Motricità

I movimenti  implicano complessi coordinamenti muscolari e della statica del corpo: verso la fine dell'Ottocento, i fisiologi hanno cercato di scomporli nelle loro diverse componenti utilizzando una recente scoperta, la fotografia. L'immagine qui sotto ci mostra i movimenti di un uomo che corre e che nei due fotogrammi superiori indossa una tuta nera con strisce bianche. A quell'epoca erano già stati delineati alcuni aspetti di base del movimento, ad esempio si sapeva che i muscoli si contraevano in seguito agli impulsi nervosi. 

Un muscolo è fatto di fibre muscolari: ad ogni fibra muscolare arriva una minuscola fibra nervosa attraverso cui vengono inviati comandi motori. La fibra nervosa, attraverso uno stimolo elettrico, fa contrarre le diverse fibre che formano il muscolo e in questo modo si può realizzare un movimento. I muscoli, però, sono in uno stato di "tono" continuo: anche quando non stiamo in piedi o flettiamo il braccio, i muscoli sono un pò "tesi". Il loro tono deriva da informazioni che provengono da organelli situati nei tendini e che informano il midollo spinale dello stato di tensione muscolare: se questo è insufficiente, i neuroni motori eccitano il muscolo attraverso un meccanismo automatico. Quando invece decidiamo di contrarre un muscolo, ad esempio il bicipite, l'ordine arriva dalla corteccia motoria o di Rolando, un anatomista italiano.

La corteccia motoria è situata nel lobo frontale, anteriormente alla scissura centrale. Dietro alla corteccia motoria "primaria" è situata la corteccia sensoriale, dove pervengono le sensazioni tattili dai vari territori corporei. Ai movimenti contribuiscono altre due aree corticali, la corteccia premotoria e quelle supplementare. La corteccia premotoria seleziona i movimenti in risposta a stimoli esterni, come ad esempio avviene quando ci si alza dal tavolo per aprire la porta in risposta al suono del campanello o quando si digitano dei comandi sul computer dopo aver letto la loro sequenza in un manuale. La corteccia supplementare seleziona invece i movimenti in risposta a stimoli interni, come quando ci si alza dalla seggiola perché si sentono i muscoli irrigiditi o quando si digita un numero di telefono a memoria.

I neurofisiologi, hanno "mappato" la corteccia motoria: stimolandola con sottili elettrodi da cui veniva trasmessa una lievissima corrente elettrica, hanno individuato le corrispondenze tra le singole aree della corteccia motoria e i muscoli. Questi studi sono stati fatti per localizzare meglio le parti di corteccia da asportare nel caso di tumori o simili danni, in modo da provocare i minori danni possibili. Ne è risultata una mappa (parte inferiore della figura qui sotto) da cui è evidente che alcune parti del corpo sono controllate da un maggior numero di neuroni motori: mani e volto sono le parti privilegiate, compiono movimenti più raffinati, hanno bisogno di più neuroni motori.

La mappa della corteccia motoria prende il nome di "omuncolo", in quanto, come abbiamo detto, il rapporto tra neuroni e muscolatura è "distorto" a favore di alcune aree. Se dovessimo costruire una rappresentazione tridimensionale dell'omuncolo motorio sulla base dei neuroni che controllano i suoi muscoli avremmo una specie di caricatura simile a quella dell'immagine sottostante. Anche l'omuncolo sensoriale (mappato attraverso la registrazione dei neuroni che si attivano quando vengono stimolate le varie aree corporee, è distorto quanto l'omuncolo motorio.

L'omuncolo è la mappa del nostro corpo, stabilisce quali parti della corteccia motoria controllano i muscoli, ad esempio quelli di una mano e quali parti della corteccia sensoriale ricevono informazioni dalla periferia. Questa mappa, però, non è statica ma dinamica: il numero di neuroni che viene dedicato a una parte del corpo varia con l'uso di quella parte, se viene più usata, un maggior numero di neuroni recepiscono informazioni. Nella figura qui sotto si vede come in una scimmia che usi intensamente il dito medio della mano sinistra (col pallino rosso) si verifica un allargamento dell'area dell'omuncolo a lei corrispondente: l'area rossa della prima figura in alto a sinistra è molto più larga di quella che corrisponde alla mano destra non allenata o alle due mani passive. Anche nella specie umana l'estensione di un'area a livello dell'omuncolo rispecchia l'uso che si fa di un"territorio" periferico: ad esempio, la mano di un pianista è molto più vasta di quella di una persona che la utilizza in modo meno sofisticato.

Per realizzare un movimento, la corteccia motoria primaria riceve informazioni dalle aree della corteccia premotoria e supplementare e invia comandi ai muscoli. I comandi passano attraverso il tronco dell'encefalo e il midollo spinale e raggiungono i muscoli attraverso i nervi motori. Affinché un comando motorio sia realizzato in modo ottimale, esso viene "modulato" attraverso i gangli della base e il cervelletto: in questo modo il movimento è fluido e preciso, non a scatti, tremolante o impreciso. La maggior parte dei movimenti usuali dipendono da schemi o memorie motorie che sono state selezionate con l'esperienza.

La realizzazione di movimenti velocissimi, come la battuta di un tennista, dipende da "schemi" che vengono acquisiti con l'esperienza. Questi schemi vengono eseguiti  dal cervello ma i loro tempi di esecuzione sono così rapidi che è impossibile correggerli, una volta "lanciati": gli schemi, quindi, devono essere perfezionati prima del loro uso e sono il prodotto di una selezione: per questo si chiamano "macchine di Darwin". La selezione avviene in questo modo: una sequenza di movimenti può essere paragonata alla serie di carrozze che compongono un treno in cui ogni carrozza, con le sue particolarità, rappresenta una componente del movimento. Ogni componente può consistere in un insieme di neuroni che, con la loro attività, mettono i azione una serie di muscoli responsabili d una parte della sequenza di movimenti. Immaginiamo che i treni siano allineati in parallelo in una stazione, ognuno con la sua sequenza di carrozze (istruzioni per i movimenti). Immaginiamo ora che questi treni possano duplicarsi in modo che i treni “migliori” o più adatti a realizzare la sequenza di movimenti vengano ripetuti su vari binari (schema qui sotto): questo meccanismo ripetitivo porterà, prova dopo prova, a selezionare un insieme di treni-duplicati che potranno essere lanciati simultaneamente verso l’uscita della stazione prevalendo sui treni meno “adatti”. Se a i treni sostituiamo circuiti neurali che codifichino identiche sequenze, potremmo spiegarci come la l’entrata in funzione simultanea di vari circuiti possa realizzare un movimento molto preciso e rapido.

Gli schemi motori dei movimenti usuali dipendono, oltre che dal cervelletto, dall'azione dei gangli o nuclei della base di cui fa parte il complesso dello striato. I gangli della base, nella profondità del cervello, organizzano memorie ripetitive (camminare, afferrare oggetti, eseguire la battuta o un rovescio a tennis ecc.). Grazie a loro i movimenti sono fluidi, continui, precisi.

In questa immagine del cervello ottenuta tramite la TAC è possibile individuare i gangli della base che, a differenza dell'immagine precedente, non sono tridimensionali. I nuclei accumbens, putamen e globo pallido fanno parte dei gangli: per evidenziarli, sono stati cerchiati con una linea colorata nella parte sinistra del cervello. Gli occhi e il naso sono nella parte superiore dell'immagine.