La neuroplasticità è alla base dell'apprendimento umano

La neuroplasticità è alla base dell'apprendimento umano dalla nascita alla vecchiaia

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Per molti secoli la scienza ufficiale ha sostenuto che i circuiti cerebrali fossero immutabili, cablati fin dalla nascita per produrre in ogni persona esiti non modificabili dall'apprendimento e, con l'invecchiamento, che ogni cervello andasse incontro al suo declino senza possibilità di ridurlo o bloccarlo. Non è così: il neuroscienziato Eric Kandel vinse il Nobel per la medicina nel 2000 per aver dimostrato che l'apprendimento può attivare geni in grado di modificare la struttura neurale. Kandel ricavò questa conclusione studiando il cervello di una lumaca di mare, l’Aplysia. Lo stesso meccanismo vale per gli esseri umani: se ricordiamo qualcosa di ciò che abbiamo letto fin qui è perchè il nostro cervello è adesso leggermente diverso da quando abbiamo iniziato a leggere. Questo meccanismo così evidente nella lumaca di mare, si ripete all’infinito anche nel cervello degli esseri umani fin dal primo momento in cui arrivano al mondo. L’utilizzo del cervello ne modifica costantemente l’architettura, e questa è anche la base delle differenze esistenti tra le persone. Le difficoltà di apprendimento hanno una componente genetica ma possono intensificarsi a causa di una stimolazione errata, mentre possono scomparire per mezzo di un ambiente scolastico e familiare ricco degli stimoli più indicati. Per fortuna il nostro cervello si modifica ad ogni nostra nuova esperienza (nel bene e nel male), ad esempio i problemi cognitivi ai quali vanno incontro molti bambini dipendono dalla carenza di stimoli adeguati nei primi mesi/anni di vita. Così come la variabilità di risultati (nel medesimo ciclo di studi) degli studenti, dipendono dalle diverse esperienze che essi hanno fatto (o non fatto) nel loro ambiente familiare o sociale.

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IL CERVELLO SI MODIFICA AD OGNI EVENTO: Un fattore determinante per migliorare la neuroplasticità, rinforzando l'apprendimento di specifiche abilità o la riabilitazione di funzioni perdute, è la ripetizione della pratica che favorisce la "mielinogenesi", così descritta dal neurobiologo Daniel Siegel nel libro 'Mappe per la mente' (p.8-4): "E' importante sottolineare come ogni neurone abbia in media diecimila connessioni sinaptiche con altri neuroni. Poichè ci sono cento miliardi di neuroni, le connessioni sinaptiche ammontano a centinaia di trilioni. [...] Sappiamo che quando si acquisisce un'abilità dopo molte ore (secondo alcuni, almeno diecimila) di pratica, gli oligodendrociti sintetizzano "mielina", una guaina ricca di lipidi che avvolge l'assone del neurone. In presenza di mielina, il passaggio del potenziale d'azione - ossia la condizione degli impulsi nervosi - lungo gli assoni avviene a una velocità cento volte maggiore. [...] Un circuito neuronale mielinizzato ha un funzionamento tremila volte più efficiente di uno non rivestito di mielina. Ecco perchè gli atleti olimpionici riescono a compiere imprese che noi possiamo solo limitarci ad ammirare: noi, infatti, non abbiamo dedicato tanto tempo e disciplina per sviluppare mielina intorno agli stessi circuiti neurali alla base delle loro abilità."

Punti di riflessione

Intendiamo la neuroplasticità come la capacità del cervello di modificare la propria struttura in risposta all'esperienza. (Daniel Siegel)

Le poche centinaia di neuroni delle formiche sono identiche ai 110-120 miliardi di neuroni del nostro cervello. Il neurone è dunque una struttura arcaica, comparsa circa 600 milioni d'anni fa e rimasta immutata. Coscienza e mente non sono emerse in seguito alla trasformazione dell'unità morfolologica e funzionale del sistema nervoso (il neurone), bensì in seguito alla crescente complessità dell'organizzazione dei neuroni nei centri e nelle aree cerebrali. L'azione di ogni neurone dipende dal modo in cui esso è integrato con gli altri e dagli stimoli che riceve. (Arnaldo Benini)

Il processo mentale di focalizzare l'attenzione può modificare la struttura fisica del cervello. Questa è la neuroplasticità. (Daniel Siegel)

La procedura operativa di fondo del cervello di una persona consiste nel formare, scomporre e riformare nuovi networks neuronali. In questo senso il cervello è l'opposto di una macchina costruita con circuiti cablati che possono eseguire solo un numero limitato di operazioni per cui sono stati progettati [...] Un neurone, o un gruppo di neuroni, verrà usato per scopi diversi in momenti diversi. (Norman Doidge)
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L’attività fisica può prevenire la perdita della neuroplasticità e contribuire a mantenere il buon funzionamento della memoria. (Emrah Duzel)

Il cervello è un muscolo che va allenato

Molti di noi non sanno in base a quali meccanismi cerebrali l'essere umano è in grado di imparare qualcosa e acquisire quella conoscenza che gli ha permesso di evolversi e sopravvivere: ciò è l'esito di un fenomeno chiamato "neuroplasticità. Il neuroscienziato Norman Doidge così descrive la neuroplasticità nel suo libro "Le guarigioni del cervello" (p.9):

La neuroplasticità è la proprietà che consente al cervello di modificare la propria struttura e il proprio funzionamento in risposta all'attività e all'esperienza mentale.

Per molti secoli la scienza ufficiale ha sostenuto che i circuiti cerebrali fossero immutabili, cablati fin dalla nascita per produrre in ogni persona esiti non modificabili dall'apprendimento e, con l'invecchiamento, che ogni cervello andasse incontro al suo declino senza possibilità di ridurlo o bloccarlo. Tali convinzioni vennero spazzate via dalla scoperta della "neuroplasticità" quando Il neuroscienziato Eric Kandel vinse il Nobel per la medicina nel 2000 per aver dimostrato che l'apprendimento può attivare geni in grado di modificare la struttura neurale. Kandel ricavò questa conclusione studiando il cervello di una lumaca di mare, l’Aplysia, che per attivare l’azione riflessa di protezione della sua branchia può contare su 24 neuroni sensitivi e 6 neuroni motori. Con questo semplice organo nervoso, l’Aplysia, adeguatamente istruita, è in grado di imparare che quando riceve uno stimolo su una certa parte del corpo deve proteggere la branchia ritraendola. Sfruttando la semplicità del suo organo nervoso, i neuroscienziati sono riusciti a capire che lo stimolo ripetuto può attivare uno specifico gene che porta alla crescita di nuove connessioni tra il neurone sensoriale e quello motorio. È la base biochimica dell’apprendimento.

Eric Kandel con una lumaca di mare Aplysia

Eric Kandel sostiene la lumaca di mare che nel 2000 gli è valsa il Premio Nobel per la medicina

Crescita delle connessioni sinaptiche nel cervello di un bambino

Da sinistra: circuiti neuronali di un neonato alla nascita, dopo tre mesi, dopo 15 mesi, dopo due anni

Lo stesso meccanismo vale per gli esseri umani: se ricordiamo qualcosa di ciò che abbiamo letto fin qui è perchè il nostro cervello è adesso leggermente diverso da quando abbiamo iniziato a leggere. Questo meccanismo così evidente nella lumaca di mare, si ripete all’infinito anche nel cervello degli esseri umani fin dal primo momento in cui arrivano al mondo. L’utilizzo del cervello ne modifica costantemente l’architettura, e questa è anche la base delle differenze esistenti tra le persone. Dice Kandel (vedi bibliografia Di Diodoro):

Dal momento che tutti noi siamo cresciuti in ambienti diversi, siamo stati esposti a differenti combinazioni di stimoli, abbiamo imparato cose diverse, e tendiamo a esercitare le nostre capacità motorie e percettive in modi variabili, l’architettura del nostro cervello ne risulterà modificata in modo unico.

Le difficoltà di apprendimento hanno una componente genetica ma possono intensificarsi a causa di una stimolazione errata, mentre possono scomparire per mezzo di un ambiente scolastico e familiare ricco degli stimoli più indicati. Come scrive la filosofa Eleonora Guglielman (vedi bibliografia):

L'apprendimento dipende completamente dall'esistenza della neuroplasticità, la quale consente la ritenzione, rappresentazione ed elaborazione di nuove informazioni.

L’utilizzo del cervello, mentre si fa esperienza di qualcosa, ne modifica costantemente l’architettura, e questa è anche la base delle differenze esistenti tra le persone. Nel cervello, l'apprendimento dipende completamente dall'esistenza della neuroplasticità, la quale consente la ritenzione, rappresentazione ed elaborazione di nuove informazioni

Come rinforzare l'apprendimento di abilità: la mielinogenesi

Un fattore determinante per migliorare la neuroplasticità, rinforzando l'apprendimento di specifiche abilità o la riabilitazione di funzioni perdute, è la ripetizione della pratica che favorisce la "mielinogenesi", coì descritta dal neurobiologo Daniel Siegel nel libro "Mappe per la mente (p.8-4):

E' importante sottolineare come ogni neurone abbia in media diecimila connessioni sinaptiche con altri neuroni. Poichè ci sono cento miliardi di neuroni, le connessioni sinaptiche ammontano a centinaia di trilioni. [...] Sappiamo che quando si acquisisce un'abilità dopo molte ore (secondo alcuni, almeno diecimila) di pratica, gli oligodendrociti sintetizzano "mielina", una guaina ricca di lipidi che avvolge l'assone del neurone. In presenza di mielina, il passaggio del potenziale d'azione - ossia la condizione degli impulsi nervosi - lungo gli assoni avviene a una velocità cento volte maggiore. [...] Un circuito neuronale mielinizzato ha un funzionamento tremila volte più efficiente di uno non rivestito di mielina. Ecco perchè gli atleti olimpionici riescono a compiere imprese che noi possiamo solo limitarci ad ammirare: noi, infatti, non abbiamo dedicato tanto tempo e disciplina per sviluppare mielina intorno agli stessi circuiti neurali alla base delle loro abilità.

Sappiamo che quando si acquisisce un'abilità dopo molte ore (secondo alcuni, almeno diecimila) di pratica, gli oligodendrociti sintetizzano "mielina", una guaina ricca di lipidi che avvolge l'assone del neurone. In presenza di mielina, il passaggio del potenziale d'azione - ossia la condizione degli impulsi nervosi - lungo gli assoni avviene a una velocità cento volte maggiore

L'attenzione focalizzata alla base della neuroplasticità

Un fattore necessario per la neuroplasticità, è l' "attenzione focalizzata" così descritta dal neurobiologo Daniel Siegel nel libro "Mappe per la mente" (p.7-1):

L'attenzione può rientrare nella sfera della coscienza, ossia possiamo essere consapevoli dell'oggetto cui prestiamo attenzione. Ma l'attenzione può essere anche "non cosciente": in tal caso, si verifica un incanalamento del flusso di energia senza che noi siamo consapevoli di questo flusso. I termini tecnici per queste due diverse condizioni sono "attenzione focalizzata"(consapevole) e non focalizzata (inconsapevole).

Oggi, in un'epoca dominata dall'informazione digitale e, tra poco dalle realtà virtuali, l'attenzione focalizzata, fortemente sollecitata dal sovraccarico informativo, viene descritta dagli psicologi Paolo Legrenzi e Carlo Umiltà, nel libro "Una cosa alla volta", così:

L'attenzione è il primo filtro, la prima barriera, tra noi e le realtà esterne artificiali.

L'attenzione focalizzata (cosciente), è il primo filtro, la prima barriera, tra noi e le realtà esterne artificiali, che la sollecitano col sovraccarico informativo

L'attenzione umana fluttua

A causa del declino dell'attenzione ogni discorso o lezione devono essere interrotti per resettare il cervello e permettergli di ripartire (da un livello di attenzione inferiore a quello iniziale). Ad esempio in una lezione di 60 minuti sono necessarie almeno 3 interruzioni per resettare il cervello degli studenti.

I did it myself.
Please try again.

Connessione tra neuroni

I neuroni sono composti da un corpo cellulare (il nucleo del neurone) a da parecchi dendriti che smistano i segnali elettrici da/verso i corpi cellulari degli altri neuroni ad una velocità media di 350 km/h. La materia bianca (costituita da assoni) connette la materia grigia (costituita da neuroni). I neuroni sono gli elementi di base del cervello e ogni cervello umano ne contiene oltre 100 miliardi. Il numero di connessioni tra neuroni (sinapsi) è di circa 130 mila miliardi (più del numero di stelle di 500 galassie delle dimensioni della Via Lattea).

Due tipi di neuroplasticità

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Fattori che favoriscono la neuroplasticità (negli adulti)

Come scrive il neurobiologo Daniel Siegel nel libro "Mappe per la mente (p.8-7) vi sono almeno 8 fattori che, nella vita quotidiana, favoriscono la neuroplasticità:

Esercizio aerobico: se non ci sono controindicazioni per la salute, fare attività fisica può favorire un continuo sviluppo cerebrale
Dormire bene: un buon sonno per un numero sufficiente di ore, con molte fasi o stati REM (acronimo di rapid eye movement - ossia rapidi movimenti oculari) in cui si sogna, consolida ciò che è stato appreso durante il giorno
Alimentazione sana: il "terreno" su cui si sviluppa la struttura del cervello necessita di acqua e di buon nutrimento, fra cui fonti sufficienti di Omega 3, che assicurino un funzionamento adeguato dell'organismo e consentano al "seme" dell'attenzione focalizzata di crescere rigoglioso
Relazioni: i legami con gli altri favoriscono il dinamismo e la plasticità cerebrale
Novità: uscire dal solito tran-tran e cercare nuovi stimoli, essere giocosi e spontanei: sono tutti elementi che aiutano a mantenere il cervello giovane e in continuo sviluppo
Concentrazione: occuparsi con interesse di un compito alla volta, evitando quindi di fare troppe cose insieme e di lasciarsi distrarre, può di fatto stimolare il rilascio di sostanze chimiche a livello locale e sistemico che favoriscono la neuroplasticità
Tempo dell'interiorità: quando si dirige la riflessione verso la propria interiorità, concentrandosi sulle sensazioni, le immagini, le emozioni e i pensieri, si stimola lo sviluppo di circuiti neurali integrativi e regolativi
Umorismo: alcuni studi preliminari indicano che ridere promuove uno sviluppo sano del cervello. A quanto pare, quindi seriosità non fa rima con neuroplasticità!

Fattori che riducono la neuroplasticità (negli anziani)

Come scrive la filosofa Eleonora Guglielman (vedi bibliografia 2014):

il declino fisico, chimico e funzionale del cervello è originato da modificazioni cerebrali che avviano un processo di plasticità negativa che comprende quattro componenti (un quinto, lo stress, è stato evidenziato da poco):

1. Disuso. Le funzioni cerebrali rispondono alla legge “use or lose it” (“se non lo usi, lo perdi”); spesso gli anziani si limitano a svolgere attività mentali familiari e ripetitive che non richiedono sforzi di applicazione o acquisizione di nuove capacità. Esercitare attività di questo tipo non è sufficiente a mantenere il cervello nella sua piena funzionalità: se smettiamo di apprendere cose nuove siamo destinati a invecchiare cerebralmente. (Per combattere il disuso: impegnare il cervello in nuovi compiti che costituiscono una sfida)

2. Processi “rumorosi”. Nel cervello degli anziani il deterioramento sensoriale provoca “rumore”, ossia disturbo di fondo; se, ad esempio, l’udito è peggiorato, i segnali sonori inviati al cervello sono più difficili e confusi da interpretare. Ciò causa una memoria più povera e una capacità di ragionamento meno elastica. (Per aiutare il cervello a fare ordine tra i segnali confusi: svolgere attività che richiedono attenzione e concentrazione)

3. Indebolimento della funzione neuromodulatoria. In tarda età il cervello produce un minor numero di neuromodulatori, delle sostanze chimiche, come dopamina e acetilcolina, che rivestono un ruolo essenziale nell’apprendimento e nella memoria. (Per regolare la produzione di neuromodulatori: svolgere attività in grado di attivarne la produzione)

4. Apprendimento negativo. Le persone che iniziano a sentirsi mentalmente meno agili di un tempo tendono ad attuare dei meccanismi di compensazione.

Se, ad esempio, il loro udito si è indebolito, spengono il televisore o imparano a leggere le parole sulle labbra [Merzenich, 2005] (Per eliminare i comportamenti adattivi compensativi: impegnarsi in attività che sono divenute complicate da eseguire, anziché evitarle.)

5. Stress. Una recente ricerca (vedi bibliografia: The stress hormone cortisol blocks perceptual learning in humans) ha evidenziato il ruolo negativo che il cortisolo provoca sulla plasticità neuronale della corteccia cerebrale e sui processi d'apprendimento.

Il Connettoma del cervello si espande ad ogni nuova esperienza di ogni essere umano

Pronta la nuova mappa del cervello umano: più precisa e definita delle versioni precedenti, raddoppia il numero delle regioni conosciute, portandole a 180 per ogni emisfero cerebrale. Pubblicata sulla rivista Nature, è stata realizzata incrociando i dati relativi a oltre 210 cervelli studiati dal progetto di ricerca Connettoma Umano: grazie ad un software speciale, può essere adattata a ciascun individuo e personalizzata, fornendo un prezioso strumento di indagine ai neurochirurghi e ai ricercatori che studiano malattie come l'autismo e l'epilessia.

La mente può cambiare la struttura del cervello

Come incrementare la propria neuroplasticità

Se si vuole dare una spinta alla propria neuroplasticità, attuando un programma per il proprio sviluppo cognitivo si può fare un allenamento personalizzato, ad esempio con quello proposto da NeoCogita con la app ideata dal neuroscienziato Michael Merzenich Brain HQ.

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Ogni connettoma è la mappa fisica di una personalità

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Plasticità cerebrale anche in età avanzata

In uno studio del 2012, lo psicologo Aron K. Barbey et al. (ved. bibliografia) ha scoperto che l'intelligenza umana è allocata in molte più aree del cervello di quelle tradizionalmente note. I ricercatori hanno sottoposto a scansione (Tomografia Assiale Computerizzata) il cervello di 182 veterani del Vietnam e condotto test intellettivi su di essi, riscontrando che le regioni del cervello coinvolte sono, oltre al lobo frontale tradizionalmente assegnato all'intelligenza, anche il lobo parietale sinistro e la materia bianca che li connette. Tale scoperta conferma che, nel corso della vita di una persona, l'attività cerebrale esercita continuamente una potatura dei neuroni non più utilizzati e un ricablaggio connettivo per mantenere o accrescere le funzionalità intellettive già presenti.

Cosa insegna un ictus sul cervello

Cosa può insegnare avere un ictus lo spiega la neuroscienziata Jill Bolte Taylor, che lo ha sperimentato personalmente, in questo video.

Nel corso della vita di ogni persona, l'attività cerebrale esercita continuamente una potatura dei neuroni non più utilizzati e un ricablaggio connettivo per mantenere o accrescere le funzionalità intellettive già presenti

Conclusioni (provvisorie): l'apprendimento dipende esclusivamente dall'esistenza della neuroplasticità

Per molti secoli la scienza ufficiale ha sostenuto che i circuiti cerebrali fossero immutabili, cablati fin dalla nascita per produrre in ogni persona esiti non modificabili dall'apprendimento e, con l'invecchiamento, che ogni cervello andasse incontro al suo declino senza possibilità di ridurlo o bloccarlo. Queste convinzioni sono state spazzate via dalla scoperta della "neuroplasticità" quando Il neuroscienziato Eric Kandel vinse il Nobel per la medicina nel 2000 per aver dimostrato che l'apprendimento può attivare geni in grado di modificare la struttura neurale. L’utilizzo del cervello ne modifica costantemente l’architettura, e questa è anche la base delle differenze esistenti tra le persone. L'apprendimento dipende esclusivamente dall'esistenza della neuroplasticità, la quale consente la ritenzione, rappresentazione ed elaborazione di nuove informazioni. Per fortuna il nostro cervello si modifica ad ogni nostra nuova esperienza (nel bene e nel male), ad esempio i problemi cognitivi ai quali vanno incontro molti bambini dipendono dalla carenza di stimoli adeguati nei primi mesi/anni di vita. Così come la variabilità di risultati (nel medesimo ciclo di studi) degli studenti, dipendono dalle diverse esperienze che essi hanno fatto (o non fatto) nel loro ambiente familiare o sociale.

per scaricare le conclusioni (in pdf):

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Bibliografia (chi fa delle buone letture è meno manipolabile)

Norman Doidge (2008), The Brain That Changes Itself (PDF) - [2348 citazioni]
Eberhard Fuchs, Gabriele Flugge (2014), Adult neuroplasticity: more than 40 years of research (PDF) [94 citazioni]
Jeffrey Kleim, Theresa Jones (2008), Principles of experience-dependent neural plasticity: implication for rehabilitation after brain damage [1382 citazioni]
Eleonora Guglielman (2014), Il cervello plastico. Fondamenti neurofisiologici e strategie efficaci per l'apprendimento permanente (PDF)
Sarah McKey (2018), 6 Steps to rewire your brain (and master anything)
Patrizia Maiorano (2018), I neuroni specchio e la plasticità cerebrale: le nuove frontiere della riabilitazione - La voce di New York
Umberto Zerbini (2018), Changing Mind
Danilo Di Diodoro (2017), Come l’esperienza rimodella la mente - Corriere della Sera
Michael Merzenich (2005), Change minds for the better (PDF) [16 citazioni]
Hubert R. Dinse, J.C. Kattenstrotha, M. Lenz, M. Tegenthoff, O.T. Wolf (2017), The stress hormone cortisol blocks perceptual learning in humans (PDF)
Prashanthi Vemuri et al. (2014), Association of Lifetime Intellectual Enrichment With Cognitive Decline in the Older Population - Jama Neurology
Clark-Foos (2017), Habituation, Sensitization, and Familiarization (PDF)

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