La neuroplasticità: tra adattamento, apprendimento e recupero

Il cervello non è una struttura immutabile. Nel corso della vita, l’esperienza, l’apprendimento, l’ambiente e persino una lesione possono modificare il modo in cui i circuiti nervosi funzionano e, in alcuni casi, la loro stessa organizzazione strutturale.

Questa capacità prende il nome di neuroplasticità.

La neuroplasticità può essere definita come la capacità del sistema nervoso di rispondere a stimoli interni ed esterni modificando la propria struttura, la propria funzione e le proprie connessioni (Cramer et al., 2011). È una proprietà fondamentale del cervello e costituisce uno dei meccanismi alla base dello sviluppo, dell’apprendimento, della memoria e, in determinate condizioni, del recupero dopo una lesione neurologica.

Non si tratta quindi di un singolo fenomeno, ma di un insieme di processi che possono avvenire a livelli differenti: dalle modificazioni molecolari all’interno delle cellule nervose fino alla riorganizzazione di intere reti cerebrali.

Come cambia il cervello?

Uno dei principali meccanismi della neuroplasticità riguarda le sinapsi, ovvero i punti attraverso cui i neuroni comunicano tra loro.

L’efficacia della comunicazione sinaptica può modificarsi sulla base dell’attività e dell’esperienza. Due fenomeni fondamentali studiati in questo ambito sono il potenziamento a lungo termine (long-term potentiation, LTP) e la depressione a lungo termine (long-term depression, LTD).

Nel primo caso, determinate modalità di attivazione possono determinare un rafforzamento relativamente duraturo della trasmissione sinaptica; nel secondo, possono produrne una riduzione. LTP e LTD rappresentano alcuni dei principali modelli cellulari utilizzati per comprendere i meccanismi attraverso cui l’esperienza può modificare le connessioni neuronali e contribuire ai processi di apprendimento e memoria (Malenka & Bear, 2004).

La plasticità può tuttavia coinvolgere anche modificazioni strutturali.

Possono verificarsi, per esempio:

• sinaptogenesi, cioè formazione di nuove connessioni sinaptiche;
• rimodellamento dendritico, con modificazioni delle ramificazioni e delle spine dendritiche;
• sprouting assonale, cioè crescita di nuove diramazioni degli assoni;
• modificazioni della mielinizzazione e della sostanza bianca;
• riorganizzazione funzionale delle reti e delle aree cerebrali.

Gli studi di neuroimaging hanno mostrato che l’apprendimento può essere associato anche a modificazioni osservabili della sostanza grigia e della sostanza bianca, confermando che l’esperienza può influenzare non soltanto l’attività del cervello, ma anche alcune sue caratteristiche strutturali (Zatorre, Fields & Johansen-Berg, 2012).

E la neurogenesi?

Quando si parla di neuroplasticità viene spesso citata anche la neurogenesi, cioè la produzione di nuovi neuroni.

Su questo punto è però necessaria una precisazione.

La neurogenesi adulta è ben documentata in diverse specie animali. Nell’essere umano, invece, l’esistenza e soprattutto l’entità della neurogenesi nell’ippocampo adulto sono ancora oggetto di dibattito scientifico. Studi condotti con differenti tecniche hanno prodotto risultati non sempre concordanti e le metodologie utilizzate per identificare nuovi neuroni nel cervello umano presentano importanti difficoltà interpretative (Tosoni et al., 2023; Ammothumkandy et al., 2024).

Per questo motivo, sarebbe scorretto identificare la neuroplasticità con la capacità del cervello adulto di “creare continuamente nuovi neuroni”.

Gran parte della plasticità cerebrale osservata nell’adulto può verificarsi attraverso modificazioni delle sinapsi, dei dendriti, degli assoni, della mielina e dell’organizzazione funzionale delle reti già esistenti, senza richiedere necessariamente la nascita di nuovi neuroni.

La neuroplasticità durante lo sviluppo

La neuroplasticità è presente durante tutto l’arco della vita, ma non è identica in tutte le fasi dello sviluppo.

Durante l’infanzia il sistema nervoso attraversa periodi di particolare sensibilità nei quali determinate esperienze ambientali possono esercitare un’influenza particolarmente rilevante sull’organizzazione dei circuiti cerebrali (Hensch, 2004).

Si parla, in questo contesto, di periodi critici o periodi sensibili.

Non esiste però un unico “periodo critico del cervello”. Differenti sistemi e differenti funzioni — dalla visione all’elaborazione sensoriale fino ad alcuni aspetti del linguaggio — presentano finestre temporali differenti, durante le quali l’esperienza può influenzare in modo particolarmente efficace la maturazione dei circuiti neurali.

Nel corso di queste fasi, l’esperienza interagisce con processi biologici di maturazione, attività sinaptica, sistemi inibitori, consolidamento delle connessioni e modificazioni strutturali. Progressivamente, alcune reti diventano più stabili e la loro sensibilità a determinati stimoli tende a ridursi, senza tuttavia scomparire completamente (Hensch, 2004; Hensch, 2005).

È quindi più corretto pensare allo sviluppo cerebrale come al risultato di una continua interazione tra programmi biologici ed esperienza, piuttosto che come alla semplice esecuzione di un progetto genetico prestabilito.

L’ambiente può modificare lo sviluppo cerebrale?

Numerosi fattori ambientali possono influenzare lo sviluppo del sistema nervoso.

La letteratura ha studiato, tra gli altri, gli effetti dell’esperienza sensoriale e motoria, dello stress precoce, dell’alimentazione, delle relazioni genitore-bambino e delle relazioni con i coetanei (Kolb et al., 2013).

Questo non significa che ogni singola esperienza produca automaticamente una modificazione permanente del cervello. Gli effetti dipendono dalla fase dello sviluppo, dalla durata e dall’intensità dell’esperienza, dalle caratteristiche individuali e dall’interazione con numerosi altri fattori biologici e ambientali.

Gli studi sperimentali mostrano tuttavia che ambienti più ricchi di opportunità sensoriali, motorie e sociali possono influenzare diversi meccanismi di plasticità neuronale, sia durante lo sviluppo sia, almeno in parte, nell’età adulta (Baroncelli et al., 2010).

Analogamente, condizioni di stress precoce possono modificare i processi di sviluppo e plasticità di diversi sistemi cerebrali. È quindi importante evitare due interpretazioni opposte ma ugualmente semplicistiche: il cervello infantile non è né completamente determinato alla nascita né infinitamente modificabile dall’ambiente.

Sviluppo biologico ed esperienza interagiscono continuamente.

Neuroplasticità e apprendimento

Ogni volta che impariamo qualcosa non compare necessariamente una nuova area cerebrale né si formano migliaia di nuovi neuroni. Ciò che può cambiare è il modo in cui determinate reti comunicano e vengono utilizzate.

La pratica ripetuta può modificare l’efficienza di specifici circuiti e, quando l’apprendimento è sufficientemente prolungato, può essere associata anche a cambiamenti strutturali misurabili.

Un celebre studio condotto su adulti che imparavano a destreggiarsi con tre palline ha mostrato modificazioni della sostanza grigia associate all’apprendimento dell’abilità e successive variazioni dopo l’interruzione dell’allenamento (Draganski et al., 2004).

Risultati analoghi provengono dallo studio dell’apprendimento musicale.

In uno studio longitudinale su bambini, quindici mesi di training musicale sono stati associati a modificazioni strutturali in aree cerebrali coinvolte nelle abilità motorie e uditive, accompagnate da miglioramenti nelle capacità direttamente allenate (Hyde et al., 2009).

Queste ricerche mostrano un principio importante: il cervello si modifica in relazione all’esperienza e all’uso.

Questo non significa però che qualsiasi esercizio produca automaticamente un miglioramento generale dell’intelligenza o delle capacità cognitive. La plasticità è spesso specifica rispetto ai circuiti e alle funzioni coinvolte nell’allenamento.

Una plasticità che continua nell’età adulta

Per molto tempo il cervello adulto è stato considerato relativamente stabile. Oggi sappiamo invece che conserva una significativa capacità di modificazione.

La plasticità adulta è generalmente meno pronunciata rispetto ad alcune fasi precoci dello sviluppo, ma rimane essenziale per l’apprendimento, la memoria e l’adattamento a nuove esperienze.

Studi di neuroimaging hanno documentato cambiamenti strutturali associati all’apprendimento anche nel cervello adulto e hanno mostrato come modificazioni della sostanza grigia e bianca possano accompagnare l’acquisizione di nuove competenze (Zatorre, Fields & Johansen-Berg, 2012).

La frase “il cervello è plastico per tutta la vita” è quindi sostanzialmente corretta, purché non venga interpretata come se il cervello possedesse in qualsiasi età la stessa plasticità o come se ogni cambiamento fosse possibile senza limiti.

La plasticità è infatti condizionata dall’età, dalla storia precedente dell’individuo, dalle caratteristiche dei circuiti coinvolti, dall’intensità e dalla durata dell’esperienza e da numerosi fattori biologici.

Neuroplasticità e recupero dopo una lesione

La neuroplasticità assume un’importanza particolare dopo un danno al sistema nervoso.

Dopo una lesione cerebrale, come un ictus, possono verificarsi modificazioni nei circuiti sopravvissuti: cambiamenti nella connettività, riorganizzazione delle rappresentazioni corticali, formazione di nuove connessioni e modificazioni delle vie già esistenti possono contribuire al recupero funzionale (Alia et al., 2017).

La riabilitazione sfrutta proprio questa capacità.

La ricerca sulla plasticità dipendente dall’esperienza ha identificato alcuni principi particolarmente rilevanti per la neuro-riabilitazione: specificità dell’esercizio, ripetizione, intensità, rilevanza del compito e tempistica dell’intervento possono influenzare la capacità del sistema nervoso di riorganizzarsi (Kleim & Jones, 2008).

Ciò non significa che, dopo una lesione, una parte sana del cervello possa semplicemente “sostituire” quella danneggiata.

Il recupero è molto più complesso e può derivare da differenti processi: recupero di circuiti temporaneamente compromessi, riorganizzazione delle reti residue, apprendimento di nuove strategie e compensazione funzionale.

Inoltre, non tutta la plasticità è necessariamente positiva.

Il cervello può sviluppare anche modalità di adattamento maladattive, che possono interferire con il recupero o favorire schemi funzionali poco efficienti. Per questo la neuroplasticità non deve essere considerata sinonimo di miglioramento: è una capacità di modificazione che può produrre esiti differenti in funzione delle condizioni nelle quali avviene (Kleim & Jones, 2008).

Neuroplasticità e psicoterapia

Il concetto di neuroplasticità ha suscitato un notevole interesse anche in psicologia clinica e psicoterapia.

Se l’apprendimento e l’esperienza possono modificare l’attività delle reti cerebrali, è ragionevole chiedersi se anche un percorso psicoterapeutico possa essere associato a cambiamenti misurabili nel funzionamento cerebrale.

Gli studi di neuroimaging disponibili suggeriscono che ciò possa avvenire.

Una revisione sistematica degli studi longitudinali ha rilevato che, in differenti disturbi psicologici, una psicoterapia efficace può essere accompagnata da cambiamenti dell’attività di specifiche regioni e reti cerebrali. A seconda del disturbo studiato, sono stati osservati sia una parziale normalizzazione di pattern di attività precedentemente alterati sia il reclutamento di circuiti aggiuntivi (Barsaglini et al., 2014).

La terapia cognitivo-comportamentale è stata particolarmente studiata da questo punto di vista. Revisioni e meta-analisi di neuroimaging hanno rilevato modificazioni funzionali dopo il trattamento in circuiti coinvolti, tra le altre funzioni, nell’elaborazione emotiva e nel controllo cognitivo (Barsaglini et al., 2014; Marwood et al., 2018).

È però importante interpretare questi risultati con prudenza.

Dire che la psicoterapia è associata a modificazioni cerebrali non significa che conosciamo con precisione un unico “meccanismo cerebrale della psicoterapia”. Gli studi sono ancora relativamente eterogenei per diagnosi, tecniche terapeutiche, metodologie di neuroimaging e dimensioni dei campioni.

Inoltre, osservare una modificazione cerebrale dopo un trattamento non consente automaticamente di stabilire se quella modificazione rappresenti la causa del miglioramento clinico, una sua conseguenza o uno dei diversi processi coinvolti.

La conclusione più corretta è quindi che l’apprendimento psicologico prodotto da un trattamento efficace può essere accompagnato da modificazioni misurabili del funzionamento cerebrale, coerentemente con la natura plastica del sistema nervoso.

La neuroplasticità non significa che “tutto è possibile”

La crescente popolarità del concetto di neuroplasticità ha prodotto anche alcune semplificazioni.

Affermazioni come “possiamo riprogrammare completamente il cervello”, “basta pensare diversamente per creare nuovi circuiti” o “il cervello può guarire da qualsiasi danno grazie alla plasticità” non trovano supporto nella ricerca scientifica.

La plasticità biologica possiede vincoli.

Dipende dalla natura del circuito, dal tipo di esperienza, dall’età, dalle condizioni di salute, dalla gravità di un eventuale danno e da numerosi altri fattori.

Inoltre, essere plastico non significa necessariamente cambiare in una direzione positiva. Anche dipendenze, paure apprese, dolore cronico e comportamenti disfunzionali possono essere sostenuti da processi di apprendimento e modificazione delle reti nervose.

La neuroplasticità descrive dunque la possibilità del cambiamento, non garantisce la direzione né l’esito di quel cambiamento.

In conclusione

La neuroplasticità rappresenta una delle proprietà fondamentali del sistema nervoso.

Permette al cervello di svilupparsi in relazione all’esperienza, di apprendere nuove competenze, di adattarsi alle richieste dell’ambiente e, entro determinati limiti, di riorganizzarsi dopo una lesione.

La ricerca degli ultimi decenni ha mostrato che questa capacità non appartiene soltanto all’infanzia. Anche il cervello adulto continua a modificarsi attraverso cambiamenti sinaptici, strutturali e funzionali.

Allo stesso tempo, parlare di neuroplasticità richiede di evitare facili entusiasmi. Il cervello non è infinitamente malleabile e la plasticità non costituisce di per sé una garanzia di recupero o miglioramento.

Il suo valore scientifico è forse ancora più interessante proprio per questo: mostra come il cervello sia contemporaneamente stabile e modificabile, biologicamente vincolato ma sensibile all’esperienza.

È in questo equilibrio tra continuità e cambiamento che risiede la capacità umana di apprendere, adattarsi e, in alcune condizioni, recuperare funzioni compromesse.

Bibliografia

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