Cervello : dimensioni e forma

"È abbastanza chiaro che la struttura del cervello è in definitiva governata dalla selezione naturale" esordisce il neuroscienziato Samuel Wang dell'Università di Princeton. La sua squadra ha lavorato a lungo nel determinare quale percentuale del volume totale del cervello occupassero le diverse regioni cerebrali nelle differenti specie. Questa analisi, battezzata "cerebrotype", potrebbe far luce sull'evoluzione del cervello e la relazione tra le specie.

Wang e i colleghi hanno scoperto che all'interno di un particolare gruppo, come i toporagni degli alberi o le scimmie del vecchio continente, le differenze relative di dimensioni tra le varie parti del cervello sembrano rimanere pressoché costanti, malgrado le enormi differenze di dimensioni del cervello. Ma, tra i vari gruppi, c'è un'enorme differenza nell'architettura cerebrale.

Il cerebrotype è un potente mezzo di definizione della biologia di un animale, commenta Wang. "Se mi dai in mano una lista di numeri [corrispondenti al cerebrotype], posso dirti di che tipo di animale si tratta". Egli crede inoltre che possa essere utilizzato per definire le relazioni tra le specie.

"È quasi d'obbligo che un primate di piccole dimensioni abbia una struttura cerebrale simile a quella di un suo fratello di dimensioni maggiori" sostiene Jon Kaas, psicologo all'Università di Vanderbilt.

Un cambiamento nel cerebrotype spesso accompagna - o forse addirittura definisce - l'evoluzione di un nuovo gruppo. Per esempio il passaggio evoluzionistico dai primitivi lemuri alle scimmie più recenti e all'uomo si rispecchia nell'aumento relativo delle dimensioni della neocorteccia.

La neocorteccia, la regione del cervello evolutasi più di recente, si occupa di tutto ciò che riguarda l'intelligenza: apprendimento, linguaggio, e realizzazione del senso delle cose. Esso occupa circa l'80% del cervello umano, ma meno del 60% di quello delle scimmie del nuovo continente. I ricercatori credono che questo potrebbe riflettere un adattamento alla vita di gruppo con complesse interazioni sociali.

Wang e i propri colleghi hanno ritrovato alcune similitudini tra specie lontanamente in relazione tra loro. Pipistrelli e delfini, che si muovono utilizzando l'ecolocazione, hanno entrambi un cervelletto di grandi dimensioni - una struttura pensata per coordinare gli imput sensori con i movimenti dei muscoli. Allo stesso modo i pesci possono emanare scariche elettriche ed individuarne i riflessi.

Ma questa potrebbe rivelarsi più che una nuova tecnica capace di mettere d'accordo i ricercatori a lungo in disaccordo sulla storia evoluzionistica delle specie.

Robert Barton, un antropologo all'università di Durham, nel Regno Unito, utilizzando una tecnica differente per paragonare le aree cerebrali, trae conclusioni molto simili a quelle di Wang e i suoi colleghi.

Per esempio la squadra di Wang ha notato che il cervelletto occupa in molte specie una porzione più o meno costante del volume del cervello, sostenendo che si tratta di una prova che le sue funzioni sono indipendenti da ciò che accade nel resto del cervello. "sarei pronto a sostenere che la dimensione del cervelletto rimane costante tra le specie", afferma Burton.

"Se una struttura [la neocorteccia] si è fortemente espansa, allora le altre strutture che non hanno seguito questa strada, si ritroveranno ad occupare una porzione minore". Il fatto che questo non accada per il cervelletto, dice Barton, mostra che anch'esso è cresciuto nei primati insieme alla neocorteccia. Barton crede che l'utilizzo della proporzione come misura dell'architettura del cervello non sia in grado di descrivere adeguatamente la variazione delle diverse regioni di un cervello rispetto ad un altro.

Charles Stevens, del Salk Institute a La Jolla, in California, ha operato un approccio ancora differente, sostenendo che il numero di cellule può essere un indice più affidabile del calcolo del volume delle differenti regioni cerebrali. "Il nostro cervello non è diverso da quello dei topi, ma noi ne abbiamo molto di più".

Stevens ha contato le cellule in due regioni della corteccia cerebrale: il nucleo genicolato laterale (LGN), una delle prime destinazioni dei segnali nervosi provenienti dalla retina, e la corteccia visiva primaria, la successiva porta per i messaggi dell'LGN.

Egli ha trovato che, per quanto riguarda i primati, il numero di cellule nella corteccia visiva primaria è proporzionale al numero di cellule nell'LGN elevato a potenza di 1,5. Così un essere umano utilizza, per elaborare un'informazione da ogni neurone LGN, un numero di neuroni quattro volte superiore ad un tarsier, un piccolo primate asiatico.

Stevens suggerisce che animali di più grandi dimensioni e con occhi più grandi hanno bisogno, in proporzione, di un maggior numero di cellule corticali per elaborare le informazioni ricevute senza sacrificare il dettaglio delle immagini.

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