Il cervello asimmetrico: come nasce la lateralizzazione?

Se dovessimo descrivere gli esseri umani a un alieno in contatto con la Terra, la prima cosa che diremmo è che il corpo umano ha una struttura a simmetria bilaterale. Eppure, se subito dopo dovessimo appuntare su un foglio la risposta dell’alieno, ciascuno di noi impugnerebbe d’istinto la penna con la propria mano dominante: destra o sinistra, a seconda dei casi. Perché questa differenza nonostante il nostro corpo sia simmetrico?
Quello della lateralizzazione è un campo di indagine che da sempre affascina i neuroscienziati. Perché gli emisferi funzionano in modo asimmetrico? Anche le altre specie privilegiano un lato del corpo per certe mansioni? Un recente articolo pubblicato dalla rivista Neuron ci guida alla scoperta dell’affascinante fenomeno della lateralizzazione e della sua evoluzione.

Uno schermidore mancino è avvantaggiato perché l’avversario non è abituato a parare i colpi da sinistra: ma perché esistono i mancini? (Foto: Wikimedia Commons)

 

Una simmetria apparente

A dispetto dell’organizzazione simmetrica del corpo umano, quando si tratta del cervello è l’asimmetria a farla da padrone. Non esiste funzione cerebrale – sia essa essere percettiva, cognitiva o comportamentale – per la quale non esista, almeno in una delle sue componenti, una spiccata differenza tra lato destro e sinistro: è il fenomeno della lateralizzazione, un enigma ontogenico con cui gli scienziati cercano da decenni di venire a patti. Questa difficoltà è in parte figlia dell’errata convinzione che la lateralizzazione fosse un privilegio della specie umana e che non esistessero quindi modelli animali sostitutivi. Oggi sappiamo che non è così: i dati raccolti negli ultimi vent’anni dimostrano che l’asimmetria delle funzioni cerebrali non è l’eccezione, ma la norma in praticamente tutto il regno animale.

 

I tre vantaggi della lateralizzazione

Se la lateralizzazione è tanto diffusa, viene spontaneo chiedersi quale sia il suo vantaggio evolutivo. Gli studi nell’uomo e nelle altre specie dimostrano che i vantaggi sono addirittura tre. Primo, l’asimmetria specializza le funzioni di uno dei due emisferi e, di conseguenza, permette di svolgere con maggiore destrezza funzioni percettive o motorie. Questo lo possiamo apprezzare non solo nella specie umana, dove alcune funzioni sono svolte solo da una delle due mani o gambe, ma anche negli uccelli, dove uno dei due occhi è molto più specializzato nella capacità di discriminare gli oggetti.

Da questo primo vantaggio deriva il secondo. Quando l’apprendimento di una funzione è incanalato in modo selettivo su uno dei due emisferi, i tempi di reazione diminuiscono drasticamente: nasce così il lato dominante. Il terzo vantaggio è la capacità del cervello di processare in parallelo informazioni che giungono separatamente ai due emisferi, come dimostrato da un esperimento del 2006 in cui è stata valutata la capacità dei pesci Girardinus falcatus di svolgere due funzioni visive contemporaneamente: tenere d’occhio i predatori e procurarsi il cibo. I pesci lateralizzati erano due volte più rapidi ed efficienti nel compiere entrambe le attività rispetto ai compagni non lateralizzati.

Un occhio alla preda e uno al predatore: esperimento di lateralizzazione nel pesce Girardinus falcatus (Immagine: O. Güntürkün and S. Ocklenburg, Neuron 2017)

 

Perché esistono i mancini?

Esperimenti come quello descritto dimostrano l’importanza della lateralizzazione ma non spiegano, per esempio, perché il lato dominante non sia distribuito in modo non uniforme nella popolazione. Prendiamo l’esempio dei mancini: perché solo il 10% delle persone privilegia la mano sinistra, mentre tutti gli altri usano la destra?

Questa discrepanza è stata spiegata con un vantaggio evolutivo che tender ad aumentare la fitness di un carattere associato a una minoranza. Prendiamo il caso del pugilato: se gli avversari hanno imparato a rispondere agli attacchi che provengono da destra, un pugile mancino avrà sicuramente un vantaggio, perché i suoi attacchi da sinistra coglieranno gli altri impreparati. Passando a un contesto evolutivo, una preda che riesca a sorprendere il predatore con azioni inaspettate avrà un evidente vantaggio, premiato dalla selezione naturale. Un predatore può imparare ad anticipare certi movimenti – per esempio, la fuga verso destra delle prede di una certa specie – ma se un mutante ha lateralizzazione inversa e scappa verso sinistra, le sue possibilità di sopravvivere aumentano.

 

Geni, ma non solo

Tra i fattori che guidano la lateralizzazione vi è la via di segnalazione Nodal, già nota agli scienziati per il ruolo chiave nel determinare i piani di simmetria nell’embrione in sviluppo. Ma non tutto ruota attorno a Nodal: recenti studi nel pesce zebra hanno dimostrato che esistono almeno altre quattro vie di trasduzione del segnale che, intrecciandosi, determinano una distribuzione asimmetrica delle funzioni cerebrali già 24 ore dopo la fecondazione.
Lo sviluppo dell’asimmetria tra emisferi non è però solo una questione di geni. Fondamentale è anche il contributo di fattori ambientali: lo dimostra bene il caso degli uccelli, in cui l’assetto genetico determina la posizione dell’embrione, tuttavia è la direzione con cui la luce colpisce il guscio dell’uovo – da destra o da sinistra – che determina quale occhio sarà dominante.

 

Ontogenesi della lateralizzazione: che cosa rimane da capire?

Come per molte altre funzioni del cervello, anche la lateralizzazione non sembra quindi essere predeterminata geneticamente: i geni abbozzano l’architettura iniziale dei circuiti neuronali, ma è la continua interazione con l’ambiente a rimodellarli, fino a produrre il fenotipo finale. Il grande punto interrogativo è ora capire come questo avvenga: che cosa deve accadere a livello molecolare perché uno stimolo ambientale rinforzi in modo asimmetrico un processo cognitivo? Sono forse i segnali epigenetici a trasmettere questo messaggio o i microRNA? E perché molte malattie psichiatriche o disordini comportamentali coinvolgono gli emisferi in modo asimmetrico? Secondo gli autori dell’articolo, la risposta potrà darcela solo un approccio integrato, in cui gli studi di biologia molecolare si intreccino con le moderne tecniche di neuroimaging e gli studi comportamentali.

 

Immagine banner e box: Wikimedia Commons

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