Santiago Ramón y Cajal merita uno spazio particolare per almeno tre differenti motivi: il primo, e più ovvio, è in considerazione della sua importanza nello sviluppo delle neuroscienze in generale; secondariamente in quanto egli è l'unico
nome di rilievo a emergere dall'arido retroterra scientifico della Spagna di fine Ottocento, avvolta in un isolamento culturale di cui Ramón y Cajal si dolse ampiamente; infine per la sua complessa posizione circa la plasticità cerebrale, non priva di una certa ambiguità, come notato da Stahnisch e Nitsch84. Se è vero
che ben prima non erano mancati scienziati aperti all'idea di una modificabilità del cervello ( Broca su tutti), è difficile rinvenire una visione articolata e oscillante come quella del medico spagnolo.
Una prima testimonianza giunge dalla Croonian Lecture del 189485, in cui Ramón
y Cajal, dopo aver tessuto le lodi dei centri nervosi, autentico capolavoro della natura, si sofferma sul rapporto tra attività mentale e piano cellulare, notando come la “ginnastica cerebrale” comporti un accrescimento dell'apparato
protoplasmatico e delle terminazioni collaterali dei neuroni e supponendo, date le contenute dimensioni di questi ultimi nei neonati, che l'aumento prosegua anche nell'età adulta:
Chez le foetus à terme, ainsi que chez les enfants de quelques mois, les expansions protoplasmique basilaires et les collatérales nerveuses sont encore très courtes et simples, et il est très probable que ce processus d'étirement des prolongements cellulaires se continue jusqu'à l'âge adulte. […] La gymnastique cérébrale n'est pas susceptible d'améliorer l'organisation du cerveau en augmentant le nombre de cellules, car, on le sait, les éléments nerveux ont perdu depuis l'époque embryonnaire la propriété de proliférer; mais on peut admettre comme une chose très vraisemblable que l'exercice mental suscite dans les régions cérébrales plus sollicitées un plus grand développment de l'appareil protoplasmique et du système des collatérales nerveuses.86
84 F. STAHNISCH, R. NITSCH (2002). 85 S. RAMÓN Y CAJAL (1894). 86 Op. cit. p. 466.
L'esercizio permette di rafforzare il legame “associativo” tra gruppi di neuroni e, allo stesso tempo, di creare ex novo altre connessioni. Da queste e dalla qualità della loro organizzazione - e non dal numero di neuroni (che non vengono più prodotti dopo l'età dello sviluppo) - dipende la capacità intellettuale, che il nostro cervello massimizza eliminando nel sonno le connessioni poco attive. Ramón y Cajal rivendica il merito di aver fornito una base anatomo-fisiologica a una teoria – quella dell'associazionismo – già proposta da altri, fornendo così una
spiegazione solida alle differenze nelle capacità mentali tra uomo e altri animali e regalando all'umanità una buona notizia:
La théorie […] des arborisations libres des expansions cellulaires susceptibles de s'accroître apparaît non seulement comme plus probable, mais aussi comme plus encourageante. Un réseau continu pré-établi […] est quelque chose de rigide, d'immuable, d'immodifiable, qui heurte le sentiment que nous avons tous que l'organe de la pensée est, dans certaines limites, malléable et susceptible de perfection, surtout durant l'époque de son développement, au moyen d'une gymnastique mentale bien dirigée. Si nous ne craignions pas d'abuser des comparisons, nous défendrions notre conception en disant que l'écorce cérébrale est pareille à un jardin peuplé d'arbres innombrables, les cellules pyramidales, qui, grâce à une culture intelligente, peuveunt multiplier leurs branches , enfoncer plus loin leurs racines, et produire des fleurs et des fruits chaque fois plus variés et exquis.87
Ramón y Cajal si espresse in modo ancora più preciso in un articolo dello stesso anno pubblicato sull'Archiv für Anatomie und Physiologie88, in cui viene fatto
riferimento almeno tre volte al concetto di plasticità delle cellule cerebrali:
87 Ivi pp 466-467.
Diese Plasticität der Zellfortsätze variirt wahrscheinlich in verschiedenen Lebensaltern: bedeutend beim Jüngling, vermidet sie sich beim Erwachsenen und verschwindet fast ganz in Alter.89
Angenommen, dass […] hinsichtlich der morphologischen Differencirung, zwei Nervenapparate existieren, der sensorisch-sensible, der der Entwicklung nicht fähig ist, und der cerebrale, der Vervollkommung fähige; angenommen, dass nur die Hirnrinde ihre Wachstumplasticität bewahrt hat, ihr inneres Differencirungvermögen, um sich den wachsenden, von Tag zu Tag sich mehr complicirend Nothwendigkeiten des Kampfes ums Dasein anzupassen, so ist seine Culturaufgabe der Gesellschaft die Zeit abzukürzen, welche die Hirnzellen auf them Wege zur Vollkommenheit brauchen.90
Was nütz es, dass für die Pyramidenzellen des Gehirn aufbewahrte plastische
Entwickwelungvermögen in so hohem Maasse den Apparat der psychischen Vorgänge vervollkommen.91
L'idea ritorna ulteriormente elaborata nell'Histologie du système nerveux de
l'homme et des vertébrés 92. Nel capitolo XXXVI l'autore si dedica ad alcune
considerazioni sul nesso tra anatomia e fisiologia del cervello e sul rapporto tra questo sostrato materiale e il comportamento, passando in rassegna alcune delle maggiori teorie. Tra queste vengono prese in esame anche quelle di Lugaro e Tanzi; sul primo, Ramón y Cajal non ha molto da dire, ritenendo le sue ipotesi difficili da giudicare in quanto non adeguatamente sorrette da fatti direttamente osservabili; al secondo, invece, viene riconosciuto il merito di avere correttamente individuato come l'attività diminuisca la distanza tra neuroni. Da un punto di vista
89 Op. cit. , citato in G. BERLUCCHI, H.A. BUCHTEL (2009) p. 313. 90 Ivi, p.197.
91 Ivi, p. 200.
scientifico, l'idea di Tanzi sarebbe buona poiché basata su precise osservazioni anatomo-fisiologiche, contribuendo a chiarire un fenomeno più generale, ovvero la formazione di abitudini. Il lavoro di Ramón y Cajal si propone tuttavia come un necessario completamento: postulando la creazione di nuove vie di comunicazione tra le cellule cerebrali, esso consente di fornire una spiegazione anche a
prestazioni intellettuali di una notevole complessità:
L'hypothèse de Tanzi, dont nous venons de rapporter la formule, rende compte certainement de la facilité et du caractère inconscient de certains actes psychiques. Elle ne nous explique pas, cependant, les aptitudes merveilleuses créées par l'exercice lui-même, aptitudes qui ont pour résultat , sinon de rendre toujours aisée et rapide l'exécution d'un acte difficile, du moins de faire réaliser, dans certains conditions, un acte en apparence impossible.93
Se nel nostro cervello fossero all'opera solo i meccanismi descritti da Tanzi, per diventare un pianista o un matematico non servirebbero certo anni e anni di «gymnastique mentale». La ragione di questa lentezza è da imputare al processo di formazione di nuove connessioni, caratterizzate da una complessità sempre maggiore, necessaria per poter dare vita a « systèmes philosophiques, religieux, politiques ou scientìfiques». E' questo l'elemento di novità introdotto da Ramón y Cajal e corroborato da anni di esperienza nel campo dell'istologia, da cui viene ricavata una lunga serie di argomenti a favore. Essi spaziano dagli studi di embriologia ai casi di recupero funzionale post-lesione, ma mostrano tutti chiaramente il carattere dinamico dell'organizzazione cerebrale:
Pendant le développment embryonnaire les dendrites et les ramifications cylindres-axiles s'étendent, se divisent graduellement et se mettent en même temps en relation avec un nombre grandissant de neurones. Toutes ces connexions du début ne persistent pas, car un grand nombre d'entre elles dispairassent par la résorption même de branches dendritiques et axiles. Les connexions nerveuses ne sont donc pas définitives et immuables, puisqu'il se crée pour ainsi dire des associations d'essai destinées à subsister ou à se détruire suivant de circonstances
indéterminées, fait qui démontre, entre parenthèses, la grande mobilité initiale des expansions du neurone. […] L'extension, la croissance et la multiplication des appendices des neurones ne s'arrêtent pas d'ailleurs à la naissance; ils se continuent au delà; et rien n'est plus frappant que la différence qui existe entre le noveau-né et l'homme adulte au point de vue de la longueur et du nombre de leurs ramifications cellulaires de second et de troisième ordre. L'exercice n'est sans dout pas étranger à ces modifications vraisimblement plus marquées dans certaines sphères, chez l'homme cultivé. Le manque d'exercice doit provoquer, au contraire, durant la croissance et même à l'age adulte, dans le sphères inactives de l'homme cultivé comme dans le cerveau de l'homme inculte ces phénomènes de résorption que nous avons constatés à la période embryonnaire et qui se traduisent ici par l'oubli ecc. . Enfin, nul n'ignore les restaurations des fonctions psychiques, motrices et sensitives, même après les lésions graves des centres corticaux qui déterminent, par exemples, l'aphasie motrice. […] Un tel retour à l'état normal ne peut se concevoir qu'en admettant la possibilité, pour l'extremitésainedes cylindres-axes désorganisés, de croître, d'émettre des collatérales nouvelles et de traverser ainsi les régions lésées, afin d'entrer en contact avec les neurones désassociés. Si les neurones sont eux- mêmes détruits, il faut supposer que les branches cylindre-axiles néoformées vont à la recherche d'autres cellules nerveuses et entrent en connexion avec elles, donnant ainsi à leur activité une direction différente.94
Attraverso la « plasticité des neurones » , prosegue Ramón y Cajal, possiamo rendere conto anche dell'attitudine, che l'uomo conserva per tutta la propria
esistenza, al cambiamento laddove la pigrizia intellettuale, a tutti gli effetti una mancanza d'esercizio, induce rigidità e inadattabilità. Ramón y Cajal dunque riconosce a più riprese quella che oggi viene definita plasticità sinaptica. Nota, correttamente, come essa sia possibile anche in età adulta, come il numero di connessioni incida sulla qualità delle prestazioni intellettive, e quanto l'esercizio sia importante nello stimolare la creazione di nuove connessioni. Il premio Nobel per la medicina, però, si dedicò anche a studi mirati all'individuazione di un altro tipo di plasticità, quella rappresentata da un eventuale capacità rigenerativa del cervello, i cui risultati, poco incoraggianti, sono riportati negli Estudios sobre la
degeneración y regeneración del sistema nervioso95:
De todas las observaciones expuestas acerca de los fenómenos consecutivos a los traumatismos medulares, cerebelosos y cerebrales, despréndese una vez más la consecuencia, clásica hoy en la ciencia neurológica, de la irregenerabilidad de las vías centrales, ya que la mayoría de los actos regenerativos descritos en el hombre y mamíferos de laboratorios son reacciones fugaces, procesos restauradores abortados, incapaces de conducir a la reparación completa y definitiva de las vías interrupidas.96
Si può notare un «movimiento reconstructivo» negli assoni cerebrali, nel nervo ottico e nella retina, ma si tratta di fenomeni di modesta entità, che portano Ramón y Cajal a esprimere un certo pessimismo in un passo assai citato:
La nobleza funcional del cerebro impuso a las neuronas dos renuncias dolorosas: la incapacidad proliferativa y la irreversibilidad de la diferenciación intraprotoplásmatica. Por eso, acabada la 95 S. RAMÓN Y CAJAL (1914).
evolución, secáronse irrevocablemente las fuentes del crecimiento y regeneración de axones y dendritas. Preciso es reconocer que, en los centros adultos, las vías nerviosas son algo fijo, acabado, inmutable. Todo puede morir, nada renacer.97
Si pone dunque il problema di conciliare due visioni contrapposte. In generale, sembra che Ramón y Cajal ritenga indubitabile una modificabilità delle
connessioni neuronali ma neghi l'esistenza di neurogenesi; si tratta di una
posizione che lascia aperte molte questioni, non ultima quella relativa al grado di malleabilità del cervello, specialmente nell'adulto. Nel rimarcare questa
ambiguità, come i già citati Stahnisch e Nitsch, è opportuno considerare che lo stesso Ramón y Cajal sottolineò la provvisorietà della proprie convinzioni e si mostrò pronto ad accettare prove contrarie:
Toca a la ciencia del porvenir casar, si ello es posible, la ardua sentencia. Inspirada en altos ideales, debe trabajar para impedir o moderar la gradual decadencia de las neuronas, la rigidez casi invencibles de sus conexiones, el restablecimiento, en fin, de las vías nerviosas normales, cuando la enfermidad desvinculó centros íntimamente asociados. Y nada más, por ahora, que fuera harto candor pretender ir más lejos en la solución de un problema erizado de dificultades. Preciso es reconocer que, con relación a la neurogénesis y a la regeneración nerviosa, hallámonos aún en la fase de recolleción de materiales. Por consiguiente, nuestra hipótesis adolecen de prematuras y no pueden aspirar a la perfección ní a la perennidad. Son concepciones orientadoras, conjeturas de tanteo para excitar y entretener la acción investigadora.98
E' possibile, come vogliono Will, Schmitt e Dalrymple-Alford99, che la
97 Ivi p.391. 98 Ibidem.
professione di sfiducia di Ramón y Cajal, autorità quasi mistica nel campo delle neuroscienze, abbia influenzato negativamente per qualche tempo la ricerca biologica e neurologica, deformando la percezione della comunità scientifica sulla neuroplasticità e ritardando gli studi sull'argomento. D'altro canto il medico spagnolo non pare chiudere mai definitivamente la porta all'ipotesi di fenomeni plastici anche di notevole entità; anzi, egli sembra quasi sperare di essere smentito dalle future indagini dei colleghi. L'auspicio per una «acción investigadora» è eloquente. Rimane da provare a chiarire per quali motivi questa speranza sia stata vanificata.
Conclusioni
Nelle pagine precedenti si è cercato di ricostruire lo stato delle conoscenze sulla plasticità del sistema nervoso nell'epoca che vide l'affermarsi di un modello teorico d'interpretazione delle caratteristiche del cervello radicalmente diverso, basato sull'assunto di una immutabilità dello stesso. La prima conclusione che è possibile trarre da questo breve excursus contraddice la tendenza attuale a presentare la nozione di neuroplasticità, in tutte le sue sfaccettature, come una scoperta nuova. Certamente, come verrà chiarito meglio nel prossimo capitolo, essa assume un'importanza e una dignità di studio riconosciuta solo nel secolo scorso, ma felici intuizioni circa i tratti che ne costituiscono le fondamenta possono essere rintracciate ben prima del '900. Si tratta perlopiù di spunti spesso non adeguatamente sorretti da ricerche qualitativamente impeccabili, ma ciò sembra essere imputabile a un più vasto problema concettuale e metodologico di
costruzione della scienza, processo lento e difficoltoso affrontato da ogni disciplina di questo genere. Giudicare studi di più di centocinquanta anni fa con standard attuali appare non soltanto ingeneroso, ma fuorviante e rischia di far perdere di vista il fatto, fondamentale, che già allora fossero presenti le premesse per una rappresentazione del cervello come organo essenzialmente dinamico. Notevole è anche che l'idea non fosse presente solo nella mente di un ristretto gruppo di medici e scienziati ma rientrasse, seppur variamente intesa, nel bagaglio intellettuale di un cospicuo numero di addetti ai lavori, esteso dalla Francia agli Stati Uniti d'America. Si è poi già richiamata più volte l'attenzione sullo status di gran parte di essi, nomi di primo piano nei rispettivi settori di appartenenza, e al fatto che anche i sostenitori dell'ipotesi localizzazionista avvertissero la necessità di integrare in qualche modo le osservazioni sulla malleabilità al quadro di riferimento. Il caso di Broca è probabilmente quello più suggestivo in ragione del suo ruolo nel dare avvio alla lunga stagione delle localizzazioni.
Un altro elemento a emergere è la sostanziale presenza di due fasi, una antecedente alla prima Guerra Mondiale, l'altra successiva. Nella prima fase prende forma il corpus di evidenze offerte sia dagli esperimenti di laboratorio sia dalla pratica clinica, in particolare dall'anatomia patologica. Non si interferisce con il processo di riorganizzazione cerebrale ma ci si limita a riportarne i casi, cercando di ipotizzarne cause e modalità. Nella seconda fase l'attenzione si sposta sulla valutazione del grado di recupero funzionale, sui suoi possibili limiti e, soprattutto, sui trattamenti per favorirlo e vede la partecipazione attiva non più soltanto di medici ma, soprattutto negli USA, anche di psicologi.
Il ritardo nell'emergere di una teoria neuroplastica, in breve, non è certo da
imputare a un'assenza di dati, quanto a un più complesso insieme di fattori di varia natura, a partire dalla generale arretratezza delle neuroscienze. Pare difficile, infatti, sottostimare l’impatto negativo causato dall'assenza di uno sfondo operativo comune, che solo in quel periodo andava formandosi tramite la sistematizzazione di discipline come la neurologia. Le conoscenze relative all’anatomia e alla fisiologia del cervello erano ancora piuttosto limitate se messe a confronto con altri settori della scienza medica; ancor più arretrato era lo studio della relazione intrattenuta da quell’organo con le facoltà cognitive e morali, tradizionalmente escluse dal dominio del mondo naturale e proiettate in una dimensione metafisica e fu nel corso dell'800 che il cervello trovò la sua consacrazione come organo della mente. In questo senso il localizzazionismo si configura come una fase necessaria: nonostante l'eccessivo rigore, le associazioni tra strutture cerebrali e funzioni mentali ebbero il merito di intaccare il secolare dominio di cartesiani e metafisici, ascrivendo anche le funzioni dell'anima a una dimensione organica. Sotto questa luce è facile comprendere il grande successo del localizzazionismo e perché riuscì a far passare in secondo piano i dubbi che i casi di restituzione e riorganizzazione corticale suscitavano, presentandosi come una teoria scientifica forte, attraente e, in termini di elaborazione concettuale, estremamente economica.
Ancora nel 1923, quando ormai il periodo più florido del localizzazionismo era passato, Franz scriveva:
The rigid localizations of Gall and the vagaries of Spurzheim and his imitators were not received with entire confidence and faith, but the conception of one function for one part of the brain was too simple and too alluring to be dispensed with. Instead of the general formula that the brain is the organ of mind, divisions were introduced and both the brain and the mind were fractioned. Observations of other aphasic conditions with concomitant cerebral lesions were recorded and the strict localization view continued to be dominant. Wernicke and his disciples stood on the platform with Gall, and discussed learnedly of concept and percept centers and centers for motor images in the cerebral cortex. It was supposed that the recently announced discovery of Fritsch and Hitzig afforded evidence of this for the motor sphere and the precise localization in the cortex of definite centers for sensory processes by various physiologists made many certain that the hypotheses underlying phrenology were correct. All were compelled to admit the principle of cortical cerebral localization.[...] There were some who disputed the functional dismemberment of the brain, and withstood the establishment of spatial localizations for definite mental functions, but their voices were not listened to or their facts were denied, or their arguments disregarded. They contended that the clinical and physiological facts gave no warrant for a localization in parts of the cerebral cortex of mental functions as such, and furthermore they pointed out that the cortical centers did not operate independently, and that functions could not be considered apart from the totality of the elements involved. The schematism of phrenology was, however, too alluring; it gave a definiteness to diagnosis, and it satisfied certain other practical and theoretical desires. Criticisms of this view from the psychological standpoint were laid aside, but since many of the clinical facts could not be fitted to the anatomical divisions, other evidence was sought.100
L'esigenza di costruire un modello interpretativo coeso fu talmente cogente da spingere a ignorare ogni controevidenza, tutt'al più considerabile un'anomalia, e a respingere fermamente alcune delle istanze dell'ipotesi olistica, rivelatesi poi motivate. Anche la crescente impopolarità di quest'ultima probabilmente non
giocò a favore di un'indagine accurata sulla plasticità, all'epoca intesa come un argomento a sostegno della natura equipotenziale della corteccia.
Da un punto di vista meramente tecnico, poi, non trascurabile dovette essere la difficoltà pratica nel dare conto di un fenomeno intrinsecamente sfuggente come la neuroplasticità: ben più semplice fu postulare relazioni tra strutture e funzioni di tipo 1:1, specialmente in considerazione dei modesti strumenti d'analisi a disposizione dei ricercatori, piuttosto che ammettere una mutevolezza, una fluidità nell'organizzazione cerebrale e adoperarsi per tracciarne un profilo. In sintesi, il periodo compreso tra il 1861 e la fine della secondo conflitto mondiale fu sì