I neuroni specchio e loro ruolo nell’apprendimento motorio.

Neuroni Mirror

Giacomo Rizzolatti, scoprì nell’area premotoria frontale (F5) del macaco un tipo di neuroni, che si attivava sia durante l’esecuzione sia all’osservazione di una azione di afferramento eseguita da altri .

Studi elettrofisiologici che una parte dei neuroni di quest’area, apparentemente uguali ai neuroni circostanti, scarica sia quando la scimmia esegue un movimento sia quando osserva un’altra scimmia o uno sperimentatore eseguire lo stesso movimento.

Questi neuroni sono definiti “neuroni specchio” dato che l’azione sembra essere riflessa, come in uno specchio, nella struttura neuronale che controlla la stessa azione motoria da parte dell’osservatore. Neuroni con proprietà specchio sono stati successivamente identificati anche in altre regioni corticali.
Il sistema dei neuroni specchio gioca un ruolo fondamentale sia nella comprensione delle azioni che nei processi imitativi. I neuroni specchio mostrano come il riconoscimento delle azioni degli altri e delle loro intenzioni dipenda in prima istanza dal nostro patrimonio motorio. Dagli atti più elementari e naturali a quelli più complessi e che richiedono particolari abilità questi neuroni consentono di correlare i movimenti osservati a quelli propri e di riconoscerne così il significato. Ogni volta che si osserva un’azione eseguita da un altro, si attivano nella corteccia prefrontale gli stessi neuroni che si attivano quando quell’azione viene effettivamente eseguita. Questa attivazione automaticamente induce una simulazione interna del pattern motorio corrispondente all’azione osservata. In questo modo il sistema dei neuroni specchio trasforma l’informazione visiva in riconoscimento dell’azione osservata.

Il sistema dei neuroni specchio è implicato non solo nel riconoscimento di un’azione, ma anche nel prevederne lo scopo finale, cosa che avviene anche quando l’intera sequenza non è osservata, posto naturalmente che il suo scopo sia chiaramente deducibile da sufficienti indizi. Studi condotti su scimmie mostrarono che i neuroni specchio scaricavano non solo durante l’osservazione di un’azione completa ma anche quando la parte finale veniva celata. Questa risposta dei neuroni indicava come essi evocassero lo stesso atto motorio potenziale sia quando la scimmia osservava l’intera azione, sia quando ne vedeva solo una parte – ed è proprio tale atto motorio potenziale (tale “simulazione interna”) che consentiva all’animale di integrare la parte mancante, riconoscendo nella sequenza parziale dei movimenti che veniva vista il significato complessivo di un’azione. Come compito di controllo, nell’esperimento, veniva mostrata alla scimmia un’azione mimata, in mancanza dell’oggetto verso cui l’azione di afferramento sarebbe stata rivolta. In questo caso i neuroni specchio non si attivavano né vedendo l’intera azione, né nascondendo l’ultima parte dell’azione con un pannello. Mediante il sistema dei neuroni specchio, era possibile per l’animale codificare l’azione compiuta dallo sperimentatore anche in assenza dello stimolo visivo e ciò dimostra l’ipotesi secondo cui questo sistema intervenga nella comprensione dell’azione.

Neuroni Mirror nell’uomo

Anche nell’uomo esiste un sistema di neuroni specchio analogo a quello della scimmia. Per verificare la presenza di questo sistema mirror nell’uomo ci si è avvalsi di metodologie indirette, non invasive, di brain imaging che hanno permesso di evidenziare la presenza di un circuito neuronale che è stato definito nell’uomo, il sistema dei neuroni a specchio.
Questa scoperta ha portato ad indagare sui molteplici aspetti riguardanti le funzioni motorie, sensoriali e cognitive rivoluzionando la concezione di organizzazione del movimento. A lungo si è ritenuto che i fenomeni sensoriali, percettivi e motori fossero ripartiti in aree corticali nettamente distinte tra sensoriali e motorie.
Si è ritenuto per molto tempo, che esse fossero collegate alle aree associative che avevano il compito di “mettere insieme” le informazioni sensoriali e di formare “percetti” oggettuali e spaziali da inviare alle aree motorie per l’organizzazione dei movimenti ma piu’ di recente si è attribuito al sistema motorio non un ruolo periferico ed eminentemente esecutivo ma molteplici altre funzioni. Il sistema motorio non risulta periferico e isolato dal resto delle attività cerebrali ma anzi, certi processi di solito considerati di ordine superiore (es. percezione e riconoscimento di atti altrui, imitazione e forme di comunicazione gestuali o vocali) possono rimandare al sistema motorio e trovare in esso il proprio substrato neuronale primario.

Studi che hanno utilizzato la stimolazione magnetica transcranica (TMS), una tecnica di stimolazione del sistema nervoso che, se applicata alla corteccia motoria primaria, permette di registrare potenziali motori (potenziali motori evocati, MEP) nei muscoli contro laterali al sito di stimolazione, hanno ulteriormente ampliato le conoscenze relative all’esistenza dei neuroni mirror e al loro ruolo nella simulazione di azioni osservate^4-5. Dato che l’ampiezza di tali potenziali è modulata dal contesto comportamentale, questa tecnica può essere utilizzata per controllare lo stato di eccitabilità del sistema motorio. Lo studio condotto da Fadiga nel 1995 suggerì che i neuroni specchio dell’uomo siano in grado di codificare tanto lo scopo dell’atto motorio, quanto gli aspetti temporali dei singoli movimenti che lo compongono.

Altre dimostrazioni della presenza del sistema mirror nell’uomo sono state riportate nello studio di Brass  in cui si è indagato su come l’osservazione di un movimento possa influenzare la successiva esecuzione del movimento stesso in un esperimento stimolo-risposta. I risultati, oltre a confermare l’esistenza nell’uomo di un sistema di neuroni specchio simile a quello scoperto e descritto nella scimmia, suggerirono l’ipotesi di una facilitazione nell’apprendimento e nell’esecuzione dell’azione se preceduta dalla sua osservazione motoria.

Il sistema dei neuroni specchio nell’uomo possiede però caratteristiche non riscontrabili nella scimmia: esso codifica atti motori transitivi e intransitivi; è in grado di selezionare sia il tipo di atto sia la sequenza dei movimenti che lo compongono; infine, non necessita di un’effettiva interazione con gli oggetti, attivandosi anche quando l’azione è semplicemente mimata. Nell’uomo la vista di atti compiuti da altri determina nell’osservatore un immediato coinvolgimento delle aree motorie deputate all’organizzazione e all’esecuzione di quegli atti: ossia consente di decifrare il significato degli “eventi motori” osservati, cioè comprenderli in termini di azioni.
Questo sistema è in grado di codificare non solo l’atto osservato, ma anche l’intenzione con cui esso è compiuto; ciò probabilmente perché l’osservatore, nel momento in cui assiste all’esecuzione di un atto motorio da parte di un altro, anticipa i possibili atti successivi ai quali quell’atto è concatenato.
Il possesso del sistema dei neuroni a specchio e la selettività delle loro risposte determinano così uno spazio d’azione condiviso, all’interno del quale ogni atto e ogni catena d’atti, nostro o altrui, appaiono immediatamente iscritti e compresi, senza che ciò richieda alcuna esplicita o deliberata “operazione conoscitiva”.