Disegna un neurone

I WANT YOUR NEURON

Come sono fatti i neuroni? Molti di voi penseranno agli impulsi elettrici scaricati dai neuroni per comunicare tra loro, come a dei minuscoli temporali cranici. Questo reame metereologico, invisibile all’occhio umano, oggi è accessibile tramite le ricostruzioni digitali della tecnologia medica con il risultato di folgoranti immagini brillanti e nello stesso tempo enigmatiche. 

3D MR Image of my brain

Ma è stata la chimica ad essere decisiva nel farci capire il ruolo significativo dei neuroni nella formazione degli stati psichici e dei disturbi mentali. In un universo dalle dimensioni così ridotte, invisibile all’occhio umano, i flussi elettrochimici sfrecciano e saltano tra i neuroni senza far rumore. Ci muoviamo, memorizziamo, pianifichiamo, concepiamo, produciamo cultura e i neuroni, silenziosi, scambiano tonnellate di chimica ed elettricità, negoziano, investono e fanno bilanci, silenziosi. 

Per quanto sembri riduttivo, i processi neuronali sono sostanzialmente il presupposto biologico degli stati mentali e quindi del nostro rapporto con il mondo. La galassia neuronale è così invisibile ed estremamente complessa da essere necessaria per produrre cultura e comportamenti motori sofisticati.

Viene da pensare al lavoro di un matematico che lo immaginiamo in un ambito estremamente astratto e simbolico, quasi in esilio dalla realtà sensoriale e concreta. Come per i processi neurofisiologici, le operazioni matematiche però sono connesse con realtà ben visibili, manipolabili, tecnologiche. Alle volte penso alla geometria come un compromesso visivo tra formule aritmetiche e realtà concreta, un po’ come le neuroscienze attraverso le neuroimaging e i microelettrodi cercano di aiutare ad immaginarci il rapporto tra cervello e psicologia.

Vi confesso che la matematica l’ho sempre considerata un’incredibile scienza connotata di psicosi. Decentrato dalla realtà dei sensi, il matematico si avventura con modelli astratti e computazioni che rasentano allucinazioni neurologiche, che sfidano il buon senso, persino se garantiscono una fondamentale ripercussione applicativa.

Se i neuroni e i numeri possono in un certo senso condividere certe atmosfere invisibili, poco afferrabili se non indirettamente tramite applicazioni “esterne”, provo a illustrarvi una ricerca intrigante con la quale è stato tentato di comprendere come la cultura visiva, in questo caso nelle neuroscienze, giochi un ruolo fondamentale nella concezione teorica e pratica dell’oggetto di studio.

Gli autori di una ricerca inglese particolarmente istruttiva hanno effettuato un esperimento in vari college. Non hanno fatto altro che chiedere “disegna un neurone”  a tre categorie di persone: a studenti di neurobiologia, a dottorandi e ricercatori di laboratorio e a neuroscienziati a capo di equipe di ricerca con una certa fama. Successivamente hanno selezionato casualmente 31 dei disegni e li hanno consegnati ad un altro gruppo di soggetti, i quali avevano mezz’ora per raggrupparli secondo il loro punto di vista.

I ricercatori hanno effettuato una serie di analisi di clustering e hanno scoperto che i raggruppamenti eseguiti si rifanno a tre modelli di riferimento. Gli studenti disegnano il neurone riproducendo il tipico disegno del manuale di studio, una cellula ideale del cervello che già nel 1899 Barker descrisse nella sua opera. Una forma canonica e archetipica che poggiava la sua verità sull’autorità dell’Autore.

Barker Gray

Figura 1: (A) Barker’s Anatomy of the Nervous System (Barker, 1899), (B) Gray’s Anatomy (Warwick & Williams, 1973)

Nel secondo gruppo, i disegni sono più vicini ad un’immagine più meccanica e funzionale del neurone, così come Daston & Gallison hanno descritto nel loro volume Objectivity. Si tratta di un idea visiva più legata al contesto del laboratorio e soprattutto allo sviluppo dell’immagine fotografica. E’ quello che caratterizza praticamente la cultura visiva delle neuroscienze diffusa soprattutto online, nei vari articoli puntualmente corredati da collezioni di immagini neuroanatomiche dei sofisticatissimi microscopi e degli scanner di risonanza magnetica.

Il terzo gruppo è quello rappresentato dai disegni degli scienziati che fondano i loro schizzi non più sull’ideale o su un’oggettività per loro elusiva, quanto piuttosto su un “giudizio allenato” (trained judgment) in cui è dato più valore all’interpretazione, alla capacità di cogliere nuovi schemi di strutture e funzioni. Rispetto ai due precedenti, questo genere di cultura visiva rispecchia una conoscenza scientifica che è una miscela di psicologia personale, di influenza culturale, di teoria e di esperimento.

neuroni disegnati dal campione

Figura 2: neuroni disegnati da studenti (da 01 a 07), da ricercatori dottorandi e post dottorandi (da 08 a 15) e da neuroscienziati (da 16 a 23)

Nella figura 2 potete osservare come i disegni degli studenti (da 01 a 07, selezionati a caso da un pool di 126 disegni) hanno riprodotto le immagini tipiche dei manuali che si rifanno ai disegni di Baker del 1899, senza alcuna differenza se fossero studenti del primo o dell’ultimo anno di studio. Presentano una cellula multipolare, una processo dendritico essenziale intorno ad un nucleo ben marcato da cui si allunga un assone insaccato come una fila di salsicce che tipicamente rappresenta il rivestimento mielinico e, infine, un’elaborata terminazione sinaptica. Per chi ha studiato neurofisiologia proverà una certa familiarità con queste immagini da manuale.

I disegni dei ricercatori (da 08 a 15, selezionati a caso da un gruppo di 40) mostrano altre caratteristiche. Non c’è più la mielinizzazione, l’orientamento è più vago e mostrano un notevole richiamo alle immagini che possono essere viste nelle preparazioni al microscopio. In particolare, l’assone tende a curvarsi  e il nucleo è minimizzato, c’è una riduzione di numero e della distribuzione dei dendriti, elementi che fanno pensare a quanto osserveremmo in natura (al microscopio) piuttosto che in un manuale.

I neuroscienziati invece hanno restituito dei disegni con altre caratteristiche distintive. Infatti non fanno riferimento ad immagini prototipiche da manuale, nè tanto meno alle osservazione di laboratorio. I disegni del neurone (nella figura 2 è la terza fila in basso da 16 a 23) sembrano forme astratte o simboli con un design “personalistico”. Anziché far riferimento alla semplicità di un riferimento testuale o al dato naturalistico, lo scienziato sembra aver infuso nel disegno un’ipotesi personale sull’identità nascosta del neurone.

Questi risultati mi hanno colpito. Le diverse immagini sembrano rammentare che da un lato c’è il sapere trasmesso formalmente in un aula didattica, pronto all’uso, dall’altro lato esiste una specie di gerarchia visiva che rende più complessa l’interazione tra immagine e scienza. Avviene proprio in quel rapporto a limite tra ricercatore e la parte più oscura dell’oggetto di studio. Insomma, quella parte che in un modo o in un altro si intende far luce.

Gli autori della ricerca hanno interpretato queste differenze con una geniale ipotesi esplorativa: ciascun leader di ricerca non fa altro che “incorporare” l’oggetto di studio inserendolo in un modello ipotetico mentale e personale realizzabile sperimentalmente. In sostanza, che l’immagine mentale abbia una plausibile realizzazione concreta nell’esperimento di laboratorio. Un’interpretazione provocante che poggia le basi sulla teoria dell’embodiment, cioè la relazione “immaginativa e viscerale” che lo scienziato instaura verso entità nascoste come i neuroni.

In fondo, ogni studente inizia il percorso degli studi cercando di imparare la scienza formale quasi in modo banale. Il ricercatore fa uso del sapere paradigmatico fortemente influenzato dagli strumenti e dai protocolli di laboratorio, come descrive brillantemente Kuhn nella sua Stuttura delle rivoluzioni scientifiche. Lo scienziato invece ricicla, ristruttura, reinventa ipotesi: ingaggia una relazione “incorporata” con i fenomeni che costituiscono l’oggetto delle sue ricerche.

Questo processo implica il coinvolgimento personale, il modo in cui lo scienziato sperimenta mentalmente e racconta la propria indagine, che poi sono gli ingredienti narrativi delle biografie dei grandi scopritori tali da appassionare e stimolare ogni ricercatore che c’è in noi.

Allora, ho pensato di chiedere ad alcuni colleghi ed amici di disegnare un neurone, aspettandomi di ricevere immagini ricche di trovate cognitive e storie personali. Non sono stato deluso. Potete osservarli di seguito con alcune brevi note che ciascun disegnatore ha assegnato al proprio lavoro:

 

Rosalba Maestra

La maestra Rosalba come spiega i neuroni ai suoi alunni, “questi sono i neuroni che disegno alla lavagna quando parliamo del cervello con gli alunni, mi piace sottolineare loro come ogni cellula si colleghi all’altra con i dendriti e gli assoni e come le capacità del cervello siano date proprio da queste connessioni e non dal numero delle cellule

*

Paolo Pascucci

Il neurone dell’eclettico Paolo Pascucci, “una rielaborazione di una fotografia esistente

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neuroneSphera

Il neurone visto dall’insondabile Laura(Sphera), “Ecco il mio neurone. Basato sol su come lo immagino: non ho mai studiato niente in merito 🙂

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Neurone_SB

Il neurone di Sandra B., “si vede che ho usato un volantino usato? 😛 e comunque sono andata a memoria…

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Moreno ColaiacovoIl neurone visto dal bioinformatico e genetista Moreno Colaiacovo, “mi sono ispirato alle immagini che si trovano nei testi scientifici

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marta

Il neurone blu di Marta, “mi son basata sui ricordi degli esperimenti del Golgi (esame di fondamenti anatomofisiologici dell’attività psichica dato 10 anni fa, l’ultimo prima di mollare l’università). negli anni ho ovviamente rivisto l’immagine, ma non so dirti quando l’ultima volta

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Giulia Langellotti

Il neurone “espressionistico” di Giulia Langellotti, “volevo dare l’idea dei segnali in ingresso, caotici e mal direzionati. Il neurone, incandescente per l’attenzione a riceverli e smistarli. Subisco il fascino dell’infinitamente piccolo, come lo stupore di un primitivo davanti a un codice binario…

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Gaia La Pupazza

 Il neurone come lo immagina la pupazzosa e pittrice fiorentina Gaia Laurini

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chiaracaffè

Il neurone di Chiara(caffè) con un orientamento creativo  che fa pensare al gruppo degli “incorporati”

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Carla Citarella

Questo è il vorticoso neurone (carboncino- acquerello) di Carla Citarellanella mia rappresentazione astratta, ho annullato la costruzione formale, attraverso uno gioco di filamenti, ritmi, masse e volumi, in continuo movimento, così come complessa e incessante l’attività di queste cellula”

andres reyesIl neurone dell’hermano Andres Reyes, sempre alle prese con elettrodi, interfacce e avatar, “è un neurone formale che si usa per spiegare come funziona un artificial neural network

*

Come potete osservare, ogni disegno è guidato da criteri personali che aprono concezioni, scenari, schemi operativi che ricordano più l’atteggiamento dello scienziato che dello studente.

E’ una proposta educativa in fondo che i ricercatori inglesi non hanno escluso dal loro disegno sperimentale. Infatti, non contenti delle loro scoperte, hanno chiesto ad un campione di studenti di disegnare un neurone suggerendo loro di assumere (embodied) la prospettiva del neurone. E’ come se avessero dovuto assumere l’identità del neurone, step che sembra caratterizzare lo stile immaginativo del neuroscienziato.

Ebbene, la selezione di disegni che potete vedere nella figura 3 dimostra quanto sia stato efficace il consiglio nel disinibire l’approccio esplorativo degli studenti, i cui elaborati assomigliavano a quelli dei ricercatori di alto livello.

neuroni embodied

 

Trovate un po’ esotico l’invito ad immaginarsi nel corpo di un neurone? In fondo, starete pensando, la ricerca è una cosa seria. Un matematico o un fisico per definizione basano il proprio lavoro sull’esperienza rispettando una serie di procedure e controlli, comunicabili ed empirici. Hanno poco a che fare con l’immaginazione o le influenze culturali.

Ciò non toglie che la cura robotica dei dettagli, l’idea geniale, la stranezza interpretativa, hanno a che fare con la psicologia del singolo che del team a lavoro su mega progetti (vedi La solitudine è fuori moda). In fondo, il mondo impariamo a conoscerlo tramite modelli cognitivi che, seppure regolati dall’esperienza, rievocano le allucinazioni degli psicotici!

Vale la pena rileggersi le frasi di Galileo Galilei nel suo Il Saggiatore: […] forse stima che la filosofia sia un libro e una fantasia d’un uomo, come l’Iliade e l’Orlando furioso, libri ne’ quali la meno importante cosa è che quello che vi è scritto sia vero. Signor Sarsi, la cosa non istà così. La filosofia è scritta in questo grandissimo libro che continuamente ci sta aperto innanzi agli occhi (io dico l’universo), ma non si può intendere se prima non s’impara a intender la lingua, e conoscer i caratteri, ne’ quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e i caratteri son triangoli, cerchi, ed altre figure geometriche, senza i quali mezi è impossibile a intenderne umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro laberinto.

Un mondo scritto in triangoli, cerchi e altre figure geometriche. Se la psicofarmacologia fosse stata inventata all’epoca del Galilei, gli inquisitori avrebbero somministrato una terapia farmacologica antipsicotica. Sarebbe stato interessante osservarne gli effetti. Sospetto che ci sarebbe stata una remissione dei sintomi allucinogeni (le figure geomentriche etc.), cioè dello stile embodied di Galileo.  Sarebbe stata una conferma del lavoro sperimentale nella ricerca che vi ho esposto e una grave perdita per la nascente scienza moderna.

update: questo articolo partecipa al Carnevale della Chimica, ospitato dal bravo Gianluigi Filippelli sul suo blog Dropsea.

link a Dropsea

ResearchBlogging.orgHAY, D., WILLIAMS, D., STAHL, D., & WINGATE, R. (2013). Using Drawings of the Brain Cell to Exhibit Expertise in Neuroscience: Exploring the Boundaries of Experimental Culture Science Education, 97 (3), 468-491 DOI: 10.1002/sce.21055

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Un pensiero su “Disegna un neurone

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