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Sono al mondo da un giorno o due. Dormono, piangono, mangiano: non sembrano molto presenti. Però accendete lo stereo, mettete su un po’ di musica e provate a immaginare: quello che succede nel vostro cervello di individui adulti (o quasi) è esattamente quello che avviene anche nel loro. Come dire che noi uomini nasciamo attrezzati per capire la musica e che, se ci piace (e ci piace!) è perché fa parte della nostra biologia, non della nostra tradizione culturale.

Questo fine settimana terminano le Olimpiadi invernali del 2010 a Vancouver (Canada), e la rivista National Geographic dedica un servizio al doping.  Non si parla di pillole e veleni, ma del doping che prevede una trasfusione di sangue a poca distanza dalla gara. L’intento è quello di avere in circolo più globuli rossi che portano ossigeno ai muscoli. Muscoli più ossigenati significa miglior performance e nessun crampo da acido lattico.

Le alternative in caso si cerchi di farla franca con questo tipo di doping sono due: una trasfusione di sangue di una persona estranea, detto eterologa, o un salasso preventivo che viene poi ritrasfuso allo stesso atleta prima della gara. In entrambi i casi il rischio di essere beccati c’è e i danni per la salute non sono da sottovalutare. Harvey Klein, capo di medicina trasfusionale al U.S. National Institutes of Health, avverte che una trasfusione eterologa è facile da scovare perché con un’analisi delle cellule del sangue si possono distinguere proteine diverse sulla superficie.

In entrambi i casi poi la misurazione dell’emoglobina sarebbe alta in modo sospetto. Proprio dall’ aumento dei globuli rossi, e della conseguente emoglobina, derivano anche gli effetti dannosi del doping ematico. Il sangue infatti diventa più compatto, circola con maggior difficoltà con rischio di trombosi e disidratazione. Inoltre il sangue è un ottimo veicolo di infezioni, sia preesistenti sia successive alla preparazione in condizioni di scarsa igiene.

Per promuovere l’incremento dei globuli rossi esistono metodi più sicuri e soprattutto naturali: una regolare attività fisica, una buona alimentazione o vivere ad alte altitudini. Ma se queste argomentazioni non vi hanno ancora convinto, Don Catlin, ricercatore del laboratorio anti-doping dell’Università della California, Los Angeles, avverte che prossimamente la World Anti-Doping Administration svilupperà un test che riesce a rilevare le tracce chimiche tipiche del sangue che proviene da sacche trasfusionali.

Finiti i bagordi del Carnevale molti italiani si impongono in questi giorni una dieta ferrea. Secondo un recente studio pubblicato sulla rivista Nature Obesity, forse una settimana bianca in alta quota potrebbe aiutare a eliminare un paio di chili di troppo. Non si tratta di fare ore di discesa, fondo o saune finlandesi. A quanto pare l’altitudine da sola dovrebbe bastare.

Florian Lippl, gastroenterologo alla Ludwig-Maximilians-University di Monaco, ha portato 20 uomini obesi a 2650 metri d’altezza nei pressi del massiccio tedesco del Zugspitze, vicino al confine con l’Austria. Per una settimana i venti uomini hanno svolto la stessa attività fisica fatta a casa, misurata da un contapassi, e potevano mangiare quello che volevano. Durante il periodo di permanenza sono stati sottoposti a esami del sangue per rilevare i livelli di ormoni della sazietà come leptina e grelina.

Risultati: dopo una settimana hanno perso 1,5 kg a testa, la pressione sanguigna è diminuita mentre i livelli dell’ormone della sazietà leptina sono aumentati. Sentendosi sazi prima, e forse anche perché erano sotto stretto controllo, il gruppo ha mangiato meno, ma anche con queste ridotte entrate caloriche non si spiega il dimagrimento così elevato in pochi giorni. Secondo Lippl il merito è dell’aria di montagna.

L’aria d’alta quota è più rarefatta, per riuscire a ossigenare normalmente l’organismo il cuore deve aumentare il numero di battiti. Con il freddo poi il metabolismo brucia più grassi per mantenere la temperatura corporea in equilibrio. E a quanto pare la sazietà arriva prima. "Sappiamo per esperienza che motivare i nostri pazienti obesi a fare esercizio fisico è difficile." dice Lippl "Abbiamo pensato che, portandoli là su, l’aumento naturale del metabolismo avrebbe fatto il più del lavoro al loro posto".

Questo studio è sicuramente interessante come spunto per approfondire l’argomento, ma per cantar vittoria e prenotare le vacanze in montagna con lo scopo di dimagrire, meglio aspettare prima un lavoro clinico in cui sia presente un gruppo di persone obese tenuto a basse altitudini contemporanemanete a quello presente ad alta quota, per poter mettere a confronto i dati. Per saperne di più leggi anche la news su Science.

Canta tu, cantano i tuoi neuroni. E si muovono, si spostano, moltiplicano le loro connessioni. Il cervello cambia al ritmo della tua musica. O almeno succede negli uccellini. Per la prima volta, infatti, un gruppo di ricercatori inglesi ha osservato gli effetti della produzione vocale di musica nel cervello di un gruppo di pulcini di diamante mandarino, un uccello canterino con le guance arancione e il petto a strisce bianche e nere. La loro ricerca è stata pubblicata oggi sulla rivista Nature.

Attenzione, però: non si tratta di presunti effetti permanenti della musica sul cervello di un uomo, tanto meno di un uomo già cresciutello. Si tratta dell’osservazione in vivo (cioè con l’uccellino vivo, appunto), grazie a immagini ad alta risoluzione, dei cambiamenti strutturali dei prolungamenti dei neuroni e delle sinapsi, che accade proprio nelle ventiquattr’ore seguenti all’apprendimento della prima canzone. Per i ricercatori, è una dimostrazione degli effetti dell’apprendimento in generale (nel caso degli uccellini canterini, è il cinguettio, nel caso degli esseri umani potrebbe essere un sacco di altre cose) e la base del trasferimento di comportamenti culturali da un individuo a un altro più giovane. Come dire che quando si impara qualcosa, il cervello cambia un po’ e in questa occasione si è visto con precisione come e dove. Da qui a dire che la musica renda più intelligenti il passo è molto lungo e probabilmente decisamente azzardato.

Gli spermatozoi si spostano grazie a una corrente fatta di protoni, e si fanno strada prima verso le tube di Falloppio e qui fin dentro la cellula uovo. Il meccanismo che permette agli spermatozoi il movimento è stato studiato da un gruppo di biologi riproduttivi dell’Università della California, San Francisco, e pubblicato su Cell.

Gli spermatozoi quando si trovano nei testicoli sono immobili. Tutto cambia quando con l’accoppiamento e l’eiaculazione lo sperma si ritrova nella vagina. A questo punto il pH dello spermatozoo aumenta e permette a questo di muoversi verso le tube, in seguito un secondo aumento di pH gli permette di entrare nella cellula uovo. Non è chiaro se ad attivare l’ondata di protoni sia solo il cambiamento nel pH oppure anche la variazione nella concentrazione dello zinco. Quando quest’ultimo viene mantenuto all’interno dello spermatozoo si ha immobilità, ma con l’assorbimento dello zinco da parte del muco vaginale i canali a protoni potrebbero attivarsi. Un terzo stimolo che induce il rilascio dei protoni è una sostanza endocannabinoide presente nell’apparato riproduttore sia femminile che maschile. Infatti chi fa uso di marijuana può avere problemi di fertilità perché la droga apre in modo prematuro i canali e gli spermatozoi muoiono.

A fronte dei tre stimoli visti finora, pH, zinco ed endocannabinoidi, i canali per i protoni presenti sulla membrana degli spermatozoi si aprono. Il flusso verso l’esterno dei protoni provoca quindi una spinta in avanti. "I canali dei protoni che abbiamo scoperto si aprono creando un varco nella membrana plasmatica", dice Yuriy Kirichok, fisiologo e autore dello studio. "Quindi i protoni accumulati all’interno fuoriescono e lo spermatozoo diventa attivato". La presenza di questi canali a voltaggio è stata possibile solo grazie all’innovazione tecnologica messa a punto dallo stesso Kirichok nel 2006: un microscopico elettrodo di vetro apposto sulla membrana cellulare dello spermatozoo, per poter misurare il flusso di ioni.

Al momento lo studio di Cell, riportato anche da The Scientist, fa chiarezza sui meccanismi fisiologici del concepimento, ma per poter parlare di terapia contro l’infertilità o nuovi metodi contraccettivi i tempi sono decisamente prematuri. Infatti i canali a voltaggio sono presenti in tutto l’organismo, soprattutto nel sistema immunitario, quindi sviluppare una terapia che li preveda come target al momento non sembra fattibile.

Cervello destro a cervello sinistro, passo e chiudo. Chissà come si parlano i due emisferi cerebrali: quello sinistro, che ospita (quasi sempre) il linguaggio, e quello destro, in cui avviene (in un certo senso) l’elaborazione visiva delle cose, cioè la loro lettura in immagini. Una ricerca appena pubblicata sulla rivista Pnas da un gruppo di ricercatori di cinque paesi diversi (Italia compresa) svela una parte di questo meccanismo complesso.

I ricercatori, infatti, hanno osservato che le fibre nervose che mettono in comunicazione le due metà del cervello sono di tipo diverso, per diametro e lunghezza. Questo le rende anche diverse nella velocità di trasferimento delle informazioni: le fibre più grosse e più corte sono più veloci, mentre quelle più sottili e più lunghe hanno bisogno di più tempo. Poi hanno guardato meglio: le fibre più veloci connettono le aree del cervello preposte alle sensazioni e al movimento, mentre quelle più lente sono più numerose dove c’è da collegare le aree del ragionamento, quelle più tipiche del cervello umano.
Fin qui, i ricercatori avevano preso i cervelli di uomo, macaco e scimpanzè (il nostro cugino più vicino) e in tutte e tre le specie avevano trovato la stessa cosa: fibre lente e fibre veloci. Ma quando si è trattato di confrontarle numericamente tra loro hanno trovato una sorpresa.
Gli scienziati, infatti, si sarebbero aspettati di trovare che nel corso dell’evoluzione, come è aumentata la dimensione del cervello, è aumentata anche la dimensione delle fibre nervose, fino a far prevalere le fibre veloci. Invece, sorpresa, tra noi e i cugini quadrumani non c’è poi molto di diverso. Insomma: le fibre del nostro cervello non devono essere cambiate molto dai tempi dell’australopiteco, visto che la loro dimensione sembra appropriata per un cervello di dimensioni intermedie tra il nostro e quello dello scimpanzè. E, semmai, hanno prevalso le fibre lente, quelle sottili, che sono responsabili anche del nostro pensiero. 

Il ricordo di alcuni fatti traumatici può condizionarci la vita: la claustrofobia può indurci a fare dieci rampe di scale invece di prendere l’ascensore, la paura di volare può impedirci di raggiungere la famiglia a Natale. Dopo l’evento traumatico, il suo ricordo viene elaborato nel nostro cervello per un periodo di alcune ore attraverso il fenomeno del riconsolidamento mentale. Cambiare un brutto ricordo, prima che diventi fobia, con un approccio naturale non farmacologico da oggi è possibile. Secondo uno studio statunitense pubblicato su Nature, l’importante è infatti intervenire entro sei ore dal trauma, nel periodo del riconsolidamento.

Se un topo viene sottoposto a un rumore e successivamente ad una scossa elettrica, a distanza di tempo la reazione al rumore sarà di paura. Per sopprimere quest’emozione è necessaria l’esposizione allo stimolo iniziale in condizioni di sicurezza senza il successivo evento negativo: se sottoponiamo i topi al rumore senza la scossa per parecchio tempo, lo stimolo smette di far paura. Questa terapia viene chiamata training di estinzione.

Le neuroscienziate Daniela Schiller ed Elizabeth Phelps dell’Università di New York hanno sviluppato un esperimento analogo nelle persone. Hanno legato l’associazione tra la visione di un quadrato blu emesso da un computer con una lieve scossa a livello del polso, in modo da provocare l’emozione della paura (provata da lievi correnti elettriche presenti sulla pelle alla visione del quadrato). Il giorno dopo hanno risottoposto i pazienti allo stimolo quadrato-scossa, solo una volta, in modo da attivare il ricordo, per poi mandarlo in onda una serie di volte seguite da una risposta neutra, senza cioè scossa, secondo il metodo del training di estinzione. Solo il gruppo di pazienti che ha iniziato il training dieci minuti dopo aver ricevuto lo stimolo quadrato-scossa, quando era ancora in corso la fase di riconsolidamento mentale, non mostrava più segni di paura, gli altri sì, e questa differenza si è ripresentata anche a distanza di un anno.

“Quando il training di estinzione veniva fornito durante il periodo di riconsolidamento, la natura del ricordo è cambiata”, dice la Phelps. In questo modo sembra possibile riscrivere, non sopprimere, il ricordo legato a una determinata situazione. Le due condizioni necessarie sono il tempo in cui si deve agire e la necessità di far rivivere il trauma. Secondo la Schiller: “Il nostro studio mostra che durante la formazione di un ricordo esistono alcuni momenti in cui lo si può cambiare in maniera permanente. Comprendendo le dinamiche della memoria potremmo, nel lungo termine, aprire nuove strade nel trattamento dei disturbi legati a ricordi di carattere emotivo”. Leggi la news su Science e guarda l’intervista a Elisabeth Phelps di Nature.

Non tutti i batteri sono maledettamente patogeni, ma ne esistono alcuni buoni con cui conviviamo giorno dopo giorno. Nel corpo di un uomo adulto sano ci sono dieci batteri per ogni cellula, e l’insieme di questi microorganismi costituiscono quello che viene chiamato microbioma umano. Secondo una recente ricerca pubblicata su Nature da Richard Gallo e dai colleghi dell’Università della California (San Diego), tra questi batteri ne esistono addirittura alcuni con proprietà antinfiammatorie. 

Sulla rivista New Scientist Richard Gallo spiega che il suo studio ha dimostrato come alcuni batteri del genere Staphylococcus, normalmente presenti sulla superficie della pelle, sono in grado di impedire alle cellule epidermiche di rilasciare fattori che scatenano l’infiammazione. Ecco perché quando ci grattiamo o prendiamo contro un oggetto non si scatena immediatamente una reazione dell’organismo. "Ma se non permettiamo a questi normali microbi di sopravvivere sulla nostra pelle", per esempio con l’uso eccessivo di gel e saponi germicidi, dice Gallo "questa capacità viene persa. Questo dovrebbe metterci in allarme contro l’uso indiscriminato di sostanze sterilizzanti".

L’idea di morire soffocati non è certo uno spasso, e che questo sia terrorizzante sembra abbastanza intuitivo. Da oggi però abbiamo uno studio scientifico che spiega perché soffocare fa paura, pubblicato su Cell da John Wemmie e dai suoi colleghi dell’Università dell’Iowa (USA).

Nel nostro cervello c’è una parte che viene chiamata amigdala, responsabile della reazione della paura. Qui gli scienziati hanno riscontrato un’alta concentrazione di una proteina che è sensibile all’acidità. Quando nel sangue aumenta la concentrazione di CO₂, per un soffocamento per esempio, cresce la sua acidità e nell’amigdala si attiva questa proteina, e di conseguenza il circuito della paura. 

L’aumento di CO₂ nel sangue avviene se rimaniamo chiusi in un luogo con poco ossigeno, se soffriamo di patologie polmonari e cardiache, o se inaliamo un nocciolo di pesca e tappiamo così la trachea. In questi casi il nostro cervello reagisce all’aumento di CO₂ in circolo e si attiva il circuito della paura. 

Lo studio è stato compiuto su topi da laboratorio e gli esperimenti genetici hanno confermato questo meccanismo: se viene tolta la proteina nell’amigdala, togliendo il gene predisposto alla sua produzione, i topi non dimostrano paura quando sottoposti ad alte concentrazioni di diossido di carbonio. Al contrario, se con microiniezioni riduciamo direttamente il pH dell’amigdala, la paura si attiva automaticamente. 

Secondo Richard Maddock, psichiatra e neuroscienziato dell’Università della California (Davis), "se si sviluppassero dei farmaci in grado di bloccare questo meccanismo, potrebbero essere dei buoni candidati per trattare gli attacchi di panico di molto pazienti". Ma secondo Stephen Dager, ricercatore di psichiatria all’Università di Washington, altri studi hanno provato a mettere in relazione i pazienti affetti da disturbi d’ansia con alterazioni dell’amigdala. Senza riuscirci. "Questo suggerisce che i difetti nei percorsi neurali dell’amigdala non sono la causa maggiore dei disturbi d’ansia", dice Dager. 

Fido è un bravo cane e per noi è uno di famiglia: gli manca solo la parola. Fuffi è un gatto sveglissimo e riesce a ingannarci tutti se vuole qualcosa. Ma che cosa manca loro, per essere davvero uno di noi? La parola (nel caso di Fido lo sappiamo bene), l’altruismo (Fuffi non brilla per generosità) e un sacco di altre cose. Proprio di questo, di quello che rende noi umani umani e gli altri animali no, tratta l’ultimo libro del neuroscienziato americano Michael Gazzaniga: Human. 

Se volessimo metterle in fila, le caratteristiche esclusivamente umane, le loro descrizioni e gli esperimenti che le hanno indagate, riempiremmo sì e no cinquecento pagine. E anche Human è così: senza lasciare niente da parte, Gazzaniga racconta, in maniera scorrevole e quasi didattica, tutto quello che si sa, oggi, sulla nostra unicità. L’arte, la socialità, il disgusto, la vergogna, il senso di colpa, il pensiero astratto, la capacità di pianificazione, la creatività, il linguaggio e il trasferimento di informazioni, conoscenza ed emozioni: cinquecento pagine per ripercorre la ricerca su questi temi e per dimostrare che, alla fine, il margine tra l’umanità e il resto del mondo animale non è poi così netto.

Almeno sotto al microscopio degli scienziati. Perché le nostre capacità cognitive non sono comparse improvvisamente nel corso della nostra evoluzione, e solo qui, e la maggior parte delle nostre capacità esiste, in nuce, in molti altri animali. Eppure noi siamo in grado di fare cose davvero uniche in natura, come, ad esempio, chiedersi il perché e leggere un libro per provare a capirlo.

Human
Michael Gazzaniga
Raffaello Cortina, 2009
36 euro