I neurofisiologi dei primi anni del Novecento sono particolarmente critici riguardo ai due aspetti, in qualche modo contrapposti, della teoria di James. Da una parte, criticano la sua visione soggettivistica delle emozioni, dall'altra il suo carattere eccessivamente periferalista. Le modificazioni periferiche automatiche di cui tratta James sembrano implicare soltanto l'attività del sistema nervoso autonomo, sebbene ciò non sia esplicitato chiaramente dalla sua teoria. Questo viene sperimentalmente confutato da diversi studi condotti su animali prima da Charles Sherrington e poi da Walter Cannon e Philip Bard. Sherrington, sulla scorta di risultati sperimentali, nega l'importanza della connessione tra visceri e, più in generale, tra organi periferici e cervello nella risposta emozionale e dimostra la sua tesi sezionando il midollo spinale di alcuni animali all'altezza del tronco e resecando le vie afferenti. Constata così che l'animale, pur con queste menomazioni, continua, se stimolato opportunamente, ad esprimere emozioni. Il centro emotigeno deve dunque trovarsi al di sopra del midollo spinale, in qualche regione dell'encefalo. Successivi esperimenti da lui condotti su preparati animali decerebrati a diversi livelli del sistema nervoso centrale e opportunamente stimolati lo portano a concludere che il primitivo centro emotigeno debba essere collocato nel mesencefalo, avendo ottenuto risposte di tipo affettivo in gatti decerebrati privi di emisferi e di diencefalo.
maggiore risonanza internazionale sono quelli di Cannon e poi di Bard, i quali adottano una posizione chiaramente polemica nei confronti del periferalismo di James, giungendo a formulare una nuova teoria delle emozioni che, in contrasto con quella jamesiana, viene indicata come “centralista”. Prima di tutto, nota Cannon, la separazione dei visceri dal cervello non causa l'estinzione del comportamento emozionale; inoltre, le modificazioni viscerali non possono essere considerate cause specifiche delle emozioni, poiché si verificano anche in molte altre forme di attività ed esperienze non emozionali, ad esempio lo sforzo fisico. Infine, queste modificazioni, se artificialmente indotte, non provocano emozioni e le modificazioni viscerali sono spesso più lente della risposta emozionale stessa, quindi difficilmente possono essere considerate come cause di essa. La critica di Cannon si fonda su risultati di esperimenti condotti su animali a cui sono state recise le afferenze viscerali e su osservazioni cliniche condotte da lui stesso. Gli esperimenti sono analoghi a quelli già condotti da Sherrington, ma parzialmente diverse sono le conclusioni. Secondo Cannon, infatti, il centro emotigeno ha una collocazione più alta di quella indicata da Sherrington. Una reazione con tutti i caratteri della reazione emozionale si ottiene infatti solo in preparati diencefalici, cioè in animali in cui il diencefalo viene mantenuto integro. All'interno del diencefalo, Cannon attribuisce particolare importanza alla regione talamica e per questo la sua teoria è spesso indicata come teoria talamica delle emozioni.
La teoria di Cannon e Bard poggia su un fatto ben noto: i sistemi sensoriali che raccolgono dal mondo esterno l'informazione la trasmettano a regioni specializzate della corteccia cerebrale; l'informazione passa ad esempio dai fotorecettori alla corteccia visiva e dalle cellule ciliate dell'orecchio interno alla corteccia uditiva. Nel viaggiare verso le aree corticali specializzate, i messaggi sensoriali fanno tappa nelle zone talamiche. Come
le aree corticali corrispondenti, quelle talamiche sono anch'esse specializzate per l'elaborazione sensoriale: il talamo visivo elabora i segnali visivi provenienti dai fotorecettori e li trasmette alla corteccia visiva, mentre il talamo uditivo elabora i segnali acustici provenienti dalle cellule ciliate dell'orecchio interno e li trasmette alla corteccia uditiva. I due fisiologi ritengono anche che alcune regioni talamiche trasmettano tali segnali non alla corteccia cerebrale ma all'ipotalamo, che li riceve nello stesso momento in cui arrivano alla corteccia e può così attivare il corpo per produrre le reazioni autonome e comportamentali tipiche delle reazioni emotive (figura 2). Così Cannon e Bard spiegano il motivo per cui delle emozioni si esprimono nonostante l'asportazione della corteccia cerebrale e come mai la teoria di James è sbagliata: nella versione neurale della teoria della retroazione data da James, le emozioni vengono mediate dalle aree sensoriali e motorie della corteccia, le aree motorie sono necessarie per produrre delle reazioni, quelle sensoriali per percepire inizialmente lo stimolo e per poi sentire la retroazione delle risposte. Cannon e Bard eliminano la corteccia cerebrale dalla catena di eventi che portano alle reazioni emotive, ma non escludono che possa svolgere un ruolo nelle emozioni. Anzi, pensano che le esperienze coscienti delle emozioni, i sentimenti, dipendano dall'attivazione della corteccia cerebrale attraverso le fibre nervose che risalgono dall'ipotalamo. In assenza della corteccia cerebrale, ad esempio, si produce un comportamento rabbioso ma non accompagnato da un sentimento cosciente di rabbia. Per James, la qualità peculiare di un'esperienza emotiva è determinata dalla retroazione nel cervello delle risposte fisiche, le quali si presentano comunque prima dei sentimenti. Per Cannon invece, le emozioni sono determinate da processi interamente racchiusi nelle risposte emotive e si concentrano nella zona talamica, la quale assegna al corpo la produzione delle risposte emotive e alla corteccia cerebrale quella delle esperienze
emotive. Poiché le fibre che scendono verso i sentimenti di risposta fisica e quelle che ascendono verso la corteccia cerebrale vengono attivate simultaneamente dall'ipotalamo, i sentimenti e le reazioni emotive si producono in parallelo e non in sequenza. Anche se Cannon non è d'accordo con James sulle cause delle esperienze emotive, concorda invece su un altro punto importante: le risposte emotive, come scappare da un orso, non sono causate da esperienze emotive coscienti (come provare paura). Per James, le reazioni emotive precedono e determinano le esperienze coscienti, mentre per Cannon le reazioni e le esperienze si producono simultaneamente.
Secondo James uno stimolo esterno, per esempio la vista di un orso, è percepito dalle aree sensoriali della corteccia cerebrale. Attraverso la corteccia motoria, sono controllate le risposte, come la fuga. Le sensazioni prodotte dalle risposte sono rimandate alla corteccia cerebrale che le percepisce; la percezione di sensazioni fisiche associate alle risposte emotive conferisce all'emozione la sua qualità peculiare (figura 2, sinistra).
Cannon e Bard credono (figura 2, destra) che gli stimoli esterni elaborati dal talamo siano indirizzati verso la corteccia cerebrale (percorso 2b) e verso l'ipotalamo (percorso 2a). A sua volta, l'ipotalamo invia dei messaggi ai muscoli del corpo e degli organi (percorso 3a) e alla corteccia cerebrale (percorso 3b). L'interazione nella corteccia cerebrale tra i messaggi riguardanti l'identità dello stimolo (percorso 2b) e il suo significato emotivo (percorso 3b) produce l'esperienza cosciente di un'emozione (sentimento). Secondo questa teoria, risposte emotive e sentimenti avvengono in parallelo.
Fig 2. A sinistra: illustrazione dei percorsi cerebrali dell'emozione, secondo la teoria di William James. A destra: illustrazione della teoria di Cannon-Bard. Cfr. Joseph LeDoux, Il cervello emotivo. Alle