido contenuto nei ventricoli. Ben presto i biologi smentirono tale tesi. Il dualismo mente corpo è ancora oggi oggetto di dibattito nell’ambito della filosofia. I neuroscienziati utilizzano un approccio monistico ed empirico e la maggior parte ritiene che il dualismo sarà risolto quando avremo compreso appieno il funzionamento del sistema nervoso.

Luigi Galvani (XVIII secolo) è stato un fisiologo italiano che scoprì che la stimolazione elettrica del nervo di una rana produceva la contrazione del muscolo al quale era attaccato, e che tale contrazione avveniva anche se erano staccati dal resto del corpo. Seguirono molti studi volti all’indagine della natura del messaggio trasmesso dai nervi e delle modalità di contrazione dei muscoli. Dal suo nome l’origine del verbo “galvanizzare”.

Johannes Müller (XIX secolo) giunse alla dottrina delle energie nervose specifiche: sebbene tutti i nervi trasmettono lo stesso messaggio di base, ovvero un impulso elettrico, noi percepiamo i messaggi dai vari nervi in modo differente: come è possibile? È possibile perché i messaggi passano attraverso canali differenti. Differenti zone del cervello ricevono messaggi da nervi diversi, pertanto il cervello può essere suddiviso in regioni con differenti funzioni.

Poco dopo, i fisiologi tedeschi Gustav Fritsch e Eduard Hitzing applicarono per la prima volta una debole corrente elettrica sulla superficie esposta del cervello di un cane e osservarono che la stimolazione di specifiche regioni (oggi note come corteccia motoria primaria) causavano la contrazione di muscoli specifici sul lato opposto del corpo. In questi stessi anni, il fisiologo Hermann Helmholtz studiò la velocità di conduzione lungo i nervi, dimostrando che era molto più lenta (circa 27,4 metri al secondi) rispetto alla velocità della luce, contrariamente a quanto ritenuto da altri scienziati a quel tempo.

Contributi dall’anatomia

Sempre nell’Ottocento, Paul Broca, un chirurgo francese, eseguì l’autopsia del cervello di un uomo che, a seguito di un ictus, aveva un grave disturbo nella produzione del linguaggio, ridotta alla sola espressione “tan tan”, e individuò nel piede della terza circonvoluzione frontale dell’emisfero sinistro una zona chiave nell’elaborazione del linguaggio, da allora denominata area di Broca.

A porre le basi per il disegno anatomico del cervello fu il pittore e scienziato del Rinascimento Leonardo da Vinci. Nella fig. 1 A il disegno si basava su precedenti raffigurazioni dei ventricoli come una serie lineare di cavità. Nella fig. 1 B il disegno si basava sull’osservazione diretta del cervello di bovini: fece un calco dei ventricoli immettendo all’interno cera fusa e facendola solidificare.

Le descrizioni fatte dagli anatomisti del Rinascimento riguardavano soprattutto la superficie esterna del cervello, ovvero la parte maggiormente visibile quando veniva rimosso il cervello. Il concetto di localizzazione funzionale venne formulato solo nel XIX secolo, periodo in cui fu molto popolare la teoria della frenologia. Vedi fig. 2. La vecchia frenologia (A) riteneva che la corteccia cerebrale fosse costituita da aree funzionalmente separate in cui risiedevano specifiche capacità come la curiosità, l’amore per la famiglia, l’aggressività.

Tali localizzazioni non si basavano su evidenze sperimentali, ma solo su osservazioni del comportamento umano e della forma del cranio. Oggi (B), grazie alle moderne tecniche di indagine che consentono di studiare il cervello in vivo, sappiamo che l’intero cervello è praticamente sempre attivo quando svolgiamo un compito, ma in base alla specificità del compito in alcune aree si registrano picchi di attività. La freccia nera indica l’area di Broca, individuata dal chirurgo francese a seguito dell’autopsia di un paziente afasico, gettando i presupposti per le moderne neuroscienze comportamentali.

Un cervello più grande equivale a maggiore intelligenza?

Questa domanda è stata oggetto di indagine per almeno due secoli. Le differenze nelle dimensioni del cervello spiegano molte delle differenze nel comportamento tra le specie, così come la crescita del cervello avvenuta nel corso dell’evoluzione della specie umana dall’uomo dall’Australopithecus all’Homo sapiens (da 450 cm³ a 1400 cm³) nel corso di circa 4 milioni di anni.

Ma le variazioni di dimensioni del cervello all’interno della stessa specie sono correlate all’intelligenza?

Galton (1822-1911), con grande delusione non trovò una correlazione significativa, ma non aveva i mezzi adatti per condurre la sua indagine, infatti poteva misurare le dimensioni della testa e non del cervello e per l’intelligenza doveva basarsi sui giudizi, arbitrari, dei docenti sugli studenti. Nel XX secolo, vennero introdotte misure standardizzate per valutare il quoziente intellettivo (QI) che poterono essere correlate con le dimensioni di cervelli noti.

Ma è stato grazie alle moderne tecniche di indagine del cervello in vivo che è stato possibile provare la correlazione tra QI e dimensione del cervello, in particolare le dimensioni della porzione frontale (Shaw. et al., 2006) e l’estensione della connettività tra le regioni cerebrali (Haász et al., 2013; Malpas et al., 2016).

Solo il 10-20% della variabilità del QI sembra essere correlata alle dimensioni del cervello, suggerendo quindi il ruolo di altri fattori nella determinazione del QI.

La coscienza

Nel 1890 William James pubblicò il libro Principi di Psicologia, un testo ancora molto citato dai neuroscienziati cognitivi contemporanei. Sulla relazione tra attenzione e coscienza, l’autore scrisse: La mia esperienza è ciò a cui io decido di prestare attenzione. Solo gli oggetti che noto modellano la mia mente - senza interesse selettivo, l’esperienza non sarebbe altro che caos”.

Tuttavia, coscienza ed attenzione non sono sinonimi. Potremmo definire la coscienza come la consapevolezza delle emozioni, dei pensieri, dei movimenti, e delle sensazioni che proviamo.

Zeman (2002) osserva che gli studiosi sono concordi