SPECCHI NELLAMENTEUna speciale classe di cellule del cervello, i neuroni specchio,

riflette il mondo esterno, rivelando come l'uomo capisce,

stabilisce rapporti con i suoi simili e impara

di Giacomo Rizzolatti, Leonardo Fogassi eVittorio Gallese

arco guarda Anna che prende un fiore. Marco sa ciò che stafacendo Anna - sta raccogliendo il fiore - e sa anche perché.Anna sta sorridendo a Marco, il quale prevede che lei gli rega-lerà il fiore. Questa semplice scena dura pochissimo, ma Marco

capisce quasi all'istante che cosa sta accadendo. Come fa a comprenderecosì facilmente l'azione e le intenzioni di Anna?

Fino a una decina d'anni fa, i neuroscienziati e gli psicologi avrebbero at-tribuito la nostra comprensione delle azioni degli altri, e specialmente delleloro intenzioni, a un rapido ragionamento, più o meno identico a quello cheusiamo per risolvere un problema logico: un sofisticato apparato cognitivonel cervello di Marco elabora l'informazione incamerata dai suoi organi disenso e la confronta con le esperienze archiviate in memoria. Ecco comeMarco può dedurre ciò che Anna sta facendo, e perché.

Ma anche se talvolta si verificano operazioni deduttive di questo tipo,specie quando il comportamento di qualcuno è difficile da decifrare, la faci-lità e la rapidità con cui in genere comprendiamo azioni semplici suggerisceuna spiegazione molto più diretta. All'inizio degli anni novanta, il nostrogruppo di ricerca all'Università di Parma, di cui all'epoca faceva parte ancheLuciano Fadiga, scoprì quasi per caso la risposta in una classe di neuronidel cervello di scimmia, che si attivano quando un individuo esegue sem-plici azioni motorie dirette a uno scopo, per esempio afferrare un frutto.Ma l'aspetto sorprendente fu che quegli stessi neuroni si attivavano anchequando l'individuo vedeva un suo simile compiere la stessa azione. Poi-ché questo insieme di neuroni appena scoperti sembrava riflettere le azionieseguite da un altro soggetto direttamente nel cervello dell'osservatore, liabbiamo chiamati «neuroni specchio».

LE AZIONICOMPIUTE dauna

persona possono attivare nel

cervello di un'altra i circuiti motori

responsabili dell'esecuzione della

stessa azione. La seconda persona

capisce automaticamente ciò che

sta facendo la prima perché questo

meccanismo a specchio le permette

di sperimentarla nella propria mente.

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M

Proprio come si ritiene che circuiti dineuroni archivino i ricordi nel cervello,così gruppi di neuroni specchio sembranocontenere i modelli di azioni specifiche.Questa proprietà consentirebbe all'in-dividuo non solo di eseguire proceduremotorie elementari senza riflettere, maanche di capirle senza bisogno di ragio-narci su. Marco capisce l'azione di Annaperché, se da un lato è vero che sta ac-cadendo davanti ai suoi occhi, dall'altrosta accadendo anche nella sua testa. Èinteressante notare che i filosofi di scuolafenomenologica sostengono da tempo cheper comprendere profondamente qualco-sa dobbiamo sperimentarla dentro di noi.Ma per i neuroscienziati la scoperta di unabase biologica di questa idea nel sistemadei neuroni specchio ha rappresentato unasvolta radicale nella nostra comprensionedelperchécomprendiamo.

Storiadi unascoperta

Quando scoprimmo per la prima voltai neuroni specchio, non intendevamoconfermare alcuna teoria filosofica. Sta-vamo studiando la corteccia motoria delcervello, in particolare l'area F5, associataai movimenti della mano e della bocca,per capire come i comandi per eseguireuna certa azione sono tradotti in scariche

dei neuroni. A questo scopo registravamol'attività di singoli neuroni nel cervello dimacachi. Il nostro laboratorio aveva unricco repertorio di stimoli per le scimmie,e mentre queste compivano varie azioni,come afferrareun giocattolo o del cibo,

osservavamo che durante l'esecuzione dispecifici atti motori si attivavano gruppidistinti di neuroni.

A un certo punto, però, osservammoqualcosa di strano. Quando uno di noiafferrava del cibo, i neuroni della scim-mia si attivavano esattamente come sefosse stata lei ad afferrarlo. Sulle prime cidomandammo se il fenomeno dipendesseda un fattore spurio, come per esempioun movimento della scimmia che ci erasfuggito. Ma una volta esclusa questa ealtre possibilità, fra cui l'aspettativa delcibo da parte dell'animale, capimmo chela risposta dei neuroni all'osservazionedell'azione era una vera e propria rap-presentazione di quell'atto nel suo cer-vello, che prescindeva da chi lo stesseeseguendo.

Spesso nella biologia sperimentale lavia più diretta per stabilire la funzione di

un gene, di una proteina o di un gruppo dicellule è quella di eliminarli per poi vederequali deficit si sono prodotti nella funzio-nalità o nel comportamento dell'organi-smo. Questa tecnica però non era applica-bile nel caso dei neuroni specchio: aveva-mo scoperto, infatti, che sono distribuiti inimportanti regioni di entrambi gli emisfericerebrali, fra cui la corteccia premotoria equella parietale. Distruggere l'intero siste-

ma dei neuroni specchio avrebbe prodottodeficit cognitivi di portata tanto generaleda rendere impossibile capire gli effettispecificidelle cellule mancanti.

Adottammo quindi una strategia dif-ferente. Per verificare se questi neuroni

hanno un ruolo nella comprensione diun'azione anziché registrarla visivamente,abbiamo valutato le loro risposte quan-do le scimmie coglievano il significato diun'azione, ma senza vederla. Pensammoche, se i neuroni specchio sono i mediatoridella comprensione, la loro attività avreb-be dovuto riflettere il significato dell'azio-ne, piuttosto che i suoi tratti visivi. Quindieffettuammo dueserie di esperimenti.

Per prima cosa verificammo se i neuro-ni specchio di F5 «riconoscevano» le azio-ni semplicemente dal loro rumore. Regi-strammo perciò la loro attività mentre lascimmia osservava movimenti delle mani,come stropicciare un foglio di carta op-pure rompere il guscio di una nocciolina,che producono rumori caratteristici. Poipresentammo alla scimmia il solo rumore,scoprendo che molti dei neuroni specchiodi F5 che avevano risposto all'osservazio-ne visiva di atti accompagnati da rumoririspondevano anche al solo rumore. Perquesto li abbiamo chiamati neuroni spec-chio audiovisivi.

A quel punto ipotizzammo che, se ineuroni specchio sono davvero impor-tanti nella comprensione di un'azione,allora dovrebbero attivarsi anche quan-do la scimmia non vede l'azione ma haindizi sufficienti per crearne una rap-presentazione mentale. Allora, per pri-ma cosa, mostrammo a una scimmia unatto motorio diretto a un oggetto, vale adire un ricercatore che tendeva la manoverso un boccone di cibo e lo afferrava.Poi collocammo uno schermo davanti al-la scimmia in modo che non vedesse laparte finale dell'atto - ossia la mano cheprendeva il cibo - ma potesse solo indo-vinarla. Malgrado ciò, più della metà deineuroni specchio di F5 si attivava anchequando la scimmia poteva solo immagi-nare ciò che stava avvenendo dietro loschermo.

Questi esperimenti confermavano chel'attività dei neuroni specchio favorisce lacomprensione degli atti motori: quando èpossibile capire un'azione solo da segnalinon visivi, come una rappresentazionesonora o mentale, i neuroni specchio siattivano comunque per segnalare il signi-ficato dell'atto.

In seguito a queste scoperte nel cervel-lo della scimmia fu naturale chiedersi seesisteva un sistema di neuroni specchioanche nell'uomo. Le prime conferme le

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In sintesi / incontro di menti

La risposta dei neuroni all'osservazionedell'azione era una rappresentazione dell'atto

nel cervello,a prescindere da chi lo eseguiva

• Nel cervello degli esseri umani e delle scimmie vi sono gruppi di neuroni che siattivanosia quandoun individuo compie determinate azioni sia quando vedealtre persone eseguire gli stessi movimenti.

• Questi «neuroni specchio» forniscono un'esperienza interiore diretta, e quindi unadiretta comprensione, delle azioni, delle intenzioni o delle emozioni altrui.

• I neuroni specchio potrebbero anche essere il substrato della capacità di imitare leazioni degli altri, e il meccanismoa specchio sarebbe quindi un ponte tra i cervellidegli individui per il collegamento e la comunicazione a molteplici livelli.

LA REALTA RIFLESSA

In esperimenti con le scimmie, gli autori di questo articolo hannoscoperto nelle aree motorie del cervello (o destra) gruppi dineuroni la cui attivazione sembrava rappresentare le azionistesse, L'attivazione di questi «neuroni specchio» potrebbe perciòprodurre in un individuo un riconoscimento interno dell'azione diun suo simile. Poiché la risposta dei neuroni rifletteva anche lacomprensione della finalità del movimento, gli autori ne hannoconcluso che capire l'azione sia uno scopo primario delmeccanismo a specchio. Il coinvolgimento dei neuroni specchionella comprensione dell'intenzione finale del soggetto agente siriscontrava anche nelle loro risposte, che distinguevano tra azionidi presa identiche, ma eseguite con intenzioni differenti.

COMPRENDERE L'AZIONEIn test iniziali, un neurone nell'area premotoria F5, associata con attidellamano e della bocca, diventava molto attivo quando la scimmiaafferrava l'uvetta in un piatto (i). Lo stesso neurone rispondevaintensamente quando era uno dei ricercatori ad afferrare l'uvettamentre la scimmia lo guardava (2).

Corteccia premotoria ventrale Lobo parietale inferiore

DISTINGUERE L'OBIETTIVOUn neurone specchio dell'area F5 scaricava intensamente quandola scimmia osservava la mano del ricercatore che si muoveva perafferrare un oggetto {!}, ma non quando la manosi muovevasenza avere alcun oggetto come obiettivo [2]. Lo stesso neuronerispondeva a un'azione diretta a uno scopo quando la scimmiasapeva che un oggetto era nascosto da uno schermo opaco, anchese non vedeva il completamento dell'atto [3). Il neurone rispondevadebolmente quando la scimmia sapeva che dietro lo schermo non

c'era alcun oggetto (4).

DISTINGUERE L'INTENZIONE Nel lobo parietale inferiore, leregistrazioni da un neurone mostravano una scarica intensaquando la scimmia afferrava un frutto per portarlo alla bocca (1 ).La risposta del neurone era più debole quando la scimmiaprendeva il cibo per metterlo in un contenitore [2). Lo stessoneurone specchio rispondeva intensamente anche quando lascimmia osservava un ricercatore che eseguiva il gesto afferrare-per-mangiare (3) e debolmente nel caso dell'azione afferrare-per-mettere-nel-contenitore (4). In ognuno dei casi, la rispostaera associata al movimento di presa, segno che l'attivazioneiniziale del neurone codificava una comprensione dell'intenzionefinale.

. --- Momentodella presa

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Rispostedei neuronispecchiodellascimmia

Visione deimovimenti dellamano dapartedella scimmia

ottenemmo grazie a una serie di espe-rimenti che usavano varie tecniche perindividuare variazioni nell'attività dellacorteccia motoria.

Per esempio, quando soggetti volontariosservavano un ricercatore afferrare deglioggetti o compiere gesti senza significatocon il braccio, l'aumento dell'attivitàneurale nei muscoli della loro mano e delloro braccio implicati in quegli stessi mo-vimenti suggeriva una risposta dei neuronispecchio nelle aree motorie del loro cervel-lo. Anche ulteriori indagini con varie mi-surazioni esterne dell'attività neurale - co-me l'elettroencefalogramma - conferma-vano l'esistenza di un sistema di neuronispecchio nell'uomo. Ma dato che nessunadelle tecnologie usate fino a quel momen-to ci aveva consentito di identificare conesattezza le aree cerebrali che si attivanoquando i volontari osservano gli atti mo-tori, ricorremmo a tecniche di visualizza-zione direttadell'attività cerebrale.

Per questi esperimenti, condotti al-l'Ospedale San Raffaeledi Milano,ci sia-

mo serviti della tomografia a emissionedi positroni (PET) per osservare l'attivitàneuronaie nel cervello di volontari uma-ni che assistevano ad azioni eseguite condifferenti prese della mano e poi - comecontrollo - guardavano oggetti statici. Inqueste situazioni, vedere azioni eseguiteda altri attivava tre principali aree dellacorteccia cerebrale. Una di queste, il sol-co temporale superiore (STS), contieneneuroni che rispondono a osservazioni diparti del corpo in movimento. Le altre duearee - il lobulo parietale inferiore (LPI) e ilgiro frontale inferiore (GFI) - corrispondo-no nelle scimmie, rispettivamente, al LPIe alla corteccia premotoria ventrale, checomprende l'area F5, dove in precedenzaavevamo registrato i neuronispecchio.

Questi risultati incoraggianti indicava-no che anche nel cervello umano operaun meccanismo a specchio, ma senzaspiegarne pienamente la portata. Se, peresempio, i neuroni specchio permettonodi comprendere un atto osservato speri-

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mentandolo direttamente, ci chiedevamoin quale misura l'obiettivo finale dell'attofosse a sua volta un elemento di quella«comprensione».

La finalità dell'azione

Ritornando all'esempio di Marco eAnna, Marco sa che Anna sta coglien-do il fiore, ma sa anche che ha in mentedi regalarglielo. Il sorriso di Anna gli hadato un indizio contestuale della suaintenzione, e in questa situazione il fattoche Marco conosca l'obiettivo di Anna èfondamentale per la sua comprensionedell'azione di Anna: dargli il fiore è ilcompletamento dei movimenti che costi-tuiscono il suo atto.

Quando compiamo quel gesto in primapersona, in realtà stiamo eseguendo unaserie di atti motori collegati, la cui se-quenza è determinata dalla nostra inten-zione: una serie di movimenti raccoglieil fiore e lo porta al naso per annusarlo,ma un insieme parzialmente diverso rac-

coglie il fiore e lo porge a qualcun altro.Volevamo quindi capire se i neuroni spec-chio ci permettono di capire l'intenzionedistinguendo tra atti simili ma con fina-lità differenti.

Siamo perciò tornati alle nostre scim-mie per analizzarne i neuroni parietali incondizioni diverse. In un set di esperimen-ti, il compito di una scimmia era afferrareun boccone di cibo e portarlo alla boc-ca. Successivamente la scimmia dovevaprendere lo stesso boccone e metterlo inun contenitore. La scoperta interessanteè stata che, durante la fase di presa del-l'azione, la maggior parte dei neuroni dicui registravamo l'attività scaricava inmodo differente a seconda della finalitàdel gesto. Questo indicava che il sistemamotorio è organizzato in catene neuronaliche codificano l'intenzione specifica del-l'azione. Ci siamo quindi chiesti se questomeccanismo potesse spiegare il modo incui comprendiamo le intenzioni altrui.

Abbiamo studiato le proprietà spec-

chio degli stessi neuroni di presa mentrela scimmia osservava un ricercatore cheeseguiva i compiti che lei stessa avevaeffettuato in precedenza (si veda il box ap. 57}. In ciascun caso, la maggior partedei neuroni specchio si attivava in mododifferente, a seconda che il ricercatore siportasse il cibo alla bocca o lo mettessenel contenitore. L'andamento della scari-ca dei neuroni corrispondeva esattamen-te a quello osservato quando la scimmiaeseguiva direttamente gli atti: i neuronispecchio che si attivavano di più durantel'atto di «afferrare per portare alla bocca»anziché durante quello di «afferrare permettere nel contenitore» si attivavanoaltrettanto intensamente quando la scim-mia vedeva compiere la stessa azione.

Sembra quindi che vi sia uno stret-to legame tra l'organizzazione motoriadelle azioni intenzionali e la capacità dicomprendere le intenzioni altrui. Quandole scimmie osservavano un'azione in uncontesto specifico, vedere solo la compo-nente di presa del movimento completobastava ad attivare i neuroni specchio diuna catena motoria che codificava ancheuna specifica intenzione. Quale catena siattivasse quando osservavano l'inizio diun'azione dipendeva da diversi fattori.Fra questi, la natura dell'oggetto su cuiveniva esercitata l'azione, il contesto e ilricordo delle azioni compiute in prece-denza dalla persona osservata.

Per capire se un meccanismo simile dilettura delle intenzioni esiste anche nel-l'uomo abbiamo collaborato con Marcolacoboni e colleghi dell'Università dellaCalifornia a Los Angeles. Insieme, abbia-mo svolto esperimenti su alcuni volontari,visualizzandone l'attività del cervello conla risonanza magnetica funzionale (fMRI).

Ai partecipanti ai test presentavamoun filmato con tre tipi di stimoli. Il primogruppo di immagini mostrava una manoche afferrava una tazza su uno sfondovuoto usando due prese differenti. Il se-condo gruppo consisteva in due scene chemostravano piatti e posate; nella primaerano disposti come per l'apparecchiaturadi un té pomeridiano ancora da consuma-re, nella seconda come se fossero rimastilì da uno spuntino precedente, in attesadi essere sparecchiati. Il terzo gruppo distimoli mostrava una mano che afferra-va la tazza nel primo oppure nel secondodeiduecontesti. I neuroni specchio umani

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Quando si usa l'espressione «condivido

il tuo dolore» non ci si rende contodi quanto possa essere letteralmente vera

INTENZIONE E CONTESTO

I

Capi re le int enzi oni al trui è fondament al e nel comportament osociale umano; in un tes t per ver if ica re il ri conoscimento de ll eint enzi oni , i neuroni specchi o umani sembr avano conf erire tal ecapacità. I vol ont ari assistevano a filmat i che mostravano dueaz ioni simili di presa di una ta zza senza un contes to, duecontes ti ma senza azione, e com bi nazion i di azione e contes to,che segnalavano l'intenzione del l 'az ione: la di spos izione del lestov igl ie ind icava che la tazza sar ebbe stat a af fer rat a per berneil contenuto, oppure che il pasto er a fi ni to e la tazza stava peresser e tol ta. L'at tivaz ione dei neur on i specchio nel la cor tecciapr emot oria di ent rambi gl i emisf eri (o dest ra) aumentava di piùin ri sposta a scene di az ione con un' intenzione chiara. I neuronispecchio di stinguevano anche tr a le possibi l i intenzioni ,rispondendo più intensamente al la funzione biolog ica di base delber e che al l 'at to cul tur al ment e acqui si to di spar ecchi ar e.

Azione Contesto: Contesto: Intenzione: Intenzione:bere sparecchiare bere sparecchiare

avrebbero distìnto tra afferrare la tazza perbere, come suggeriva il contesto pronto-per-il-tè, e afferrare la tazza per portarlavia, come suggeriva il contesto pronto-per-sparecchiare?

I nostri risultati hanno dimostrato nonsolo che la distinzione c'era, ma ancheche il sistema dei neuroni specchio ri-spondeva energicamente alla componenteintenzionale di un atto. I volontari cheosservavano i movimenti della mano nelcontesto «bere» oppure in quello «sparec-chiare» mostravano una diversa attivazio-ne del sistema dei neuroni specchio. Inol-tre l'attività del sistema era più intensa inentrambe le situazioni di quanto non lofosse quando i soggetti osservavano la

mano afferrare la tazza senza un contesto,oppure quando guardavano solo la scenavuota (si veda il box qui sopra).

Poiché l'uomo e le scimmie sono spe-cie sociali, è facile cogliere il potenzialevantaggio evolutivo di un meccanismo,basato sui neuroni specchio, che colleghigli atti motori elementari a una più am-pia rete semantica motoria, permettendocosì la comprensione diretta e immediatadel comportamento altrui senza ricorrerea meccanismi cognitivi complessi. Nellavita sociale, però, è altrettanto importantecomprendere le emozioni dei propri simili.In realtà, spesso l'emozione è un elemen-to contestuale fondamentale, che segnalal'intenzione di un'azione. Per questa ra-

gione, noi e altri studiosi abbiamo volutocapire se i sistemi specchio consentono dicapire ciò che sentono gli altri, oltre checiò che fanno.

Capire le emozioni

Come per le azioni, è indubbio che l'uo-mo comprenda in più modi anche le emo-zioni. Osservare un'altra persona provareun'emozione può attivare l'elaborazionecognitiva di quella informazione senso-riale, che sfocia infine in una conclusio-ne logica su ciò che quella persona staprovando. Ma l'osservazione può ancheprovocare una mappatura diretta di quel-l'informazione sensoriale nelle strutturemotorie che generano la stessa emozionenell'osservatore.

Questi due modi di riconoscere le emo-zioni sono profondamente diversi: nelprimo caso, l'osservatore deduce l'emo-zione, ma non la prova; nel secondo caso,il riconoscimento è di prima mano, poiché

www.lescienze.it LESCIENZE 59

AZIONE

CONTESTO

INTENZIONE

SINISTRA DESTRA

AZIONE CONTESTO

Dopo il té Sparecchiare

GLI AUTORI

GIACOMO RIZZOLATTI, LEONARDO ROGASSI e VITTORIO GALLESE lavorano all'Università di Parma,

dove Rizzolatti è direttore del Dipartimento di neuroscienze, e Rogassi e Gallese sono

professori ordinari. Nei primi anni novanta le loro ricerche sui sistemi motori del cervello dei

macachi e dell'uomo hanno rivelato per la prima volta l'esistenza dei neuroni specchio.

il meccanismo a specchio induce nell'os-servatore lo stesso stato emotivo. Perciò,quando si usa l'espressione «condivido iltuo dolore» per indicare insieme compren-sione ed empatia, forse non ci si rendeconto di quanto sia letteralmente vera.

Un esempio emblematico è il disgusto,una reazione fondamentale la cui espres-sione ha un importante valore di soprav-vivenza per i membri di una specie. Nellasua forma più primitiva, il disgusto indicache un individuo ha gustato o annusatoqualcosa di sgradevole, e assai probabil-mente pericoloso. Usando di nuovo lafMRI, abbiamo condotto uno studio conalcuni colleghi francesi per dimostrare cheprovare una sensazione di disgusto dopoaver inalato sostanze odorose nauseantie osservare l'espressione di disgusto sulvolto di un'altra persona attiva la stes-sa struttura cerebrale, l'insula anteriore,e in particolare alcuni degli stessi settori(si veda il box qui a fianco). Questo indicache le popolazioni di neuroni specchiodell'insula si attivano sia quando i parteci-panti al test provano disgusto sia quandolo vedono espresso in altri. In altre parole,osservatore e osservato condividono unmeccanismo neurale per la comprensionediretta delle esperienze.

Tania Singer e colleghi dello UniversityCollege di Londra hanno scoperto corri-spondenze simili tra emozioni provate eosservate riferite al dolore. Nel loro esperi-mento, i partecipanti provavano un dolorecausato da elettrodi applicati sulle manie poi vedevano gli elettrodi applicati sul-la mano del proprio partner sottoposto altest, seguito da un segnale di stimolazionedolorosa. Le due situazioni attivavano neisoggetti le stesse regioni dell'insula ante-riore e della corteccia cingolata anteriore.

Nel complesso, questi dati implicanoche l'uomo comprende le emozioni - oalmeno emozioni che hanno un'intensacarica negativa - attraverso un meccani-smo di mappatura diretta che coinvolge leparti del cervello da cui nascono le rispo-ste motorie viscerali. Naturalmente, que-sto meccanismo a specchio per la com-prensione delle emozioni non spiega ogniforma di intelligenza sociale, ma offre perla prima volta una base funzionale neura-le per alcune delle relazioni interpersonalisu cui si costruiscono comportamenti so-ciali più complessi. Per esempio potrebbeessere un substrato che ci consente di em-

patizzare con il prossimo. Le disfunzionidi questo sistema a specchio potrebberoessere implicate nei deficit dell'empatia,come quelli che osserviamo nei bambiniautistici (si veda l'articolo Specchi infran-ti:una teorìa dell'autismo, di V.S. Rama-chandrane L.M. Oberman, a p. 62).

Molti laboratori, tra i quali il nostro,continuano a esplorare questi temi, sia peril loro interesse intrinseco sia per le pos-sibili applicazioni terapeutiche. Se, peresempio, il modello di un'azione motorianei neuroni specchio fosse parzialmenteinscritto nel cervello dall'esperienza, allo-ra in teoria si potrebbero alleviare deficitmotori come quelli causati da un ictus po-tenziando modelli di azione non lesionati.In effetti recenti ricerche indicano che ilmeccanismo a specchio ha un ruolo anchenell'apprendimento di nuove abilità.

Imitare per imparare

Benché il verbo «scimmiottare» siaspesso usato per denotare l'imitazione,in realtà questa non è una facoltà parti-colarmente sviluppata nei primati non

umani: è rara nelle scimmie, e limitatanelle antropomorfe, inclusi scimpanzèe gorilla. Viceversa, negli esseri umanil'imitazione è un mezzo molto importan-te per imparare e trasmettere le abilità, illinguaggio e la cultura. Questo vantaggiosui nostri cugini primati si è forse evolutosul substrato neurale del sistema dei neu-roni specchio? lacoboni e il suo gruppo diricerca hanno fornito la prima prova inquesto senso osservando con la tecnicadell'fMRI volontari umani che guardava-no e imitavano movimenti delle dita. En-trambe le attività stimolavano il GFI, unaparte del sistema dei neuroni specchio, inparticolare quando il movimento avevauna finalità precisa.

In tutti quegli esperimenti, tuttavia,i movimenti da imitare erano semplicie ben acquisiti. Quale ruolo potrebberosvolgere i neuroni specchio quando dob-biamo imparare per imitazione atti motoricomplessi e completamente nuovi? Perrispondere a questo interrogativo, Gio-vanni Buccino, del nostro Dipartimento,insieme a collaboratori tedeschi, ha stu-diato con la fMRI i partecipanti a un test

60 LESCIENZE 460/dicembre 2006

LO SPECCHIO DELLE EMOZIONI

Provare una sensazione di disgusto attiva parti simili del cervello sia quando volontari

umani provano l'emozione mentre percepiscono un odore nauseante sia quando

osservano il filmato [in basso a sinistra] di una persona che prova disgusto.

Nell'immagine del cervello del soggetto in basso, le popolazioni di neuroni attivate

dall'esperienza del disgusto sono cerchiate in rosso, mentre quelle attivate dalla

visione del disgusto sono cerchiate in giallo. (La linea blu circonda la regione studiata,

mentre quelle verdi indicano le aree esaminate in uno studio precedente.) Questi gruppi

di neuroni sovrapposti potrebbero costituire un meccanismo fisico neurale dell'empatia

umana che consente di comprendere le emozioni altrui.

che imitavano degli accordi alla chitarra

dopo averli visti eseguire da un musicistaesperto. Quando i soggetti osservavanol'esperto, si attivava il sistema di neuronispecchio della loro corteccia parieto-fron-tale. La stessa area si attivava ancora piùintensamente quando imitavano i movi-menti degli accordi.

È interessante notare che nell'intervallosuccessivo all'osservazione, quando i par-tecipanti stavano programmando la pro-pria imitazione degli accordi alla chitarra,si attivava un'ulteriore regione del cer-vello. Conosciuta come area prefrontale46, essa è tradizionalmente associata alla

PER APPROFONDIRE

pianificazione motoria e alla memoria dilavoro, e dunque potrebbe essere centra-le nel mettere assieme adeguatamente gliatti motori elementari dell'azione che ilsoggetto si accinge a imitare.

Da tempo, molti aspetti dell'imitazionelasciano perplessi i neuroscienziati, com-presa la questione fondamentale di comefaccia il cervello ad appropriarsi dell'in-formazione visiva e a tradurla in mododa poterla riprodurre in termini motori.Se in questo processo il sistema dei neu-roni specchio svolge una funzione di col-legamento, allora - oltre a permetterci dicapire le azioni, le intenzioni e le emo-

zioni del prossimo - esso potrebbe essersievoluto fino a divenire un elemento im-portante della capacità umana di impara-re sofisticate abilità cognitive attraversol'osservazione.

Ancora non sappiamo se il sistema deineuroni specchio sia esclusivo dei prima-ti. Attualmente il nostro gruppo sta svol-gendo ricerche sui ratti per capire se le ri-sposte dei neuroni specchio siano presentianche in quella specie. Lo specchio inte-riore potrebbe essere una facoltà evolutasidi recente, il che spiegherebbe perché siapiù ampia nell'uomo che nella scimmia.

Comunque, poiché persine i neonatiumani e di scimmia riescono a imitaregesti semplici, come mostrare la lingua,la capacità di creare modelli speculari diazioni osservate sembra essere innata. Epoiché l'evidente incapacità di rifletterele emozioni è una caratteristica specificadell'autismo, stiamo anche lavorando conbambini autistici per capire se presentinoeventuali deficit motori che segnalereb-bero una disfunzione generale del siste-ma dei neuroni specchio.

Sono passati solo dieci anni da quan-do pubblicammo le prime scoperte suineuroni specchio, e molte domande sonoancora senza risposta, incluso il possibileruolo del sistema dei neuroni specchionel linguaggio, una delle facoltà cogniti-ve più sofisticate degli esseri umani.

Il sistema umano dei neuroni specchiocomprende l'area di Broca, un centrocorticale essenziale per il linguaggio. Se,come credono alcuni linguisti, la comuni-cazione umana ha avuto origine dai gestie dalle espressioni del volto, allora i neu-roni specchio avrebbero avuto un ruoloimportante nell'evoluzione del linguag-gio. In effetti, il meccanismo a specchiorisolve due problemi di comunicazionefondamentali: la parità e la comprensionediretta. La parità esige che il significatodel messaggio sia lo stesso per il parlantee per il ricevente. La comprensione diret-ta significa che due individui non han-no bisogno di precedenti accordi - peresempio su simboli arbitrari - per potersicomprendere tra loro: l'accordo è inerenteall'organizzazione neurale di tutti e due.

Gli specchi interiori potrebbero dunque essere ciò che ha permesso a Marco eAnna di comprendersi senza parole, e checonsente agli esseri umani in generale dicomunicaresu più livelli.

www.lescienze.it LESCIENZE 61

L'IMITAZIONE PREVEDE LA RIPRODUZIONE DI UN'AZIONE ESEGUITA DA UN'ALTRA PERSONA. Se i neuroni

specchio sono alla base della facoltà squisitamente umana di imitare, il sistema specchio potrebbe

essere un ponte che ci permette di insegnare e di acquisire nuove capacità.

// meccanismo a specchio inducenell'osservatore lo stesso stato emotivo

della persona osservata

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