La scoperta dei neuroni specchio atto motorio e gesto motorio

Questo articolo esplora la scoperta e il funzionamento dei neuroni specchio, evidenziando come essi siano fondamentali per la comprensione delle azioni e delle intenzioni altrui. I neuroni specchio si attivano sia durante l'esecuzione che l'osservazione di un'azione, suggerendo un legame tra osservazione e apprendimento motorio. Questi risultati aprono nuove prospettive nel campo delle neuroscienze applicate allo sport e all'allenamento.

Introduzione

All’inizio degli anni ’90, il team di ricercatori guidato da Giacomo Rizzolatti scoprì nell’area premotoria frontale (F5) del macaco una speciale tipologia di neuroni che si attivava sia durante l’esecuzione, sia all’osservazione della stessa azione di afferramento eseguita da altri. Questi neuroni, con proprietà visuo-motoria, vengono definiti "neuroni specchio" perché l’azione osservata sembra essere riflessa, come in uno specchio, nella struttura neuronale deputata alla rappresentazione motoria della stessa azione da parte dell’osservatore.

Studi elettrofisiologici e rilevazioni tramite RMN hanno dimostrato che l’area F5 della corteccia premotoria del macaco contiene una rappresentazione motoria dei movimenti della bocca e delle azioni manuali. Una parte dei neuroni di quest’area scarica sia quando la scimmia esegue un movimento sia quando osserva un’altra scimmia o uno sperimentatore eseguire lo stesso movimento. Neuroni con proprietà specchio sono stati successivamente identificati anche in una regione della corteccia parietale posteriore della scimmia, connessa con l’area F5, denominata area 7b e corrispondente alla parte rostrale del lobo parietale inferiore.

Numerosi studi, tra cui quello svolto da Rizzolatti e Craighero, mostrano come l’osservazione di azioni compiute da soggetti attivi una complessa rete di interazioni tra aree corticali.

Metodi

Queste aree comprendono la zona occipitale, la zona temporale e la zona visiva parietale, oltre a due regioni corticali la cui funzione è prevalentemente motoria. Queste ultime due regioni sono la parte rostrale del lobo parietale inferiore (comprendente la parte inferiore del giro precentrale), oltre alla parte posteriore del giro frontale inferiore. Queste regioni sono la parte centrale del sistema dei neuroni specchio nell’uomo. Questo sistema gioca un ruolo fondamentale sia nella comprensione delle azioni che dei processi imitativi.

Analoghe proprietà sono state descritte in alcune regioni del solco temporale superiore (STS). Queste aree rispondono all’osservazione di movimenti finalizzati della mano, del capo, del tronco e di movimenti della camminata. Diversamente dai neuroni dell’area F5, tuttavia, i neuroni del Solco Temporale Superiore non possiedono una azione diretta sul movimento.

Risultati

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 come l’afferrare del cibo a quelli più complessi, che richiedono particolari abilità e tecnica, 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 soggetto si attivano nella corteccia prefrontale gli stessi neuroni che si attivano quando quell’azione viene effettivamente eseguita. Questa attivazione automaticamente e velocemente induce una simulazione interna del pattern motorio corrispondente all’azione osservata.

Giacomo Rizzolati sostiene che i neuroni specchio ci stanno permettendo di capire che alla base dell’apprendimento c’è l’azione e che esistono due tipologie di conoscenza. Una è la conoscenza scientifica con influenza oggettiva e l’altra è la conoscenza esperienziale con una influenza soggettiva. Questa seconda conoscenza è ritenuta la nostra vera conoscenza, basata sul sistema motorio e sulle nostre esperienze.

Discussione

I neuroni specchio mostrano quindi come il riconoscimento degli altri, delle loro azioni, delle loro intenzioni dipenda in prima istanza dal nostro patrimonio motorio e questo aspetto per me, come dottore in scienze motorie, è incredibilmente affascinante in quanto apre nuove possibilità e modalità, in ambito di metodologia di allenamento e tecniche corporee.

Diversi studi hanno analizzato l’attivazione e l’importanza dei neuroni specchio nello sport. Tomeo e collaboratori nel 2013 hanno studiato l’attività dei neuroni specchio in ambito calcistico su di un gruppo di portieri giocatori praticanti e un gruppo di portieri non praticanti, analizzando l’azione del tiro in porta.

I portieri giocatori praticanti riconoscevano prima la traiettoria della palla rispetto ai non praticanti, analizzando le informazioni cinematiche del movimento iniziale. Inoltre i portieri più esperti riconoscevano con tempi più bassi la direzione corretta della palla anche in caso di tiro “ingannevole”.

Questo articolo dimostra che i calciatori più esperti attivano un numero maggiore di aree cerebrali rispetto ai meno esperti, migliorando l'efficacia delle loro azioni. Inoltre, l'attivazione dei neuroni specchio è influenzata dalla distanza e dalla possibilità di interazione, evidenziando la complessità del rispecchiamento motorio e la sua rilevanza nelle scienze motorie.

Risultati

Lo studio effettuato da ricercatori dell’Università Britannica ha chiarito che i calciatori più esperti sono in grado di attivare un numero maggiore di aree cerebrali rispetto a giocatori meno esperti. Tutto questo ha come conseguenza l’effetto di eseguire azioni più efficaci. In questo studio sono stati esaminati 39 calciatori professionisti e principianti, i quali durante la visione di diversi video di calciatori in fase di possesso palla sono stati analizzati tramite RMN. Durante i video, il calciatore virtuale effettuava un serie di dribbling e i partecipanti all’esperimento dovevano valutare e decidere quale direzione prendere per evitare che l’avversario virtuale venisse dribblato.

L’esperimento ha fornito ancora una volta il risultato che i calciatori più esperti erano in maggior sintonia con le azioni e i movimenti degli avversari rispetto ai soggetti principianti. Un’altra scoperta interessante è relativa alla percezione delle persone nello spazio.

Nel libro di Rizzolati & Sinigaglia intitolato "So quel che fai", viene rilevato che la maggior parte dei neuroni specchio si attivano non solo durante l’esecuzione di atti motori, ma risponde anche a stimoli sensoriali.

Questa scoperta-rivelazione ha permesso di suddividere i neuroni specchio in due gruppi. Un gruppo è stato definito somato-sensoriali e l’altro gruppo in somato-sensoriali visivi o neuroni bimodali (Fogassi et al 1992). Il professor Graziano e i suoi collaboratori nel 1992 hanno descritto con dovizia di particolari che il campo recettivo visivo della maggior parte dei neuroni bimodali è indipendente dalla direzione dello sguardo. Questo ulteriore elemento potrebbe essere la risposta e la possibilità per gestire al meglio numerose e complicate situazioni sportive.

Nel calcio per esempio sovente accade che l’attaccante “riconosca” la posizione del diretto avversario senza averlo visto o “sentito” in modo tale da eludere il suo intervento. Per questi motivi le esercitazioni proposte devono avere alla base uno scopo preciso e specifico di gioco che integri nello stesso tempo/momento un adattamento fisico, tecnico, tattico e in particolare cognitivo.

Discussione

Frequentemente l’aspetto cognitivo viene allenato in contesto aspecifico con esercitazioni non allineate alla specifica disciplina e non trasferibile alla disciplina sportiva. Per esempio nel calcio si propongono giochi con coni colorati, dove con uno sprint l’atleta raggiunge il cono del colore verbalizzato o indicato gestualmente dall’allenatore, con lo scopo di migliorare la capacità di attenzione e reazione cognitiva. Peccato che tali metodologie ancora molto diffuse non abbiano un’attivazione cognitiva funzionale. Infatti ci si limita con tali esercitazioni ad attivare un’attenzione cognitiva scopospecifica solamente alle finalità del gioco e non trasferibili a situazioni calcistiche.

Un atleta potrà quindi decidere di eseguire gesti tecnici specifici con obiettivi tattici e tecnici. Il cervello dunque è in grado di selezionare un enorme flusso di informazioni provenienti dall’esterno, generando così all’interno risposte seguendo lo schema percezione-cognizione-azione. Tale schema con la scoperta dei neuroni specchio si è notevolmente ampliato e in parte complicato, ma grazie agli studi del professor Rizzolatti e dei suoi collaboratori è ormai noto che il modello di elaborazione è formato da una rete di aree frontali e parietali strettamente connesse con le aree visive, tattili, uditive con proprietà molto complesse.

Queste aree, come già precedentemente descritto, sono dotate di neuroni che si attivano in relazione non a semplici movimenti, ma in funzione di atti motori finalizzati che rispondono anche alle forme e alle dimensioni degli oggetti sia quando stiamo per agire con essi, sia quando ci limitiamo a osservarli. Il confine tra processi percettivi, cognitivi e motori diventa molto sottile e forse anche un po’ tortuoso, ma si può ad oggi affermare che si è compreso che la percezione appare totalmente immersa nella dinamica dell’azione.

Albert Einstain affermava: “Siamo tutti dei geni potenziali, ma se un pesce viene giudicato da come si arrampica su di una montagna, il pesce penserà per tutta la vita di essere uno stupido.”

Questo concetto è molto interessante e utile perché ci fa riflettere che nel modo animale ogni specie ha delle qualità intrinseche funzionali per il proprio habitat. Questa riflessione è applicabile anche per l’essere umano in ogni ambiente (anche quello sportivo). Ogni atleta deve utilizzare le proprie abilità cognitive, fisiche, tecniche, tattiche, empatiche relativamente al proprio ruolo. Per questo motivo, come un pesce non può essere giudicato da come scala una montagna, un’attaccante di calcio non può allenare le capacità tecniche e cognitive come un difensore, in quanto il proprio habitat (ruolo) è differente da quello del compagno di squadra.

Il cervello pertanto ricopre un ruolo fondamentale nella prestazioni del giocatore, in quanto ogni istante della gara o dell’allenamento percepisce i segnali specifici della situazione, cercando di analizzare e prendere decisioni nel minor tempo possibile, risolvendo e gestendo precise situazioni.

Un altro dato interessante è il confronto/differenza della scarica dei neuroni specchio durante l’esecuzione o durante l’osservazione di una azione. Durante l’esecuzione, la risposta di attivazione dei neuroni specchio è significativamente maggiore rispetto a quando l’azione viene osservata. L’azione fa scaricare i neuroni specchio più forte rispetto a quando si osserva l’azione di un altro. Questo elemento è molto importante perché evidenzia che il meccanismo dei neuroni specchio è in grado di distinguere il sé dall’altro e quindi la condivisione è solo parziale, esattamente come nel processo empatico. Anche la distanza a cui avviene l’azione osservata modula l’attivazione dei neuroni specchio. Infatti l’intensità della risposta dei neuroni specchio si modifica in base alla distanza della situazione movimento osservata.

Lo studio di Caggiano et al (2009) ha dimostrato che circa metà dei neuroni specchio si attivano quando la scimmia osserva l’azione in lontananza, mentre la restante metà si attiva quando l’azione osservata dalla scimmia si svolge nel suo spazio peripersonale. Ma l’elemento più straordinario è dato dal fatto che questi neuroni non misurano la distanza in centimetri tra la scimmia che osserva e il soggetto che esegue l’azione, ma hanno un compito molto interessante da un punto di vista dell’intelligenza sociale.

Infatti, se la scimmia osserva un’azione eseguita vicino a sé ma con uno schermo di plexiglass trasparente che separa la scimmia dal soggetto osservato, i neuroni che si disattivano quando l’azione si svolge in lontananza si riattivano. Tutto ciò significa che l’interposizione di uno schermo di plexiglass rende l’azione vicina in termini di distanza, ma lontana in termini di potenzialità e possibilità di interazione, in quanto la barriera rigida trasparente preclude ogni interazione tra la scimmia e il soggetto.

Se la scimmia volesse prendere del cibo dal soggetto che esegue l’azione di metter in bocca qualcosa, la scimmia non potrebbe farlo perché c’è una barriera che glielo impedisce e quindi i neuroni specchio mappano questa azione come lontana e come una azione nei confronti della quale la scimmia non può interagire.

Questo elemento è per le scienze motorie incredibilmente utile perché sappiamo ora che esistono dei “freni” che impediscono la traduzione della scarica di un neurone motorio quale è il neurone specchio in un comando motorio che attivi la via finale corticospinale che determina l’attivazione dei muscoli e ci fa muovere.

Altro elemento che definirei fantastico è che gli studi sui neuroni specchio negli esseri umani tramite brain imaging hanno evidenziato che anche la semplice osservazione di una pantomima in assenza di oggetto evoca la risposta di rispecchiamento e una recente meta-analisi (van Overwalle 2009) ha evidenziato che il meccanismo di rispecchiamento presente nel cervello umano si attiva anche tramite azioni comunicative e movimenti a-finalistici, a dimostrazione di quanto le parole siano creative e di quanto la comunicazione non verbale sia evocativa e potente.

Altro elemento di fondamentale importanza è che il rispecchiamento non è assimilabile a un riflesso pavloviano. È un meccanismo plastico nel quale il rispecchiamento motorio di ogni essere umano è potenzialmente diverso da quello di altri, in quanto ogni essere umano ha una storia individuale e una sequenza di esperienze sogget

Questo articolo esplora il ruolo cruciale dei neuroni specchio nel collegare il movimento fisico alla comprensione emotiva e linguistica, dimostrando come l'osservazione e l'imitazione delle azioni possano influenzare l'attivazione cerebrale e la comprensione interpersonale. Propone che l'integrazione tra corpo e mente sia fondamentale per comprendere il comportamento umano e la comunicazione.

Discussione

Il concetto di apprendimento e comprensione delle azioni avviene attraverso un processo imitativo. I dati sperimentali dimostrano che i neuroni specchio sono coinvolti non solo nel riconoscimento dell'azione dell'altro, ma anche nella comprensione dell'intenzione che l'ha motivata, permettendo di capire il senso e le intenzioni di un soggetto imitando e riproducendo nel proprio corpo la stessa azione. Questo processo viene definito da Gallese come Simulazione incarnata.

Le stesse strutture nervose che presiedono all'organizzazione dell'esecuzione motoria delle azioni svolgono un ruolo anche nella comprensione semantica delle espressioni linguistiche che le descrivono. Le ricerche sui neuroni specchio mostrano che quando osserviamo l'espressione facciale di un altro soggetto e ne deduciamo un particolare stato emotivo/affettivo, la sua emozione è ricostruita, esperita e quindi compresa direttamente attraverso una simulazione incarnata che produce uno stato fisico corporeo condiviso da chi sta osservando. Questo fenomeno viene definito da Rizzolati come risonanza viscero-motoria e da Goldman come risonanza non mediata.

Conclusioni

Lo studio dei neuroni specchio è utile anche a comprendere la filogenesi del linguaggio. Il punto di partenza della decodifica del linguaggio non è l'interpretazione del suono, ma il fatto che il suono emesso nella produzione linguistica mette in risonanza il sistema motorio che presiede, che controlla la produzione fonoarticolatoria. Luciano Fadiga ha evidenziato la genesi del linguaggio attraverso registrazioni dei muscoli della lingua, mostrando che vi è un primo livello di risonanza motoria che riguarda l'aspetto fono-articolatorio e un secondo livello che si attiene al contenuto semantico della frase o della parola.

Quando si legge "kick" (calciare) si attiva la rappresentazione motoria del piede, quando si legge "lick" (leccare) si attiva la rappresentazione motoria della lingua, dimostrando un legame tra sistema motorio e linguaggio. Ci sono molti esperimenti che evidenziano come un soggetto sia più rapido a rispondere a una frase che denota un atteggiamento aggressivo se deve premere un bottone lontano, o a una frase con contenuto emozionale di tristezza se il movimento è verso il proprio corpo. Art Glenberg ha descritto questi effetti come action compatibility effect, sottolineando l'importanza di porre attenzione alle parole verbalizzate nella quotidianità e nella professione.

Concludo con sei punti fondamentali per quanto riguarda il ruolo centrale svolto dal corpo vissuto nella costituzione del modo in cui comprendiamo il mondo degli altri e quindi sulla genesi del Sé e sull'intersoggettività:

1. La nozione di base del Sé (sé corporeo) presuppone il possesso di una entità agente capace di azione, basato principalmente su meccanismi del sistema motorio.
2. Dal momento che il Sé corporeo di base si fonda sul sistema motorio, le caratteristiche di quest'ultimo sono determinanti per il primo.
3. Una delle caratteristiche rilevanti del sistema motorio è il meccanismo dei neuroni specchio, attivo sia durante l'esecuzione di un'azione che nella percezione del suo scopo.
4. Gli aspetti motori del Sé corporeo offrono i mezzi per integrare le informazioni sensoriali multimodali relative al Sé.
5. Il Sé corporeo di base possiede una doppia funzione: costituisce il senso basico del Sé e forgia la percezione e concezione pre-riflessiva degli altri come altri Sé.
6. Attraverso la risonanza del Sé corporeo, gli altri diventano un secondo sé, offrendo una esperienza viva di intersoggettività rispetto a una valutazione linguistica distaccata.