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2 Segni Chiara Sgherbini LA PERCEZIONE ARMONICA ISBN copyright 2011, Caosfera Edizioni soluzioni grafiche e realizzazione

3 Chiara Sgherbini LA PERCEZIONE ARMONICA

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5 PARTE PRIMA

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7 1 ELEMENTI DI NEUROBIOLOGIA Organizzazione del Cervello Le strutture inferiori comprendono i circuiti del tronco cerebrale, alla base del cranio, che controllano i processi fisiologici fondamentali (respirazione, frequenza cardiaca, stati di arousal e di vigilanza); sopra il tronco è posto il talamo, che funge da porta di ingresso per le informazioni sensoriali che giungono al cervello, e possiede estesi collegamenti con aree cerebrali superiori, incluse quelle neocorticali. Le strutture superiori, come la corteccia cerebrale, vengono considerate le aree più avanzate in termini evolutivi, e sono sedi di funzioni relativamente più complesse. Al centro è posto quello che viene chiamato sistema limbico, formato da amigdala, corteccia orbito-frontale e corteccia cingolare anteriore, che sembra svolgere un ruolo fondamentale nella coordinazione delle attività cerebrali, quali mediazioni di emozioni, motivazioni, comportamenti finalizzati, oltre che essere implicato in molteplici attività che vanno dall attribuzione di significati ai dati esperienziali, all elaborazione delle esperienze sociali, alle emozioni. Nelle aree centrali si situano il lobo temporale 7

8 mediale e l ippocampo, che riveste un ruolo particolare nelle forme consce di memoria. Nelle zone centrali inferiori si trovano l ipotalamo e l ipofisi, che partecipano direttamente al mantenimento dell omeostasi fisiologica attraverso processi neuroendocrini. Elaborazione delle informazioni e neurobiologia Le regioni più profonde inviano segnali che si riferiscono a dati fisiologici provenienti dall intero organismo alle strutture limbiche centrali, dove queste informazioni vengono registrate e integrate con elementi più complessi che derivano dalle attività di processing dello stesso sistema limbico, della corteccia orbito-frontale e della corteccia cingolare anteriore; queste aree cerebrali trasmettono input di natura somatosensoriale ed emozionale alle regioni neocorticali, che ricevono altre informazioni di ordine rappresentazionale percettivo; le strutture funzionali deputate all attività di integrazione (corteccia associativa e corteccia orbito-frontale) hanno il compito di decodificare i diversi tipi di segnali, di coordinare le diverse informazioni contenute e di tradurle in forme diverse di impulsi che vengono poi ritrasmessi alle varie regioni cerebrali. Occorre notare come la regione che invia il messaggio deve essere in grado di tradurlo in segnali specifici, e i circuiti o i sistemi deputati alla ricezione devono essere in grado di effettuare le operazioni di decodifica necessarie per utilizzare le informazioni in entrata: la differenziazione delle strutture cerebrali è geneticamente programmata. Le esperienze non solo costituiscono gli stimoli che portano all attivazione di strutture specifiche, ma rappresentano un fattore necessario per il loro corretto sviluppo. Le esperienze giocano un ruolo essenziale anche nei processi di maturazione dei sistemi sensoriali fondamentali del nostro cervello, e lo sviluppo di 8

9 molti circuiti cerebrali specializzati dipende, almeno in parte, dalla loro utilizzazione. Le esperienze svolgono un ruolo importante nel determinare non solo quali informazioni arrivano alla mente, ma anche come la mente sviluppa modalità di elaborazione delle informazioni. Le esperienze creano rappresentazioni, stimolano e modificano i circuiti cerebrali che mediano in maniera specifica il processing dei diversi tipi di informazioni, e ne favoriscono lo sviluppo. Geni ed esperienze Lo sviluppo cerebrale deve essere visto come il prodotto degli effetti che le esperienze esercitano sull espressione del potenziale genetico: i geni contengono le informazioni che permettono ai neuroni di crescere, di collegarsi fra loro, di morire, nel corso dei processi di differenziazione dei vari circuiti cerebrali: tali processi sono geneticamente programmati, ma nello stesso tempo esperienza-dipendenti, dal momento che, se è vero che i geni permettono la trasmissione delle informazioni contenute nel DNA alle generazioni successive, essi determinano anche, attraverso processi di trascrizione, quali proteine vengono sintetizzate a livello cellulare. Le esperienze sono in grado di influenzare direttamente il processo di trascrizione, e quindi le modalità con cui i geni vengono espressi attraverso la sintesi proteica. Espressione genica, attività della mente, comportamenti individuali e interazioni ambientali sono parti strettamente correlate di un unico processo di sviluppo. La storia di ciascun individuo è, dunque, il risultato delle modalità con cui componenti ambientali, eventi casuali e tratti ereditari contribuiscono, nel loro insieme, a determinare le esperienze che plasmano, attraverso processi di adattamento e apprendimento, lo sviluppo della mente. Ciò implica che sono molteplici i fattori coinvolti nel determinare le modalità con cui un genotipo dà origine a un fenotipo. 9

10 Nello sviluppo cerebrale infantile, il mondo sociale rappresenta la fonte principale delle esperienze che influenzano l espressione genica e, di conseguenza, i processi che portano alla maturazione dei collegamenti neuronali su cui si basano le attività della mente. Inoltre, le funzioni di tali circuiti sono determinate dalla loro struttura e, in questo modo, cambiamenti indotti a livello della trascrizione delle informazioni genetiche inducono modificazioni strutturali delle cellule nervose, plasmando la mente relazionale; a loro volta, le attività della mente portano a modificazioni delle condizioni fisiologiche generali che possono dare luogo all espressione di geni diversi. Cervello ed esperienze interpersonali Lo sviluppo mentale è il risultato di interazioni tra processi neurofisiologici e relazioni interpersonali, dal momento che i circuiti che mediano le esperienze sociali sono strettamente correlati a quelli responsabili dell integrazione dei processi che controllano l attribuzione di significati, la regolazione delle funzioni organismiche, la modulazione delle emozioni, l organizzazione mnestica, le capacità comunicative. La Memoria: una definizione generale La memoria viene definita come l insieme dei processi in base ai quali gli eventi del passato influenzano le risposte future. La struttura delle reti neurali consente l apprendimento attraverso meccanismi di registrazione delle informazioni che inizialmente prevedono l attivazione di specifici pattern di eccitazione, fra loro associati, distribuiti nell intero cervello, fenomeno descritto nelle teorie note come connessionismo o dei processi paralleli distribuiti: l idea di fondo è che sono le intricate connessioni nervose che costituiscono la struttura cerebrale a rendere possibile l apprendimento. La stimolazione di determinate reti neurali altera la loro probabilità di venire attivate in futuro: ciò è dovuto a modifiche a livello 10

11 delle connessioni sinaptiche al suo interno, e il fenomeno del potenziamento a lungo termine è stato descritto come uno dei meccanismi responsabili di tali alterazioni. I circuiti neurali ricordano, e apprendono dalle passate esperienze, attraverso un accresciuta probabilità di attivazione di determinati pattern di eccitazione: le informazioni vengono registrate e recuperate attraverso cambiamenti a livello delle connessioni sinaptiche. Quando lo sviluppo cerebrale è stato definito esperienzadipendente, si è voluto sottolineare che struttura e funzioni cerebrali sono plasmate dall esperienza: lo sviluppo cerebrale e i processi mnestici possono coinvolgere meccanismi neuronali e molecolari simili, implicati nella formazione delle connessioni sinaptiche. Per memoria si intende l insieme dei processi con cui gli avvenimenti della vita possono influenzare il cervello in modo tale da alterare la sua attività in maniera specifica: il modo in cui il passato viene ricordato è determinato da quali componenti, nella rete dei circuiti neurali, verranno successivamente attivate. L immagazzinamento delle tracce mnestiche consiste in una variazione nella probabilità di successiva attivazione di un particolare pattern di eccitazione neurale. Secondo Hebb, neuroni che vengono eccitati contemporaneamente una prima volta tenderanno ad essere attivati insieme anche in seguito: neuroni che vengono eccitati contemporaneamente tenderanno ad essere collegati fra loro. Questo tipo di associazione, che lega funzionalmente l attività di neuroni diversi, si basa su processi metabolici transitori nel caso della memoria a breve termine, mentre in quelli a lungo termine sono implicati cambiamenti strutturali più stabili. Sotto l assioma di Hebb si intende l insieme di meccanismi cellulari responsabili di fenomeni di associazione funzionale, e di integrazione spazio-temporale, che costituiscono le basi della capacità di attivare specifici profili delle reti neurali. Le memorie sono basate sul collegamento di diversi pattern di attivazione neuronale, legami associativi che rendono più 11

12 probabile, in fase di richiamo, una simultanea attivazione di vari circuiti correlati: la rappresentazione di un esperienza viene immagazzinata in particolari regioni cerebrali che corrispondono a quelle attivate in origine, mentre i processi di registrazione e recupero sembrano implicare zone cerebrali differenti (corteccia orbito-frontale): ancora una volta, ciò che viene immagazzinato sono probabilità di attivazione di determinati profili neurali. Il ricordo è il risultato di un nuovo profilo di eccitazione neuronale, che presenta caratteristiche proprie dell engramma (impatto iniziale che un esperienza ha sul cervello) iniziale, ma anche elementi della memoria derivati da altre esperienze, e che risente delle influenze del contesto e dello stato della mente in cui l individuo si ritrova al momento del ricordo medesimo. Forme di memoria e loro caratteristiche Forme di memoria 1. precoce, non dichiarativa,procedurale, implicita; 2. tardiva, dichiarativa, episodica/semantica, esplicita. Sviluppo biologico della memoria 1. processi impliciti (memoria precoce): presenti alla nascita; 2. processi espliciti (memoria tardiva): semantici, che incominciano a svilupparsi durante il primo o il secondo anno di vita; episodici (processi noetici) e autobiografici (processi autonoetici), che si sviluppano progressivamente dopo il secondo anno di vita. Memoria implicita non associata all esperienza soggettiva interna di stare ricordando qualcosa, né a un senso di sé o del tempo; implicata nella creazione di modelli mentali e coinvolgente fenomeni di priming; comprendente diverse forme di memoria: 12

13 comportamentale, emozionale, percettiva e probabilmente somatosensoriale; senza il necessario intervento di attenzione focalizzata; mediata da circuiti coinvolti nella registrazione iniziale, indipendenti dal lobo temporale e dall ippocampo. Memoria esplicita associata all esperienza soggettiva interna di stare ricordando qualcosa e, nel caso della memoria autobiografica, a un senso di sé e del tempo; comprendente forme di memoria semantica ed episodica (autobiografica); con il necessario intervento dell attenzione focalizzata e della coscienza; mediata da circuiti ippocampali; intervento dei processi di consolidamento corticale per l inserimento dei ricordi nella memoria permanente. Memoria implicita: modelli mentali, comportamenti, immagini ed emozioni La memoria implicita è mediata da regioni cerebrali che non richiedono una partecipazione della coscienza ai processi di registrazione e recupero. Le strutture cerebrali coinvolte nei meccanismi della memoria implicita, già sviluppate alla nascita, comprendono l amigdala e altre regioni limbiche (memoria emotiva), i nuclei della base e la corteccia motoria (memoria comportamentale), la corteccia percettiva (memoria percettiva), e si suppone anche le cortecce somatosensoriali orbito-frontale e cingolare anteriore (memoria somatosensoriale), vale a dire le regioni deputate alle rappresentazioni somatiche. Le ricapitolazioni che si verificano in base al riprodursi di esperienze simili formano la base di modelli mentali, o schemi, che aiutano l essere umano a interpretare il 13

14 presente e a prevedere le future esperienze. I modelli mentali, intrinsecamente multimediali, sono componenti fondamentali della memoria implicita: le nostre menti utilizzano modelli mentali del mondo per valutare più rapidamente le diverse situazioni, e per intuire ciò che ci si può attendere nel futuro dell esperienza contingente. Tali modelli mentali sono il risultato dell interazione individuale con la realtà esterna e permettono la creazione di aspettative nei confronti dell ambiente circostante, in modo tale da individuare deviazioni dalla norma. È la capacità di creare modelli mentali del mondo che consente al cervello di svolgere la funzione anticipatoria, ad alto valore adattivo, delle possibili configurazioni ambientali future. Tali modelli, va ricordato, sono frutto delle esperienze precedenti. Considerando il cervello come il risultato delle complesse interazioni tra meccanismi genetici, fattori fisiologici interni ed esperienze, dal punto di vista della biologia dell evoluzione si evidenzia come le funzioni che aumentano la probabilità di replicazione genica tenderanno ad essere mantenute dalla specie. Attraverso questi processi di ingegneria inversa è possibile, considerando il valore adattivo per la specie che talune funzioni cerebrali hanno avuto, comprendere i meccanismi coinvolti nei processi mnestici, percettivi, attentivi ed emozionali. Memoria implicita e sviluppo Gli stati della mente, parte della memoria emozionale dei bambini, sono stabilmente inscritti nel cervello, e vengono appresi durante il primo anno di vita; intorno ai diciotto mesi, in seguito a processi maturativi a carico di determinate aree cerebrali, il bambino comincia ad essere in grado di comprendere ed esprimersi verbalmente: il rapido sviluppo delle aree frontali apre alla possibilità di processi mnemonici evocativi, attraverso cui è possibile richiamare alla mente le figure di attaccamento. Le modalità differenti di attivazione 14

15 di determinati stati mentali possono essere considerate forme particolari di memoria implicita. Memoria esplicita: fatti, eventi e coscienza autobiografica Intorno ai due anni d età, i bambini sono in grado, generalmente, di ricordare avvenimenti: la comparsa di tali capacità è legata alla maturazione del lobo temporale mediale, di cui fa parte l ippocampo, e della corteccia orbito-frontale, tutto ciò rendendo possibile lo sviluppo di ricordi espliciti. Il sistema esplicito comprende due forme di memoria: semantica ed episodica. Lo sviluppo dei meccanismi tipici della memoria esplicita coinvolge diversi aspetti delle interazioni individuo-ambiente: durante il secondo anno di vita, il bambino acquisisce progressivamente la capacità di sviluppare il senso del tempo e della successione degli eventi, di crearsi aspettative, attraverso una mappa delle rappresentazioni che permette la collocazione degli oggetti nello spazio-tempo: tali acquisizioni sembrano possibili grazie allo sviluppo dell ippocampo che, come organizzatore cognitivo, sembra essere essenziale nel determinare lo sviluppo di un senso di sé nello spazio e nel tempo. Gli sviluppi cui va incontro il bambino nel corso del secondo anno di vita, che gli permettono di collocarsi nello spazio, nel tempo, di sviluppare un senso del sé e della successione degli eventi, gettano le basi per la formazione di quella che viene definita memoria esplicita autobiografica; va notato come la capacità precedente di ricordare gli eventi non contenga in sé la possibilità di posizionarsi nel tempo e nello spazio, inscrivendo questo tipo di ricordi nella memoria esplicita semantica. Sembra infatti che i ricordi di tipo semantico siano basati su processi funzionalmente distinti da quelli che consentono la memoria autobiografica: la memoria semantica permette rappresentazioni proposizionali, ed è stata definita noetica. La memoria autobiografica si fonda, invece, su processi autonoetici (di conoscenza di se stessi), e sembra basata sull attività mediate dalle aree corticali frontali, che vanno incontro a un rapido sviluppo esperienza-dipendente durante i primi anni di vita. 15

16 Verso i tre anni di età, il bambino diventa progressivamente in grado di elaborare attivamente storie che gli vengono raccontate, inserendo elementi che derivano direttamente da proprie esperienze: la ricchezza di tali storie appare in stretta relazione con la qualità delle interazioni interpersonali fra bambino e figure di accudimento, fatto questo che fa avanzare l ipotesi che le esperienze di attaccamento contribuiscano direttamente ad aumentare la capacità autonoetica del bambino. Entrambe le forme di memoria esplicita, semantica ed episodica sembrano implicare, per le fasi di registrazione, una forma di attenzione focalizzata e conscia, che porta all attivazione delle strutture ippocampali. Le attivazioni iniziali contenute nella memoria iconica, che conserva i ricordi sensoriali per circa mezzo secondo, vengono filtrate e selezionate dalla memoria di lavoro, la cui sede sembra individuabile nella corteccia prefrontale laterale, e il prodotto dei processi cognitivi può essere trasferito nella memoria a lungo termine, in seguito a processi di riattivazione. Per memoria a lungo termine si intende la serie di processi che media l immagazzinamento delle informazioni per periodi di tempo molto lunghi, significativamente superiori a quelli della memoria di lavoro. Dal punto di vista biochimico, si ritiene che la memoria di lavoro non implichi modificazioni strutturali in termini di attivazione genica e sintesi proteica, quanto piuttosto modificazioni di tipo funzionale a livello sinaptico, con l alterazione della probabilità di attivazione neuronale. L ippocampo svolge, invece, un ruolo essenziale nei processi di memoria a lungo termine, in fase di registrazione e recupero, mentre un ruolo importante è svolto dalla corteccia prefrontale nei meccanismi di recupero, ad opera della memoria di lavoro, di informazioni presenti nella memoria a lungo termine. Perché delle informazioni possano entrare a far parte in modo permanente dei ricordi individuali, sembra sia necessario quello che è stato definito consolidamento corticale, che richiede un attivazione, o un ripasso inconscio delle rappresentazioni, 16

17 e un immagazzinamento nella corteccia associativa, in cui vengono integrate rappresentazioni derivanti da varie parti del cervello, attraverso una riorganizzazione di tracce mnestiche preesistenti, senza il coinvolgimento di nuovi engrammi (per il richiamo di questo tipo di informazioni non è necessario il coinvolgimento delle strutture ippocampali). Il processo di consolidamento corticale appare associato alla fase REM del sonno. Memoria esplicita e implicita: esperienza soggettiva Sembrano esistere differenze significative fra i ricordi che contemplano un senso di sé nel tempo e quelli che non lo contemplano (ricordi episodici): coscienza noetica e autonoetica sarebbero, in effetti, il risultato di processi distinti, dal momento che diverse sembrano anche le aree implicate nelle due forme di memoria. Infatti, il richiamo di ricordi semantici sembra associato ad un attivazione dominante dell ippocampo sinistro, mentre quello dei ricordi autobiografici sembra implicare maggiormente l ippocampo e la corteccia orbito-frontale destri. Memoria semantica e memoria autobiografica sembrano mediate da meccanismi almeno parzialmente distinti. La consapevolezza autonoetica implica un esperienza soggettiva e appare legata all attività di aree prefrontali del cervello, che includono diverse funzioni integrative ed esecutive, le quali rendono possibile un controllo globale dei processi cerebrali. Differenti linee di ricerca indicano le regioni prefrontali (corteccia orbito-frontale destra) come aree cruciali nell integrazione della memoria, dell attaccamento, delle emozioni, delle rappresentazioni somatiche, della cognitività sociale. La riattivazione di ricordi espliciti risulta essere influenzata da fattori ambientali interni ed esterni: quando si è in presenza di una corrispondenza fra tali elementi ambientali e la rappresentazione mnemonica si parla di ecforia, processo che dipende dalle caratteristiche dello stimolo scatenante e dalle modalità con cui tale rappresentazione è stata immagazzinata in memoria. È così che la memoria esplicita viene considerata 17

18 contesto-dipendente. Abbiamo quindi l ippocampo in grado di costruire la mappa cognitiva delle esperienze, dando loro un contesto di immagazzinamento, la rappresentazione delle quali sembra risiedere in aree cerebrali posteriori, mentre le regioni prefrontali sembrano dedicate alla creazione di uno stato di richiamo, in cui si può verificare la corrispondenza fra stimoli ambientali e rappresentazioni, chiamata appunto ecforia, che può portare alla creazione di nuovi legami associativi, sulla scorta delle caratteristiche del contesto presente e del contenuto del ricordo. Il richiamo di ricordi è un modificatore della memoria: la riattivazione della rappresentazione porta ad un suo immagazzinamento in forma nuova. Amnesia infantile Secondo la psicologia infantile, le forme fisiologiche di amnesia infantile sono legate a un incompleta maturazione del senso del sé, del senso del tempo e delle capacità verbali e narrative del bambino, che compromette la possibilità di ricordare eventi che si verificano nel corso dei primi duetre anni di vita. L amnesia infantile appare dunque dovuta all immaturità ippocampale e delle aree orbito-frontali (emisfero destro) nelle prime fasi dello sviluppo individuale. Alcuni autori sostengono che il fenomeno dell amnesia infantile sia dovuto a processi che coinvolgono specificamente lo sviluppo tardivo della memoria episodica. I circuiti che mediano i meccanismi della memoria implicita sono presenti fin dalla nascita, e nel corso del primo anno di vita il bambino appare quindi in grado di ricordare e richiamare eventi a livello implicito. La comparsa delle prime forme di memoria esplicita, probabilmente di natura semantica, avviene in un secondo tempo, durante il secondo anno di vita, presumibilmente legata a processi maturativi a carico dell ippocampo. La capacità di avere ricordi espliciti comincia a manifestarsi fra i diciotto mesi e il terzo anno 18

19 di vita, probabilmente facilitata dallo sviluppo delle regioni cerebrali frontali (corteccia orbito-frontale). Ricordare e dimenticare: ruolo delle emozioni Va ricordato che la possibilità di dimenticare è un aspetto essenziale della memoria esplicita, e le nostre emozioni svolgono un ruolo fondamentale in questo senso, dal momento che le esperienze non accompagnate da un significativo coinvolgimento emotivo in genere non sono in grado di evocare un adeguato livello di attenzione specifica. D altra parte, esperienze eccessivamente coinvolgenti e terrorizzanti possono stimolare meccanismi che portano ad un inibizione dei processi della memoria esplicita a livello dell ippocampo, determinando, di conseguenza, un blocco nella registrazione esplicita di tali ricordi: tali meccanismi includono l attivazione dell amigdala e la liberazione di noradrenalina e corticosteroidi, che permettono la registrazione unicamente a livello implicito. L amigdala sembra implicata nei processi di valutazione del significato degli stimoli: gli engrammi registrati all attivazione di tale struttura vengono classificati come importanti. Il conferimento di valore alle diverse esperienze avviene attraverso processi di tipo neuromodulatorio che: aumentano l eccitabilità e l attivazione neuronale; incrementano la plasticità neuronale inducendo la creazione di nuove connessioni sinaptiche; collegano diverse aree cerebrali sulla base di circuiti neuronali specifici. 19