L’energia oscura del cervello: così si intola un famoso paper di Marcus E. Raichle, mostro sacro delle neuroscienze. Il titolo si rifererisce a quanto succede nel cervello durante il cosiddetto stato di riposo, ossia quando non siamo impegnati nell’elaborazione di uno stimolo proveniente dall’esterno.

Il gruppo di ricerca di Raichle è stato uno dei primi a dimostrare come alcune aree del cervello sono più attive quando, almeno apparentemente, non stiamo facendo nulla di particolare. Queste aree sono poi state ribattezzate circuito di default, quasi a voler sottolineare il modus operandi intrinseco del cervello.

Le regioni del circuito di default ottenute tramite risonanza magnetica funzionale

Perché il circuito di default è così importante? E qual è la sua funzione? Il cervello costituisce il 2% della massa corporea, brucia però il 20% delle risorse energetiche. Ma il dato forse più sorprendente è il seguente: l’incremento del consumo di energia dovuto ad uno stimolo esterno è pari al 5%, praticamente nulla.

Tanta anche l’incertezza riguardo la sua funzione. Un primo approccio è stato analizzare a quali funzioni sono associati i singoli componenti del circuito: da questa analisi è emerso un coinvolgimento nell’elaborazione delle emozioni, nei processi auto-referenziali e nell’elaborazione delle esperienze passate. In parole povere: sognare ad occhi aperti e introspezione. Tutto questo è poi stato etichettato come cognizione spontanea.

Il modello della cognizione spontanea non è però compatibile con i risultati delle ultime ricerche: qualcosa di comparabile al circuito di default umano è stato trovato in topi, ratti, gatti e scimmie. Inoltre è stato osservato sotto anestesia e nei primi stadi del sonno. Non è nemmeno chiaro in base a quale motivo la cognizione spontanea debba essere metabolicamente più dispendiosa rispetto all’elaborazione di uno stimolo esterno.

Ricostruzione della connettività strutturale del circuito di default. I diversi colori indicano la direzionalità delle fibre: rosso = destra/sinistra, verde = avanti /indietro, blu = sotto/sopra. La sezione del cervello rappresentata in questa immagine e quella della parte sinistra della prima mmagine coincidono.

Le ricerche più recenti hanno dimostrato come alcuni componenti del circuito fungano da snodi centrali (detti anche hubs) nelle dinamiche tra i diversi circuiti. Inoltre danneggiare gli hubs equivale a compromettere la funzionalità dell’intero sistema. Non a caso in molti disturbi psichiatrici vengono osservate anomalie nella struttura e/o funzionalità del circuito di default.

L’anatomia degli hubs è la loro condanna: dal punto di vista prettamente strutturale queste aree del cervello sono predisposte a essere zone di convergenza per le diverse modalità sensoriali. Quindi le informazioni provenienti da vista, olfatto, tatto, propriocezione (il senso del corpo nello spazio indipendente dalla vista) e interocezione (percezione dello stato interno del corpo) vengono qui integrate per avere una veduta d’insieme sullo stato dell’organismo e prevenire potenziali pericoli. Secondo dopo secondo. Continuamente.

Quindi no, il cervello non conosce riposo. Proprio come le sentinelle del mitico Bonvi.

Fonti

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Testo

Buckner, R. L., Andrews‐Hanna, J. R., & Schacter, D. L. (2008). The brain’s default network. Annals of the New York Academy of Sciences.

Fornito, A., Zalesky, A., & Breakspear, M. (2013). Graph analysis of the human connectome: promise, progress, and pitfalls. NeuroImage.

Raichle, M. E. (2010). The brain’s dark energy. Scientific American.

Raichle, M. E. (2015). The brain’s default mode network. Annual review of neuroscience.

Raichle, M. E., MacLeod, A. M., Snyder, A. Z., Powers, W. J., Gusnard, D. A., & Shulman, G. L. (2001). A default mode of brain function. Proceedings of the National Academy of Sciences.

Raichle, M. E., & Mintun, M. A. (2006). Brain work and brain imaging. Annual review of neuroscience.