Il bizzarro “omuncolo” , apparentemente buffo e sproporzionato, è una fedele riproduzione della nostra abilità sensoriale e della finezza e accuretezza dei nostri movimenti. Il modello è ancora oggi utilizzato per studiare le gerarchie del corpo e trattamenti per le lesioni cerebrali, ma secondo recenti risultati di uno studio pubblicato su Nature la corteccia motoria primaria è molto più complessa.
“Questo studio è molto interessante e molto importante”, afferma Michael Graziano, neuroscienziato della Princeton University nel New Jersey. Sta diventando chiaro che la corteccia motoria primaria non è “solo un semplice elenco di muscoli lungo il cervello che controllano le dita dei piedi fino alla lingua”, dice.
Infatti la corteccia primaria potrebbe coordinare movimenti complessi che coinvolgono più muscoli attraverso connessioni alle regioni del cervello responsabili del pensiero critico, mantenendo la fisiologia del corpo e pianificando le azioni. I nuovi risultati potrebbero aiutare gli scienziati a comprendere e trattare meglio le lesioni cerebrali.
L’idea dell’omuncolo risale al diciannovesimo secolo, grazie al chirurgo canadese Wilder Penfield che utilizzò per primo tecniche elettrofisiologiche per studiare la rappresentazione corticale del sistema somatosensoriale. Stimolando elettricamente la corteccia motoria primaria di alcuni pazienti, i soggetti contraevano specifiche parti del corpo.
Il lavoro ha rilevato che alcune parti del corpo, come le mani, i piedi e la bocca, occupavano una quantità sproporzionata di spazio nella corteccia motoria primaria rispetto al resto del corpo. Per rappresentare i risultati ottenuti dallo studio, i ricercatori descrissero una mappa neurale che mostra le porzioni di corteccia relativa a ciascuna parte del corpo. La mappa neurale è stata riprodotta attraverso l’omuncolo.
All’interno di questa creatura, sproporzionata e poco affascinante, si nasconde la chiave per comprendere perché la nostra bocca sente più nettamente un tocco ed è più sensibile ad un bacio rispetto alla nostra schiena. In effetti, nell’omuncolo le zone più ricettive sono riprodotte con dimensioni maggiori quindi ogni parte dell’homunculus è proporzionata all’area corticale a cui quella parte corrisponde.
Ci sono due diverse versioni dell’omuncolo di Penfield: omuncolo somatosensoriale e motorio.
L’homunculus somatosensoriale è una mappa visiva di come le diverse parti del corpo vengono rappresentate a livello corticale. Le aree sono tanto più grandi, di dimensione maggiore, quanto maggiore è la loro importanza ai fini della percezione sensoriale.
L’homunculus sensitivo è una rappresentazione della corteccia somatosensoriale che è coivolta nella sensibilità tattile, della temperatura e del dolore. Tutte le informazioni sensoriali passano per un’area detta talamo che elabora le informazioni e permette agli individui di percepirle come sensazioni. A livello del talamo avviene una diffusione delle sensazioni di tipo controlaterale: la porzione nell’emisfero cerebrale sinistro controlla la parte destra del corpo, e viceversa.
In modo simile, è stato rappresentato l’omuncolo motorio.
L’homunculus motorio è una mappa che riproduce lo schema corporeo dell’uomo, con una regola simile a quella dell’homunculus sensoriale: maggiore è la dimensione della parte del corpo raffigurata, maggiore è la relativa precisione e finezza di movimento.
L’homunculus motorio è la rappresentazione della corteccia motoria primaria, in particolare delle priorità del nostro corpo nei movimenti. Si nota come gli occhi e le mani appaiono enormi, poichè molti più neuroni si occupano del controllo dei loro movimenti. Per altre parti del corpo, come tronco o arti, il controllo motorio è più grossolano e quindi nell’omuncolo sono molto più piccoli rispetto a labbra, mani, lingua.
Per quanto allettante sia l’idea di un “omino nel cervello”, prove più recenti suggeriscono che l’omuncolo non è completamente accurato. Secondo uno studio condotto nel 2002, la stimolazione della corteccia motoria primaria delle scimmie induceva gli animali a eseguire movimenti coordinati e non semplici contrazioni muscolari.
Successivamente, la neuroscienzata Angela Sirigu, ricercatrice a Lione, ha proposto una nuova teoria basandosi su dati ottenute da persone con braccia amputate. Il team di ricerca ha suggerito che ci sono due sistemi nella corteccia motoria primaria: uno per i comandi motori e un altro per sinergie muscolari che consente i movimenti coordinati.
Nell’ultimo studio, Nico Dosenbach, neuroscienziato della Washington University di St. Louis, Missouri, e i suoi colleghi hanno usato la risonanza magnetica funzionale (fMRI), che misura i cambiamenti nel flusso sanguigno che si verificano con l’attività cerebrale. Il team ha scansionato per ore alcuni individui mentre riposavano o mentre muovevano diverse parti del corpo.
Dallo studio si evince che alcuni aspetti dell’omuncolo motorio corrispondono: ad esempio ci sono regioni separate tra movimenti del piede, mano e viso. Ma si è anche scoperto che tra queste regioni ci sono tre aree intervallate che sono fortemente connesse tra loro e collegate ad altre parti del cervello che si occupano di regolazione della pressione sanguigna e dolore.
Queste aree non sono specifiche per nessuna parte del corpo o per nessun movimento, ma vengono sempre attivate durante la pianificazione di un azione. Si tratta della scoperta di una vera e propria rete che ha lo scopo di programmare l’attivazione di movimenti complessi di diversa natura.
I ricercatori hanno scoperto che le stesse regioni si illuminano in un grande set di individui scansionati. Inoltre sottoponendo anche alcuni bambini a risonanza magnetica funzionale, si è scoperto che queste tre aree si sviluppano nei neonati nei primi mesi di vita.
Infatti un neonato scansionato non aveva sviluppato ancora questa rete, a differenza di un bambino di 11 mesi e uno di 9 anni che mostravano la presenza delle tre aree di attivazione durante la programmazione di movimenti complessi. Infatti, come sostiene Dosenbach, i neonati acquisiscono la capacità di controllare i movimenti con precisione quasi ad un anno di vita.
Lo studio è stato possibile grazie all’utilizzo della fMRI che rappresenta un forte strumento di imaging funzionale del cervello.
Questi risultati potrebbero portare a cambiamenti nello studio di alcuni disturbi della corteccia motoria causati da ictus o lesioni. Solitamente per contrastare disturbi del movimento si interviene con neurostimolazione in aree cerebrali mirate, ma spesso sono solo tentativi che non portano a miglioramenti. La nuova mappatura dell’homunculus potrebbe portare i medici ad identificare nuovi bersagli o ulteriori aree dove effettuare neurostimolazione.
Inoltre, sarebbe importante capire come il cervello rigenera i datti alla corteccia motoria primaria, così da permettere una personalizzazione di trattamenti per il paziente.
Dato quanto tempo i ricercatori hanno sondato la corteccia motoria, “pensavamo di sapere tutto su questa regione”, dice Sirigu. “Ma la sua organizzazione è molto più complessa di quanto si pensasse tradizionalmente”.
