IN SINTESI• La materia bianca, a lungo

considerata un tessuto

passivo, influisce

attivamente sia sul modo

in cui il cervello impara

sia sulle sue disfunzioni.

• Mentre la materia grigia

(composta da neuroni)

esegue le attività di

pensiero e di calcolo, la

materia bianca (composta

da assoni rivestiti da

mielina) controlla i segnali

condivisi fra i neuroni,

coordinando il lavoro delle

diverse regioni cerebrali.

• Un nuovo tipo di tecnologia

basata sulla risonanza

magnetica, l'imaging del

tensore di diffusione (DTI),

ha mostrato per la prima

volta la materia bianca in

azione, rivelandone il ruolo

prima ignoto.

• La mielina si forma in parte

alla nascita, e si sviluppa

gradualmente in varie

regioni fino ai 25 anni

di età. I tempi di crescita

e il grado di completamento

esercitano un'influenza

su apprendimento e

autocontrollo, nonché

su malattie mentali come

la schizofrenia, l'autismo

e persino la pseudologia

fantastica, o menzogna

patologica.

56 LE SCIENZE

LA SCULTURA offre una visionedall'alto della corteccia

cerebrale (in rame) e del nucleodi materia bianca.

NEUROSCIENZE

La materia bianca del cervello La materia bianca del cervello non è un'infrastrutturapassiva, ma svolge un ruolo attivo nell'apprendimentoe nello sviluppo delle malattie mentali

di R. Douglas Fields

e tecniche di visualizzazione del cervel-i lo permettono di sbirciare all'interno del • cranio per vedere quali elementi ci rendo-no più intelligenti di un nostro simile, o se vi sonotratti nascosti che preludono a patologie. È così chesi è arrivati a una scoperta sorprendente: l'intelli-genza, e diversi disturbi mentali, sarebbero influen-zati da parti del cervello costituite esclusivamenteda materia bianca.

La sede delle elaborazioni mentali e dei ricordi èla materia grigia. Questa corteccia è lo «strato su-perficiale» del cervello, composto dalla fitta tramadei corpi cellulari dei neuroni, le componenti del-le cellule nervose responsabili dei processi decisio-nali. Sotto di essa, tuttavia, c'è un «basamento roc-cioso» di materia bianca, che occupa quasi metàdel cervello umano: una percentuale decisamen-te più alta di quella che si riscontra nel cervello de-gli altri animali. Questa materia è composta da mi-lioni di spessi cavi di comunicazione, ciascuno deiquali contiene una lunga fibra - l'assone - rivesti-ta da una sostanza grassa e biancastra, la mielina.Come le linee che collegano i telefoni da una parteall'altra di un paese, questo bianco cablaggio col-lega i neuroni di una regione del cervello ai neuro-ni di altre regioni.

Per decenni i neuroscienziati hanno mostratoscarso interesse per la materia bianca, ritenendoche la mielina fosse solo una sostanza isolante, e icavi che avvolge poco più che passive vie di tran-sito. Le teorie dell'apprendimento, della memoria edei disturbi psichiatrici erano tutte basate sui mec-canismi molecolari all'interno dei neuroni e del-le sinapsi, i minuscoli punti di contatto fra i neu-roni. Oggi però ci si è resi conto di aver sottovalu-

tato il ruolo della materia bianca nel corretto tra-sferimento di informazioni fra le diverse aree cere-brali: nuove ricerche mostrano che la quantità dimateria bianca varia in persone che vivono espe-rienze mentali differenti o sono affette da parti-colari disfunzioni. Inoltre la materia bianca cam-bia nel cervello di una stessa persona quando que-st'ultima impara o si esercita in compiti particolari,come suonare il pianoforte. I neuroni della materiagrigia sono la sede delle attività fisiche e mentali,ma il compito della materia bianca potrebbe esserenon meno importante per quel che riguarda le ca-pacità mentali e sociali. E spiegherebbe anche per-ché con il passare degli anni è più difficile impara-re cose nuove.

Quando la mielina aumentaLa mielina, che dà alla materia bianca il suo pe-

culiare colore, solleva da sempre molti interrogati-vi. Più di un secolo fa, osservando i neuroni al mi-croscopio, gli scienziati videro lunghe fibre, gli as-soni, che si protendevano come sottili dita allun-gate dal corpo cellulare di un neurone a quello diun neurone vicino. Scoprirono che ciascun assoneera rivestito da uno spesso gel cristallino, e ipotiz-zarono che il rivestimento isolasse gli assoni, comela gomma intorno ai cavi di rame. Ma stranamentemolti assoni, e in particolare i più sottili, erano pri-vi di rivestimento. Inoltre anche lungo le fibre iso-late, a intervalli di circa un millimetro, erano visi-bili spazi vuoti. Queste zone spoglie presero il no-me di nodi di Ranvier, dall'anatomista Louis-An-toine Ranvier, che li descrisse per primo.

Le ricerche più recenti hanno rivelato che gli

impulsi nervosi corrono lungo gli assoni 100 vol-

477 maggio 2008 www.lescienze.it LE SCIENZE 57

Il corpo calloso èun ammasso di cavidi materia bianca checollega i due emisferidel cervello. Da entrambii lati, i cavi si estendono verso l'altoe verso l'esterno, in direzione della corteccia,creando una struttura chiamata cingolo.Una nuova tecnica di visualizzazione in vivo,

la trattografia con tensore di diffusione (DTI),consente di disegnare la mappa delle viepercorse dai cavi.

cavi

ebrali,

rtecciacerebrale

Corpo calloso

Cingolo

Assone

Mielina -

Neurone

Ciascun cavo conduce da un neuronedi un'area cerebrale a un neurone situatoin un'altra. Un cavo è un assone isolatodalla mielina, una sostanza color bianco latte.

L'AUTORE

R. ICLDS dirige il

Dipartimento di plasticità e sviluppo

del sistema nervoso del National

Institute of Child Health and

Development. Fields affianca alla

ricerca un'intensa attività di

divulgazione delle neuroscienze;

numerosi suoi articoli sono apparsi

in italiano su «Le Scienze» e su

«Mente e cervello».

Gli adolescentipotrebbero

avere capacitàdecisionali

inferiori agliadulti perché la

deposizione dellamielina non si

completa primadei 25-30 anni

te più velocemente quando questi sono rivestiti dimielina, e che la mielina è depositata intorno agliassoni come un nastro isolante, avvolgendosi finoa 150 volte fra un nodo e l'altro. La mielina è pro-dotta come struttura laminare da due tipi di cellulegliali: che non sono neuroni, ma costituiscono lamaggioranza delle cellule del cervello e del siste-ma nervoso centrale (si veda l'articolo L'altra me-tà del cervello, di R. Douglas Fields, in »Le Scienze»n. 430, giugno 2004). Una cellula gliale a forma dipiovra, l'oligodendrocita, riveste il sistema nervo-so centrale, e i segnali elettrici - che così non pos-sono attraversare la guaina - saltano rapidamentelungo l'assone da un nodo al successivo. Nei nervidel sistema nervoso periferico (che non apparten-gono né al cervello né al midollo spinale) la mie-lina è formata da una cellula gliale a forma di sal-sicciotto, detta cellula di Schwann.

Senza la mielina, il segnale fuoriesce e si disper-de. Perché la velocità di conduzione sia massima,lo spessore dell'isolamento deve essere proporzio-nale al diametro della fibra avvolta: il rapporto ot-

timale fra il diametro dell'assone nudo e il diame-tro totale della fibra (l'assone più la mielina) è pa-ri a 0,6. Non abbiamo idea di come facciano glioligodendrociti a »sapere» se servono 10 strati diisolamento oppure 100 per creare lo spessore giu-sto su assoni di diametro diverso. Di recente pe-rò Klaus-Armin Nave, biologo del Max-Planck-In-stitut fiir Experimentelle Medizin di Gottinga, hascoperto che le cellule di Schwann rilevano la pre-senza di una proteina, la neuregulina, che rivestegli assoni; e che se la quantità di questa proteinaè aumentata oppure inibita la cellula di Schwannriveste l'assone con un numero maggiore o mi-nore di lamine di mielina. È interessante notare èche molte persone affette da disturbo bipolare o daschizofrenia hanno un difetto proprio nel gene cheregola la produzione di questa proteina.

L'avvolgimento avviene a età differenti. Allanascita, la mielina prevale solo in alcune regionidel cervello, si espande a scatti e in alcune regioninon è completamente deposta fino ai 25 o 30 anni.Durante la crescita, la mielinizzazione procede in

genere a ondate che partono dalla corteccia cere-brale posteriore e si dirigono verso quella frontale.L'ultima regione in cui avviene la mielinizzazionesono i lobi frontali, responsabili del ragionamentodi livello elevato e della capacità di pianificazionee di valutazione: facoltà che si formano solo conl'esperienza. Si è ipotizzato che la scarsa mielinanel prosencefalo degli adolescenti sia una ragionedella loro minore capacità decisionale rispetto agliadulti. In complesso, queste osservazioni eviden-ziano il ruolo della mielina nell'intelligenza.

Presumibilmente il cervello completa la mieli-nizzazione degli assoni umani solo all'inizio del-l'età adulta perché fino ad allora essi continuanoa crescere, formando nuove ramificazioni e po-tandone altre in risposta alle esperienze. Dopo laformazione della mielina, gli assoni si modificanopiù difficilmente. Una domanda è rimasta a lun-go senza risposta: la formazione della mielina ècompletamente programmata oppure le esperien-ze modificano il grado di avvolgimento della guai-na, e quindi la qualità del nostro apprendimento?

LA RISONANZA MAGNETICA TRADIZIONALE (MRI) mostra

la materia bianca in modo approssimativo (in basso

a sinistra, aree in bianco). Un nuovo procedimento,

la trattografia con tensore di diffusione, o DTI, mostra

la struttura con un dettaglio molto superiore (in basso

a destra); le aree in rosso e in giallo indicano la materia

bianca con un maggior livello di organizzazione.

La mielina partecipa alla costruzione delle capaci-tà cognitive, o queste sono semplicemente limitatealle regioni dove non si è ancora formata?

Fredrick Ullén ha deciso di scoprirlo. Caso vuoleche Ullén sia, oltre che professore al Brain Institutedi Stoccolma, anche un provetto pianista. Nel 2005ha usato una nuova tecnica di scansione cerebra-le - l'imaging del tensore di diffusione (DTI) - perstudiare il cervello di pianisti professionisti. La DTIsfrutta le stesse macchine della risonanza magneti-ca, ma con un tipo diverso di campo magnetico edi algoritmi, producendo sezioni cerebrali bidimen-sionali che poi vengono assemblate in un quadrotridimensionale. Queste sezioni mettono in mostrai vettori (definiti »tensori» in matematica) di acquache si diffonde nel tessuto. Nella materia grigia, isegnali della DTI sono deboli, perché l'acqua si dif-fonde in modo simmetrico. Lo fa invece in modoasimmetrico lungo i fasci di assoni. Questo schemairregolare illumina la materia bianca, evidenziandoi principali percorsi dell'informazione tra le regionicerebrali: più le fibre sono fitte e rivestite di mieli-na, più forte è il segnale DTI.

Nei pianisti professionisti Ullén ha scoperto al-cune regioni di materia bianca più sviluppate ri-spetto ai non musicisti, regioni che collegano par-ti della corteccia cerebrale essenziali per coordina-re il movimento delle dita ad aree dove hanno se-de altre facoltà cognitive necessarie per eseguireun brano musicale. Ha inoltre scoperto che più so-no le ore quotidiane di esercizio, più intensi sonoi segnali DTI in quelle parti di materia bianca: gliassoni sono più addensati o più ricchi di mielina.Nulla esclude che gli assoni si siano solo dilatati,e quindi richiedano più mielina per conservare ilrapporto di 0,6, ma è un dubbio che solo l'autopsiapuò risolvere. Si tratta comunque di una scopertaimportante, che dimostra come durante l'apprendi-mento di un compito complesso avvengano cam-biamenti evidenti nella materia bianca, una strut-tura cerebrale che non contiene né corpi cellularineuronali né sinapsi, ma solo assoni e glia.

Gli studi sugli animali mostrano che la mieli-na si modifica in risposta a un'esperienza mentalee all'ambiente. Nel 2005 William T. Greenhough,dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign,ha dimostrato che topi allevati in ambienti ricchi

58 LE SCIENZE

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LE SCIENZE 59

Nodo di Ranvier

I nodi di Ranvier si comportanocome un ripetitore,ritrasmettendo rapidamentegli impulsi lungo l'assone.L'impulso è rinforzatoe ritrasmesso velocementeda nodo a nodo sotto formadi potenziale d'azione, cheha origine quando i canalidel nodo si aprono,inondandolo di ioni sodio.I canali del potassiosi concentrano aljuxtaparanodo e poi siaprono per spararel'impulso lungol'assone verso il nodosuccessivo.

Paranodo (area viola)

A:se:o:a:a-71sireig,:: Guaina

mielinica

Amo

Canaleo

)— Canalerj del potassio

lone sodio

a formazione della mielina

Lunghi assoni isolati dalla mielina

trasportano segnali tra i neuroni più

velocemente di quelli non mielinizzati. Gli

oligodendrociti producono la membrana

grassa con cui avvolgono l'assone con un

numero di strati che va da 10 a 150. Vari

fattori possono stimolare il processo di

mielinizzazione; spesso gli astrociti, un altro

tipo di cellula gliale, «ascoltano» i segnali

che viaggiano lungo gli assoni e inviano

messaggi chimici agli oligodendrociti.

Nella microfotografia in basso, il processo

di avvolgimento dell'assone.

Nodo diRanvier

Assone

Guainamielinica

Neurone

di stimoli avevano più fibre mielinizzate nel cor-po calloso, il massiccio fascio di assoni che collegai due emisferi cerebrali. Questi risultati sembranoin accordo con gli studi eseguiti con la DTI da Vin-cent J. Schmithorst, del Cincinnati Children's Ho-spital, che ha confrontato la materia bianca in ra-gazzi tra i 5 e i 18 anni, scoprendo che una materiabianca più spessa ha una correlazione diretta conun QI maggiore. Altri dati rivelano che nel corpocalloso di bambini affetti da grave eminegligenzaspaziale unilaterale (neglect) c'è fino al 17 per cen-to di materia bianca in meno.

Stimolare il cambiamentoQuesti dati alimentano l'ipotesi che l'esperienza

influenzi la formazione della mielina, e che que-sta sia funzionale all'apprendimento e al miglio-ramento delle capacità. Ma per esserne certi serveuna spiegazione plausibile del meccanismo che le-ga l'aumento della mielina al miglioramento del-le prestazioni cognitive, e a prove dirette che i suoideficit deteriorano le facoltà mentali.

Nel mio laboratorio, abbiamo scoperto chel'esperienza influenza la formazione della mielinain vari modi. Nel cervello, i neuroni inviano impul-si elettrici lungo gli assoni; coltivando neuroni fe-

tali di topo in una capsula di Petri contenente elet-trodi di platino, è possibile inviare ai neuroni im-pulsi elettrici dalle caratteristiche precise. Abbiamocosì scoperto che nei neuroni questi impulsi regola-no geni specifici, uno dei quali causa la produzionedi Ll-CAM, una proteina di adesione indispensabi-le per incollare il primo strato di membrana intornoall'assone durante la formazione della mielina.

Ma abbiamo anche scoperto che la glia «ascol-ta» gli impulsi che sfrecciano lungo gli assoni, eche il traffico ascoltato modifica il grado di mieli-nizzazione; per esempio l'astrocita (un tipo di cel-lula gliale) rilascia un fattore chimico quando regi-stra un aumento del traffico di impulsi, stimolan-do gli oligodendrociti a produrre ulteriore mielina.I bambini affetti dalla malattia di Alexander, unapatologia con esito letale che causa ritardo menta-le e mielinizzazione anormale, hanno una muta-zione in un gene degli astrociti.

Anche la logica aiuta a spiegare come la ma-teria bianca influenza le facoltà cognitive. Si po-trebbe pensare che l'informazione vada diffusa nelcervello con la massima rapidità. Ciò significa chetutti gli assoni dovrebbero avere lo stesso gradodi mielinizzazione. Ma nel caso dei neuroni velo-ce non sempre equivale a migliore. L'informazio-

ne deve percorrere enormi distanze tra i centri ce-rebrali, e ogni centro esegue una funzione specifi-ca e invia i segnali a un'altra regione, che effettuaun'ulteriore analisi.

In un apprendimento complesso - come impa-rare il pianoforte - l'informazione deve essere tra-ghettata avanti e indietro fra molte regioni, e l'in-formazione che percorre distanze differenti devearrivare simultaneamente in un certo luogo, co-sa possibile solo se ci sono dei ritardi. Se tutti gliassoni trasmettessero informazioni alla frequen-za massima, i segnali originati in neuroni distan-ti arriverebbero immancabilmente in ritardo rispet-to a quelli di neuroni vicini. Un impulso impiegain genere 30 millesimi di secondo per transitare daun emisfero cerebrale all'altro attraverso gli assonimielinizzati del corpo calloso, rispetto ai 150-300

millesimi di secondo lungo gli assoni non mieliniz-zati. Alla nascita, nessun assone del corpo callosoè mielinizzato, e allo stadio adulto il 30 per cento èancora privo di mielina Questa variabilità permettedi coordinare le velocità di trasmissione.

Forse altrettanto decisivi sono i nodi di Ranvier.Negli ultimi anni siamo giunti alla conclusione chequesti nodi si comportano come un complesso ri-petitore bioelettrico, una sorta di stazione di relè

che genera, regola e propaga rapidamente i segnalielettrici lungo l'assone. Studiando lo straordinariosenso dell'udito nelle civette, Catherine Carr, del-l'Università del Maryland, e Masakazu Konishi, delCalifornia Institute of Technology, hanno dimo-strato che durante la mielinizzazione gli oligoden-drociti inseriscono un numero di nodi maggiore ri-spetto a quello ottimale per trasmettere con rapidi-tà i segnali lungo determinati assoni: a quanto pa-re, per rallentare i segnali che li attraversano.

Chiaramente la velocità di trasmissione degliimpulsi è un aspetto vitale della funzione cerebra-le. È noto che la genesi della memoria e dell'ap-prendimento dipende anche dal rafforzamento deicollegamenti in specifici circuiti neuronali. È vero-simile che la mielina influisca su questa forza, re-golando la velocità di conduzione, e che in que-sto modo raffiche di impulsi elettrici provenientida più neuroni raggiungano simultaneamente unparticolare neurone. In occasione di questa con-vergenza, i singoli potenziali si accumulano, au-mentando la forza del segnale e dunque la for-za della connessione fra i neuroni coinvolti. Peresplorare questa teoria serviranno molte altre ri-cerche, ma è indubbio che la mielina risponde al-l'ambiente e contribuisce all'apprendimento.

Apprendimento e malattiaIn questo nuovo scenario è più facile immagi-

nare che la trasmissione difettosa crei problemidi natura mentale. Dopo decenni di ricerche sul-la materia grigia come causa principale dei deficitmentali, oggi abbiamo prove circostanziali anchedi un ruolo della materia bianca. È il caso della di-slessia. Il disturbo dipende da un errore di tempo-rizzazione nella trasmissione di informazione neicircuiti cerebrali della lettura, dove l'imaging ce-rebrale ha rivelato una riduzione di materia bian-ca, la probabile causa dell'alterazione. Si pensa chei deficit di questa sostanza siano il riflesso di difet-ti di mielinizzazione, ma anche di anomalie del-lo sviluppo dei neuroni, che si ripercuotono sulleconnessioni di materia bianca.

L'amusia - l'incapacità di apprezzare la musica- deriva da difetti nell'elaborazione di livello supe-riore nella corteccia cerebrale, dove avviene l'anali-si dei suoni. Kristi L. Hyde, della McGill University,ha scoperto che nelle persone amusiche la materiabianca è ridotta in uno specifico fascio di fibre delprosencefalo destro. Inoltre recenti ricerche indica-no che l'esposizione al fumo di tabacco durante iltardo sviluppo fetale o l'adolescenza - quando quelfascio si sta mielinizzando - danneggia la materiabianca. La struttura, evidenziata con la DTI, è diret-tamente correlata alle prestazioni nei test uditivi.

MALATTIERICONOSCIUTEÈ già noto che la mielina difettosa,o assente, nel sistema nervosocentrale causa diverse malattieneurodegenerative, fra cui:

SCLEROSI MULTIPLA(degenerazione del sistema nervosocentrale)

PARALISI CEREBRALE(controllo muscolare gravementecompromesso)

MALATTIA DI ALEXANDER(distruzione del sistema nervosocentrale)

MALATTIESOSPETTATESi sospetta che la formazioneanormale della mielina contribuiscaa diverse malattie mentali, fra cui:

SCHIZOFRENIA(illusioni, allucinazioni)

AUTISMO(deficit nella comunicazionee distacco emotivo)

DISTURBO BIPOLARE(periodi di mania alternati a periodidi depressione)

DISLESSIA(pronuncia, disturbi della lettura o piùin generale del linguaggio)

La mielinarispondeall'ambientee partecipaall'apprendimentocontribuendoa rafforzarele connessionineuronali

60 LE SCIENZE

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LE SCIENZE 61

I PIANISTI PROFESSIONISTI

presentano in alcune regioni del

cervello una materia bianca molto

più sviluppata rispetto ai non

musicisti, un indizio che essa

influisce su particolari aspetti

imento. Inoltre la

ca è più estesa nei

che iniziano una pratica

o are prima degli 11 anni

i età rispetto a chi inizia nel corso

dell'adolescenza o addirittura più

tardi. Ciò significa che nei diversi

stadi di sviluppo cerebrale ci sono

periodi critici per l'acquisizione di

capacità superiori.

Fronte

12 anni 16 anni8 anni4 anni

Come matura il cervello

Alla nascita pochi assoni sono

rivestiti da mielina. Il resto della

mielinizzazione procede a partire

dalla parte posteriore della

corteccia verso quella frontale.

La sequenza a fianco illustra la

potatura dei neuroni (in blu), che

lasciano spazio alla mielina. Aree

funzionali come quella visiva

sono complete prima dei 4 anni,

seguite da quelle del linguaggio

e dell'autocontrollo.

È noto che la nicotina influisce sui recettori deglioligodendrociti che regolano lo sviluppo delle cel-lule. L'esposizione a fattori ambientali durante pe-riodi critici della mielinizzazione può dunque avereeffetti per il resto della vita.

Ci sono numerose prove che la schizofrenia èun disturbo dello sviluppo che causa connessio-ni anormali. Da sempre i medici si chiedono co-me mai la malattia tende a svilupparsi con l'adole-scenza, l'età - per inciso - durante la quale si mie-linizza il prosencefalo. In quest'area cerebrale ineuroni sono in gran parte già formati, ma la mie-lina si sta modificando: ecco perché è fra gli in-diziati. Va poi aggiunto che una ventina di ricer-che recenti rivelano che la materia bianca è anor-male (il numero di oligodendrociti è inferiore al-la norma) in diverse regioni del cervello schizofre-nico. E da quando disponiamo dei gene chip - mi-nuscoli dispositivi diagnostici capaci di analizzaremigliaia di geni alla volta - abbiamo scoperto chemolti dei geni mutati legati alla schizofrenia sonoimplicati nella formazione della mielina. Anomaliedella materia bianca sono state scoperte anche inpersone affette da ADHD (disturbo da deficit di at-tenzione e iperattività), disturbo bipolare, disturbidel linguaggio, autismo, declino cognitivo dovutoall'età avanzata, malattia di Alzheimer e persino inindividui affetti da pseudologia fantastica, o men-zogna patologica.

Naturalmente una mielina poco sviluppata, oatrofica, potrebbe essere la conseguenza di unascarsa trasmissione di segnali tra neuroni, e nonnecessariamente una causa: in fondo la funzionecognitiva dipende dalla comunicazione neurona-le attraverso le sinapsi nella materia grigia dellacorteccia, dove agisce la maggior parte dei farma-

ci psicoattivi. D'altro canto la comunicazione otti-male fra regioni cerebrali, a sua volta fondamenta-le per un'adeguata attività cognitiva, dipende dalsubstrato di materia bianca che collega le regioni.Nel 2007, Gabriel Corfas, del Children's Hospital diBoston, ha dimostrato nel topo che l'alterazione dialcuni geni degli oligodendrociti - e non dei neu-roni - causa sorprendenti mutamenti di compor-tamento che ricordano la schizofrenia. Inoltre glieffetti comportamentali riguardano uno dei geni,neuregulin, di cui si è scoperta l'anormalità nellebiopsie dei cervelli schizofrenici.

Se siano i cambiamenti della mielina ad altera-re i neuroni o viceversa si scoprirà come accade ingenere in questi casi: riconoscendo la stretta inter-dipendenza tra i due meccanismi La glia mieliniz-zante può rispondere ai cambiamenti del diametrodell'assone, ma può a sua volta regolarlo. E può an-che determinare se un certo assone sopravviverà omeno. Nel caso della sclerosi multipla, per esempio,assoni e neuroni possono morire dopo la perdita dimielina causata dalla malattia.

Nel cervello anzianoQualunque sia il meccanismo, poiché il nostro

cervello matura dall'infanzia allo stadio adulto, laprecisione delle connessioni tra le regioni aumen-ta: la bontà di costruzione delle connessioni po-trebbe stabilire la qualità del nostro apprendimen-to di particolari compiti a età ben precise.

In effetti, le ricerche di Ullén sui pianisti han-no rivelato un dato ulteriore, ovvero che la mate-ria bianca è assai più sviluppata nel cervello di in-dividui che si sono dedicati allo strumento in etàpiù precoce. Nelle persone che avevano imparatodopo l'adolescenza lo sviluppo della materia bian-ca era aumentato solo nel prosencefalo, la regioneche doveva ancora mielinizzarsi.

477 maggio 2008

Ciò indica che l'isolamento delle fibre nervo-se determina in parte i limiti di età per apprende-re nuovi compiti, vale a dire i periodi critici in cuiun certo apprendimento può verificarsi, o quanto-meno verificarsi rapidamente. Chi impara una lin-gua straniera dopo la pubertà la pronuncerà conun accento non originale, mentre chi la impara dabambino la parlerà come la madrelingua. La diffe-renza è nel fatto che i circuiti cerebrali specializza-ti nel riconoscimento della parola si rimodellanosolo in base ai suoni ascoltati da bambini: perdia-mo letteralmente le connessioni che ci permette-rebbero di ascoltare suoni esclusivi di lingue stra-niere. In termini evolutivi, il cervello non ha moti-vi per conservare connessioni atte a rilevare suonimai più uditi a distanza di anni dall'infanzia. I pe-riodi critici sono anche una delle principali ragioniper cui negli adulti il recupero dopo un trauma ce-rebrale è più lento che nei bambini.

Gli specialisti hanno identificato proteine spe-cifiche della mielina che impediscono agli assonidi crescere e formare nuove connessioni. MartinE. Schwab, dell'Università di Zurigo, ha scopertola prima di una famiglia di proteine della mielinache, al contatto, fanno appassire all'istante le nuo-ve gemmazioni degli assoni. Quando questa pro-teina, chiamata Nogo, viene neutralizzata, gli ani-mali con un danno al midollo spinale riparano leconnessioni danneggiate e recuperano la sensibi-lità e il movimento. Stephen M. Strittmatter, del-la Yale University, ha scoperto che il periodo criti-co per formare i circuiti nel cervello degli animalicon l'esperienza potrebbe essere riaperto bloccan-do i segnali prodotti da Nogo. Quando si interferi-sce con l'azione della proteina nei topi anziani, glianimali ricostruiscono i circuiti della visione.

Ma se nella specie umana la mielinizzazione è ingran parte conclusa nel terzo decennio di vita, que-

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sto non contraddice le recenti affermazioni che ilcervello rimane plastico fino a tarda età? Per esem-pio si è dimostrato che in persone di sessanta, set-tanta, e anche di ottant'anni l'esercizio mentale ri-tarda l'insorgenza dell'Alzheimer. La risposta anco-ra non c'è, anche perché per ora non sono stati stu-diati i cambiamenti nella mielina di animali anzia-ni, ma alcune ricerche suggeriscono che la mieli-nizzazione prosegua fra i cinquanta e i sessant'an-ni, benché a un livello molto più sottile.

La materia bianca è senz'altro essenziale nelleforme di apprendimento che richiedono una pra-tica e una ripetizione prolungate, oltre a una dif-fusa integrazione fra regioni distanti della cortec-cia cerebrale. Per tutta una gamma di capacità in-tellettuali e sportive, se aspiriamo a livelli di ec-cellenza è necessario iniziare da giovani. Abbiamocostruito il nostro cervello interagendo con l'am-biente durante la crescita, quando le connessionineurali si stavano ancora mielinizzando. Possiamoadattare quelle capacità nei modi più diversi, mané voi né io diventeremo mai pianisti, scacchistio tennisti di livello mondiale se il nostro addestra-mento non risale all'infanzia.

Naturalmente un anziano può ancora impara-re, ma secondo un apprendimento di natura diffe-rente, che riguarda direttamente le sinapsi. Eppu-re un addestramento intensivo determina la scari-ca dei neuroni, perciò è possibile che quella attivi-tà stimoli la mielinizzazione. Forse il giorno in cuiavremo compreso quando e perché si forma la ma-teria bianca potremo ideare trattamenti per modi-ficarla anche quando invecchia. Per tradurre que-sta ipotesi in realtà, dovremo scoprire il segnale chedice a un oligodendrocita di mie_linizzare un parti-colare assone, e non un suo vicino. Quella scoper-ta, sepolta nel profondo della materia grigia, atten-de che futuri esploratori la portino alla luce.

La materiabianca

è essenzialenelle forme

di apprendimentoche richiedono

una praticae una ripetizione

prolungate

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