Secondo parziale, Psicobiologia

Esperienze sinestetiche nell'arco di vita

Classicamente, gli studi riguardo alle capacità sensoriali considerano le caratteristiche di uno solo dei cinque sensi: si misura l'acuità visiva, la capacità uditiva o la capacità di riconoscere e denominare le sostanze chimiche presentate all'olfatto. Ma in realtà il processamento che noi operiamo verso le informazioni del mondo esterno non è un processamento unisensoriale, ma multisensoriale. L'informazione viene processata per il suo odore, il suo aspetto, il suo rumore e il contesto in cui si trova. Quando si spinge il soggetto a utilizzare una sola di queste caratteristiche il riconoscimento diventa più difficile (riconosciamo trentamila sostanze chimiche, ma non sappiamo identificarle se non vengono associate altre informazioni).

Anche l'equilibrio e il dolore sono informazioni sensoriali, che utilizzano molteplici segnali per fornirci consapevolezza di che cosa sta accadendo al nostro corpo. Però è possibile anche avere dolore senza uno stimolo dolorifico o non provare dolore in presenza di uno stimolo di questo tipo. Quindi abbiamo molte più informazioni sensoriali di quante immaginiamo (non solo i cinque sensi classici, ma anche altri sensi), e anche le singole modalità sensoriali sono in realtà composte da diverse “sottomodalità” (nel tatto rientra la percezione di movimento sulla pelle, la percezione della pressione e così via).

I singoli sensi non lavorano mai in maniera indipendente dalle altre modalità, in quanto la percezione è un fenomeno multisensoriale. Alcuni studi recenti hanno affermato che in realtà anche le aree di corteccia che prima consideravamo “unisensoriali”, primarie, sarebbero delle aree multisensoriali, la cui risposta a stimoli di natura diversa può essere “sovrastata” dalla risposta alle informazioni della modalità sensoriale primaria.

Dominanza visiva e integrazione sensoriale

Si parla di dominanza visiva per indicare il fenomeno per il quale un'informazione acustica viene “direzionata” verso il punto di origine di un'informazione visiva. È ciò che accade con i ventriloqui: chi parla è il ventriloquo, il punto di origine dell'informazione acustica, ma noi facciamo provenire quell'informazione dal pupazzo, che è l'unico a muovere la bocca.

Un altro esempio di dominanza sensoriale è stato osservato in un esperimento in cui dei soggetti dovevano valutare la ruvidità di un oggetto mentre percepivano un odore, che poteva essere di limone o di escrementi animali. Ai soggetti veniva detto di non prestare attenzione all'odore, ma essi davano comunque una percezione di minore ruvidità in corrispondenza di un odore più piacevole, come quello di limone. In questi casi, quindi, un'informazione sensoriale “cattura” l'altra.

Anche quando un senso domina sugli altri, però, la percezione finale di un oggetto e il comportamento verso esso sono determinati dal background di stimolazioni sensoriali concomitanti. Il processamento e l'integrazione sensoriale, quindi, avvengono anche a livello implicito, e molto spesso le nostre percezioni, sensazioni e azioni derivano proprio da un giudizio multisensoriale implicito, di cui non ci rendiamo conto.

Effetto McGurk e sinestesia

Ci sono alcuni casi in cui non si osserva dominanza, ma fusione tra due informazioni sensoriali diverse. Questo è quello che accade nell'effetto McGurk, un'integrazione tra informazione visiva e acustica in cui si produce un percetto intermedio tra i due segnali di origine (la bocca del soggetto pronuncia “Ga”, l'audio trasmette “Ba” e noi percepiamo una forma intermedia, ovvero “Da”).

Nel caso della sinestesia si ha un'interazione tra informazioni sensoriali in modo diverso da quella che è la condizione normale. Recentemente è uscito un libro che parla di un soggetto che assaggiando diversi cibi aveva la vivida sensazione di percepire una forma: per un certo sapore veniva associata una forma curvilinea, per un altro una forma più rettangolare e così via. Questo fenomeno ha attirato l'interesse della neuropsicologia solo recentemente.

La sinestesia (percezione insieme) avviene quando una determinata stimolazione in una particolare modalità sensoriale elicita un percetto in una modalità sensoriale diversa (ma non per forza: il soggetto può percepire una sensazione non correlata a quel tipo di oggetto nella stessa modalità sensoriale). Si produce quindi una sensazione senza che lo stimolo elicitante sia direttamente presentato.

La definizione più recente definisce la sinestesia come il sincronismo funzionale tra due organi di senso o tra due sistemi cognitivi dovuto alla stimolazione di uno solo di questi. È un fenomeno universale e straordinario, basato su processi cognitivi e neurali generali che si manifestano solo in una minoranza di individui. Questi individui spesso non riportano spontaneamente il fenomeno, poiché per loro è del tutto normale; se ne accorgono solo quando qualcun altro gli fa notare la differenza.

Induttori e concorrenti

Gli stimoli che innescano la sinestesia sono definiti induttori; i più comuni sono le cifre, le lettere o le parole, che possono essere presentati in modalità visiva, verbale o immaginativa. Meno comuni sono gli induttori musicali, il piacere, il dolore, gli odori o i gusti. Le esperienze sensoriali cognitive o emotive evocate da questi induttori si definiscono concorrenti (di solito questo riguarda i colori: il soggetto percepisce sempre il numero uno come giallo, per esempio).

È possibile anche classificare le diverse esperienze soggettive riportate dai soggetti; in questo modo distinguiamo proiettori, in cui ad esempio il colore viene proiettato all'esterno del corpo, nello spazio, e associatori, che percepiscono il colore internamente, come immagine mentale.

A livello dell'elaborazione dell'induttore possiamo distinguere un alto livello di processamento (il colore è percepito a livello concettuale o semantico, indipendentemente dalle caratteristiche dello stimolo: il cinque evoca il rosso sia che sia in cifre arabe, sia che sia in cifre romane sia che sia rappresentato tramite punti) e un basso livello, in cui il colore dipende dalla forma fisica dello stimolo.

Gli aspetti importanti della sinestesia sono l'automaticità, in quanto il soggetto non può sopprimere queste informazioni evocate, la costanza nell'arco di vita, perché le esperienze tendono a non cambiare nel tempo, e l'esordio precoce. Sembra che nei bambini molto piccoli questi eventi sinestetici siano all'ordine del giorno, ma che il cervello, maturando, li elimini in modo da migliorare l'elaborazione delle singole informazioni. La sinestesia potrebbe essere dovuta a un pruning (una potazione delle connessioni) anomalo.

Esempi di sinestesia

• Lettere o numeri associati a colori (il numero uno o la lettera A sono rossi);
• Lettere o numeri e determinate posizioni (e il soggetto riporta che quei numeri non potrebbero avere posizioni diverse);
• Forme e colori o sapori;
• Suoni e colori.

La predominanza sembra essere maggiore nelle donne. Un caso molto diffuso è la sinestesia grafema/colore, ma ci sono anche casi molto più particolari: alcuni pazienti riportano una sinestesia lessico/gusto, percependo determinate sensazioni gustative quando percepiscono determinate parole. Ancora più rara (due casi documentati) è la sinestesia tra stili natatori e colori: lo stile libero ha un colore, la rana un altro e così via.

Davanti ad immagini dove è presente dolore, poi, in una minoranza di soggetti sinestetici si presenta non solo un'esperienza emozionale, ma anche un'esperienza sensoriale dolorifica. In questi pazienti si osserva un'attivazione delle aree neurali coinvolte nella percezione nocicettiva di fronte a queste immagini (soprattutto insula), cosa che non si osserva nei soggetti di controllo. Quindi questi soggetti mostrano un'attivazione tipica della percezione dolorifica anche quando lo stimolo dolorifico non c'è.

Si è allora ipotizzato che la sinestesia possa essere alla base del comportamento empatico, come una sorta di meccanismo “mirror”. La differenza tra soggetti di controllo e sinesteti sarebbe quantitativa.

Valutazione della sinestesia

La valutazione della sinestesia ovviamente dipende dal tipo di sinestesia che presenta il soggetto; nel caso di sinestesia dolorifica possiamo utilizzare come indice l'attivazione neurale di fronte a immagini di dolore. In caso di sinestesia di colore, invece, possiamo chiedere una ricerca spaziale di target: se il soggetto vede il numero 2 come rosso e il numero cinque come verde, impiegherà molto meno tempo dei soggetti di controllo a individuare i numeri 2 target tra tanti distrattori (numeri 5). Questo grazie al fenomeno di pop-out che si verifica in questo caso.

Un altro caso di sinestesia “utile” è quello di un paziente che mostrava la capacità di memorizzare le prime ventimila cifre del pi greco; ogni cifra aveva per lui un colore, una forma e una texture caratteristica, che una volta poste insieme in una sequenza creavano un paesaggio ondulato che il soggetto era in grado di leggere con l'occhio della mente.

Per la valutazione della sinestesia grafema/colore possiamo utilizzare il test di Stroop: denominazione del colore o di un nome di colore in presenza di informazione congruente o incongruente (differenze in tempi di reazione). In soggetti sinesteti, se presento la parola “pane” scritta in rosso (per esempio) avrò una prestazione migliore di quando la scrivo in un altro colore. Il colore dipende chiaramente dalla sensazione che il soggetto riporta.

Sinestesia tattile

Nel caso della sinestesia tattile, il soggetto riporta sensazioni tattili quando osserva un altro soggetto che viene toccato, ed esse hanno l'origine nella stessa parte del corpo che viene toccata sul soggetto osservato. In alcuni soggetti vengono riportate sensazioni gustative in corrispondenza di particolari forme percepite in modo tattile.

In uno studio di braing imaging su un sinesteta di questo tipo il soggetto doveva guardare dei video in cui una persona veniva toccata sulla faccia. Quello che si osserva a livello corticale è un'attivazione delle aree che si attiverebbero in risposta a un tocco sulla faccia del soggetto stesso, nell'area S1. Questo si osserva anche nella popolazione normale, ma la popolazione normale non ha la sensazione vivida di essere toccato. Questo perché nel sinesteta l'attivazione corticale è molto più alta, e perché si osserva anche un'attivazione dell'insula anteriore (sede della memoria tattile). L'ipotesi è quindi quella di una sinestesia tattile determinata da un'iperattivazione del mirror neuron system tattile.

Tuttavia, dal punto di vista anatomico, il mirror neuron system tattile non richiede l'attivazione di S1, ma solo l'attivazione di S2 e di altre aree più periferiche nell'elaborazione tattile. Invece la sensazione vivida di essere toccati in assenza di stimolazione deriva dall'attivazione di S1.

Ereditarietà e variazioni della sinestesia

Un terzo dei soggetti con esperienze sinestetiche ha almeno un parente con sinestesia, e questo fenomeno è molto più comune nelle donne. Tuttavia non c'è nessuna conferma riguardo a possibili fattori genetici o al fatto che il tratto responsabile del fenomeno sia sul cromosoma X. Inoltre, anche nella stessa famiglia e persino in gemelli omozigoti la sinestesia può presentarsi con associazioni diverse. Si è quindi ipotizzato siano molteplici i geni coinvolti nella suscettibilità alla sinestesia, e che ci sia anche un effetto dell'ambiente.

I sinesteti tendono ad avere associazioni simili (ad esempio la lettera A tende a essere per tutti rossa, e nel caso dei numeri si passa dall'uno al dieci andando verso colori sempre più scuri e meno saturi). Queste associazioni non casuali possono essere rilevate anche in cervelli “normali”, in assenza di sinestesia.

Sono quindi stati sviluppati diversi modelli interpretativi della sinestesia; secondo uno di questi, la sinestesia è causata da differenze di connettività tra aree cerebrali corticali, ed esisterebbero cambiamenti in termini di connettività nei sinesteti. Questi cambiamenti potrebbero essere sia strutturali (connessioni atipiche nei sinesteti) che funzionali (disinibizione di connessioni normalmente presenti nel cervello normale, che diventano iperattive nei sinesteti).

La teoria della sinestesia neonatale, invece, sostiene che questo fenomeno sarebbe determinato da uno stato di indifferenziazione sensoriale, prodotto dal fallimento, durante lo sviluppo cerebrale, dei processi di pruning neurale. Questo causerebbe una ridotta modularità dei processi sensoriali e cognitivi. Normalmente, infatti, i network inutilizzati sono eliminati con lo sviluppo, e nei neonati le esperienze sensoriali sono indifferenziate solo per un certo periodo (in modo simile alla sinestesia). Nei sinesteti questa differenziazione si produce solo in parte.

A supporto di questa teoria si osserva un'attivazione della corteccia occipitale coinvolta nell'analisi dei colori anche per immagini in bianco e nero nei soggetti sinesteti; inoltre, si osservano differenze tra sinesteti e non sinesteti nelle connessioni strutturali intracorticali (maggiori nei sinesteti).

Un altro modello è quello del feedback disinibito: la sinestesia sarebbe un fallimento delle connessioni inibitorie retroattive (quelle di feedback); il cervello dei sinesteti sarebbe connesso come quello dei soggetti normali, ma varierebbe il livello di inibizione intracorticale. Nella teoria precedente i sinesteti hanno più connessioni, in questo caso hanno le stesse connessioni ma meno inibite. Questo sarebbe dimostrato dal fatto che aree cerebrali contigue si inibiscono vicendevolmente in maniera minore nei sinesteti.

A supporto di questa teoria si osserva il fatto che gli accoppiamenti tra induttore e concorrenti (grafema-colore) riguardano spesso aree cerebrali contigue sul piano anatomico (le aree relative all'elaborazione dei grafemi e dei colori sono vicine, e mancherebbe l'inibizione della connessione tra le due aree).

Un modello recente è quello dell'hyper binding: nel determinare la sinestesia avrebbero un ruolo chiave le aree cerebrali multisensoriali; l'iperattività delle cortecce multisensoriali, e in particolare quelle parietali, produrrebbe una tendenza maggiore a integrare le informazioni sensoriali. Questo spiegherebbe come mai in alcuni tipi di sinestesia si riscontrano cambiamenti di funzionalità a livello delle aree parietali.

L'integrazione di più informazioni sensoriali in un unico stimolo è chiamata “binding”, ed è un fenomeno frequente anche in soggetti normali, nella percezione di oggetti ad esempio. Aree diverse integrano informazioni diverse, per elaborare aspetti diversi della realtà; tali aree prendono il nome di aree multisensoriali (area motoria/premotoria o giunzione temporo-parietale per esempio), che sono iperattive nei sinesteti.

Sinestesia acquisita e riorganizzazione plastica

Esistono dei casi di sinestesia acquisita in seguito a deafferentazione, ovvero perdita di informazioni da una determinata modalità sensoriale a causa di un danno del sistema nervoso centrale o di quello periferico (danno alla retina o al nervo ottico). È possibile che questa deafferentazione porti il paziente a mostrare una particolare sinestesia: soggetti con cecità acquisita possono riportare sensazioni visive elementari, come stimoli puntiformi, colori o lampi luminosi, elicitate dalla presentazione di stimoli tattili o uditivi (ad esempio dalla lettura del Braille).

Alla base di questo fenomeno troveremmo un processo di riorganizzazione plastica: la corteccia sensoriale, deprivata del suo normale input, inizia a rispondere a stimoli che non appartengono a quella sua modalità sensoriale iniziale. Esistono infatti numerose connessioni cortico-corticali tra diverse aree sensoriali, che di solito magari sono inibite o non utilizzate; tuttavia, in queste situazioni di deprivazione, queste connessioni verrebbero attivate, in modo da non lasciare l'area corticale senza un proprio lavoro.

Per cercare di verificarlo sono stati condotti degli studi sulla riorganizzazione corticale indotta, bendando alcuni soggetti per alcuni giorni. Quello che si è osservato è che, in seguito alla deafferentazione visiva, migliora la sensibilità tattile; la cosa più sorprendente, però, è il fatto che dopo cinque giorni di deprivazione visiva si verifica un reclutamento di aree occipitali durante i compiti tattili. Aree visive vengono quindi utilizzate per compiti tattili, dimostrando la riorganizzazione plastica del nostro cervello (non c'è abbastanza tempo per creare nuove connessioni, quindi devono essere state rinforzate o attivate connessioni già esistenti). Questo effetto tende a scomparire dopo un giorno di ripristino della visione.

Anche alcuni soggetti amputati continuano a sentire la presenza di un arto fantasma, conservando in alcuni casi la capacità di muoverlo; ma alcuni di questi soggetti possono anche mostrare una forma di sinestesia, in cui si percepisce una stimolazione tattile vivida sul proprio arto amputato quando si osserva una stimolazione tattile su un altro soggetto.

Alcuni casi, più rari, riguardano anche la sinestesia acquisita in seguito a lesione cerebrale; in caso di lesione al nucleo ventrolaterale destro del talamo è possibile andare incontro a sensazioni ridotte nella parte sinistra del corpo. Dopo un anno e mezzo dalla lesione, però, il paziente può cominciare a percepire sensazioni tattili in risposta a stimoli acustici, sempre a causa della riorganizzazione corticale e delle connessioni.

Induzione di associazioni sinestetiche

Diversi esperimenti hanno cercato di capire se è possibile creare delle associazioni sinestetiche in soggetti non sinesteti. Per capirlo sono stati utilizzati diversi paradigmi, come ad esempio il test di Stroop, cercando di far associare un colore a una determinata lettera.