I Neuroni Specchio, la base della nostra empatia

Giacomo Rizzolatti è un neuroscienziato italiano di fama mondiale, noto soprattutto per la scoperta, negli anni Novanta, dei cosiddetti Neuroni Specchio, neuroni che si attivano sia compiendo un'azione che osservandola, un concetto divenuto poi fondamentale per comprendere i concetti di empatia e apprendimento. 

Professore Emerito di Fisiologia Umana all'Università di Parma, dirige il Dipartimento di Neuroscienze ed è ricercatore di spicco al Consiglio Nazionale delle Ricerche. Ha ricevuto numerosi premi internazionali, tra cui il Brain Prize e il Premio Feltrinelli per la medicina, ed appartiene alle più prestigiose accademie scientifiche, come l'Accademia dei Lincei e la Royal Society. 

I Neuroni Specchio

Negli anni novanta, lei e il suo gruppo di ricerca stavate studiando l'area cerebrale F5 nelle scimmie, osservandone il movimento in condizioni etologiche.  Come sono stati scoperti i Neuroni Specchio e cosa sono? 

«Originariamente li abbiamo scoperti proprio nelle aree motorie della scimmia: essi si attivavano sia quando la scimmia compiva un'azione (e qui non è una sorpresa perché parliamo di neuroni di un'area motoria), sia quando la scimmia osservava la stessa azione compiuta dallo sperimentatore.

Non le posso dire la sorpresa! Ci chiedevamo: come mai un neurone motorio risponde quando vede un altro fare qualcosa? Non è un neurone visivo!

Eppure, in onestà, per molto tempo ho avuto molta paura che fosse un artefatto. Abbiamo fatto tanti esperimenti per arrivare alla conclusione che fosse poi tutto vero.

Questi neuroni sparano due volte, sia quando uno fa che quando uno vede. Sparano è il termine tecnico che sta a significare il fatto che si attivano. Il problema fu capire se questo avvenisse solo nelle scimmie o fosse vero anche nell'uomo. A quei tempi alcuni psicologi erano scettici a riguardo, affermando che questo comportamento fosse prerogativa soltanto della scimmia: figurati se l'uomo ha questo meccanismo, noi siamo molto più complicati! ...Erano le loro parole.

Invece, usando le tecniche neuroradiologiche come la PET (Tomografia ad emissione di positroni) e la RM (Risonanza magnetica) abbiamo scoperto questo meccanismo anche nell'essere umano.»

Come è avvenuta la ricerca? Di quale strumentazione vi siete avvalsi?

«Abbiamo usato una tecnica da un certo punto di vista tradizionale, che si usa ancora, cioè la registrazione dei potenziali d'azione dei singoli neuroni. 

Semplificando, il linguaggio dei neuroni che noi scienziati registriamo è questo: il neurone parla facendo tac tac tac e questi tac tac tac aumentano di frequenza o diminuiscono. 

L’idea geniale che abbiamo avuto è stata quella di esaminare i neuroni non da un punto di vista semplicemente fisico (forza, velocità, cinematica, ecc..) ma da un punto di vista etologico: li abbiamo esaminati cioè mentre giocavamo con la scimmia. 

Se le porgo un oggetto o se glielo metto in bocca, cosa succede? E se glielo porto via? Queste erano le domande che ci ponevamo.

Abbiamo agito secondo quello che ho chiamato un metodo etologico e questo è stato molto produttivo perché ci ha permesso di scoprire anche altre cose, per esempio che i neuroni delle aree premotorie codificano lo scopo di un'azione più che il semplice movimento.

Ed ecco che siamo arrivati a quelli che abbiamo chiamato neuroni specchio o mirror neuron. 

Mirror neuron non è una snobberia ma un termine che abbiamo coniato parlando con molti studiosi non italiani e che abbiamo pubblicato su Brain, ecco perché usiamo in maniera intercambiabile i due termini.»

Qual è quindi il nesso tra i neuroni specchio e il concetto di empatia, ossia del capire gli altri? 

«In genere il termine empatia io lo utilizzo in maniera molto precisa.

Esistono due tipi di empatia: l'empatia cognitiva e l'empatia affettiva. L'empatia cognitiva è quel concetto per il quale io entro nella mente dell’altro e capisco che cosa sta facendo; l’empatia affettiva, che è quella che forse interessa più la gente, è quella per cui io percepisco che l’altro ha una certa emozione e la sento anch'io. 

Un concetto importante per il pubblico che ci ascolta è che il concetto di empatia non è equivalente all’essere buoni o compassionevoli ma corrisponde al capire l'altro, quindi anche essere una carogna e fare delle cose brutte rientra nel campo. L'empatia è solo capire cosa fa l'altro, cosa c'è dentro la sua mente.» 

Esiste anche la cosiddetta empatia nera, è vero? 

«Qui mi preme citare un lavoro fatto a Chicago, che d'altronde ha conseguenze molto logiche. 

Pensi ad un sadico: esso deve capire bene quello che succede nell'altro, non farebbe mai il sadico qualora non capisca niente di ciò che prova l’altro. Esso sente che l'altro prova dolore e, siccome è fatto male, prova piacere invece che avere compassione.»

Le tecniche di brain imaging

Vi è stato, con l’arrivo delle tecniche di neuroimaging, un modo diverso di registrare l'attività neuronale rispetto a quella tradizionale, che vedeva le registrazioni fatte solo da una punta dell’elettrodo. Come le tecniche di brain imaging, come appunto la PET, hanno confermato l'esistenza dei Neuroni Specchio? 

«In quegli anni (stiamo parlando dell'inizio del secolo), a Parma non c'era un centro di neuroimaging avanzato e allora abbiamo chiesto aiuto all’Ospedale San Raffaele, il cui direttore allora era Ferruccio Fazio, chiedendo ospitalità per condurre alcuni esperimenti. 

Abbiamo messo gli studenti nello scanner e poi compivamo dei movimenti di fronte ad essi.

Quello era un periodo storico molto particolare, il periodo in cui la gente aveva una gran paura della radioattività.

I nostri studenti si chiedevano se questa sostanza radioattiva non facesse poi venire un tumore. 

L’esperimento di cui stiamo parlando era eseguito con la tecnica della PET, in cui si inietta una piccola dose di sostanza radioattiva e poi si riesce a capire che cosa succede attraverso dei detector messi sulla testa. Nonostante avessimo assicurato ai nostri studenti che si trattasse di dosi molto basse e non sarebbe successo niente, c'era parecchia paura.

Poi comparve la tecnica della RM (risonanza magnetica funzionale) che si basava non sulla radioattività ma su dei principi fisici e lì ci fu un boom di esperimenti sui Mirror, che d’altronde erano molto facili da eseguire in quanto consistevano nel far vedere dei movimenti.

Nel ‘17 o ‘18 hanno scritto delle rassegne basate su più di 100 esperimenti che mostravano vari aspetti del sistema mirror.»

Anche le tecniche della brain imaging presentavano dei limiti per quanto riguarda gli artefatti.  Come si poteva escludere l'artefatto dalla ricerca?

«Non so se lei ha mai fatto una risonanza. Il medico, il neurologo o il radiologo di turno spesso dicono al paziente: stai fermo, non muoverti! Quindi la persona sta immobile e così si argina il problema degli artefatti. 

Però c'è una cosa più profonda ed importante. 

Se io dico che quest'area qui, vista con la risonanza, si attiva perché provo dolore, siamo sicuri che quella è l'area principale e non quella più superficiale che io riesco a vedere?

Può darsi che il dolore sia dovuto all'attività di quattro aree, di cui io ne vedo una e non è la più importante. 

Qui si inserisce un altro tassello molto importante: abbiamo avuto la fortuna di collaborare con l’Ospedale Niguarda di Milano ove c'è un laboratorio per la cura chirurgica delle epilessie. Di solito il malato epilettico viene curato con successo con l’impiego di ottimi farmaci. Purtroppo c'è una piccola percentuale di soggetti farmaco resistente. 

In Francia e poi in Italia hanno inventato delle tecniche per asportare il focolaio epilettico e guarire in questa maniera il paziente. 

Come si fa a trovare il focolaio epilettico? Non è facile. C'è tutta una tecnologia studiata, in parte in Francia, in parte da noi, per cui si inserisce un elettrodo nel cervello del paziente. 

Prima di questo si fanno radiografia e angiografia, insomma si fanno tutta una serie di prove per essere sicuri che gli elettrodi inseriti non possano fare male al paziente. 

Successivamente si chiude il tutto, il paziente si trattiene una settimana in ospedale e la sua attività neuronale viene registrata giorno e notte dal punto di vista elettroencefalografico, sia grazie a questi elettrodi inseriti nella testa, che mediante una telecamera. Questo viene fatto poiché purtroppo nell'epilessia spesso gli attacchi sono notturni, quindi non si può osservare l’attività cerebrale solo per poche ore al giorno. Si registra l’attività neuronale per una settimana circa. Dopo una settimana i dati dicono che il focolaio epilettico è posto nel lobo temporale. A questo punto il chirurgo sa esattamente dove operare per togliere il focolaio epilettico e l’intera apparecchiatura di elettrodi viene rimossa. La guarigione si attesta intorno al 95-98%. 

Questo ci è servito poi per dimostrare, attraverso un esperimento, ad esempio, l'esistenza del neurone specchio per il ridere. Abbiamo posizionato degli elettrodi in un'area cerebrale che si chiama cingolo, l’abbiamo stimolata e il paziente rideva. Io ho dei filmati molto belli che spesso mostro, in cui c'è un ragazzo veramente intelligente che dice: Professore io rido, ma non sono mica io! Qualcuno dentro di me mi fa ridere. 

Ed era effettivamente così, perché lui non aveva nessuna ragione di ridere. Era lì in clinica, in attesa di essere operato. E invece, siccome veniva stimolata questa parte del cingolo che è il centro del riso, lui doveva ridere, era costretto. E poi, insieme a Fausto Caruana, uno dei miei collaboratori, gli abbiamo presentato dei filmati in cui c'era un giovane che rideva o piangeva, e si manifestava proprio l'effetto mirror.» 

A cosa è deputata esattamente l'area del cingolo? 

«L'area del cingolo non è un'area, ma un intero lobo. E la parte anteriore, quella che provoca il ridere. Un'altra area di esso invece serve a far compiere dei movimenti. 

Qual è la funzione del lobo parietale? Non c'è una funzione, ce ne sono tante di funzioni. Anzi, lo studio che facciamo al Niguarda, è proprio quello di poterlo parcellare in diverse parti. 

E gli anatomici l'hanno fatto prima di noi.» 

In uno dei suoi video raccontava che in laboratorio, ad un paziente, era stata stimolata una parte dell’area del cingolo (probabilmente dedita alla fuga), e che il ragazzo aveva cominciato a dire che doveva scappare, pur non avendo alcun motivo reale per farlo... 

«Ha toccato un punto molto interessante: I must be going, diceva questo paziente, prese e se ne andò. 

Si alzò effettivamente dal letto, il medico dovette trattenerlo, e si smise di stimolare, ovviamente. 

Questa è una cosa che, quando mostro nelle conferenze, piace moltissimo. 

Quell'area lì è stata studiata con la risonanza, c'è infatti una rassegna fatta da un bravo studioso canadese, che, un po' stupito, diceva: io quando studio con la risonanza quell'area, essa si attiva per molteplici motivazioni: il dolore, l'ansietà, alcuni certi test, eccetera. Ma che diavolo farà quest'area? 

La persona a cui viene stimolata l’area del cingolo ha pensieri ansiosi del tipo: non ne posso più, voglio andare via.» 

Ci spiega l'affascinante tecnica della motor imagery, spesso correlata allo sport, e il nesso con i Mirror Neuron? 

«Beh, questa è una tecnica molto vecchia, non è nostra. 

Pensate ad un atleta che fa salto in alto: prima di saltare, è lì, il pubblico dice: si concentra. In realtà, lui fa una ripetizione, dentro la sua mente, dei passi che dovrà fare. Quindi il concetto di motor imagery è la rappresentazione interna dei movimenti esterni.

Se io devo fare qualcosa, spesso, lo ripeto dentro di me e poi lo faccio. Gli sportivi lo conoscono molto bene.» 

Anche in questo caso professore, quando noi immaginiamo un'azione, si attivano i neuroni specchio, corretto? 

«Si attivano essenzialmente i neuroni motori, ma siccome i neuroni specchio sono motori, si attivano anche loro.» 

Le vitality form e le emozioni: qual è la differenza tra i due concetti e qual è il ruolo dell'insula? 

«Dunque, il concetto delle vitality form è stato introdotto da Daniel Stern, un psichiatra americano, per dire che quando uno compie un'azione, vi sono una forma e un contenuto. 

Ad esempio, se io voglio passare ad un compagno un pacchetto di cracker, lo posso fare in due modi: o gentilmente o in maniera più aggressiva. Se i nostri rapporti sono buoni, glielo porgerò gentilmente, se stiamo per litigare, quasi glielo tiro. Ecco, l'azione è sempre la stessa. 

Le vitality form sono proprio la maniera con cui è fatta l’azione. 

Questo aspetto è stato molto trascurato; lo stesso Daniel Stern, quando è venuto qui in Italia, si lamentava anche con me del fatto che i neuroscienziati non lo studiano. 

Noi abbiamo cominciato proprio con Daniel Stern con cui abbiamo fatto un esperimento.

Abbiamo visto che, mentre il contenuto dell'azione è codificato da un circuito, dal parietale al motorio, i vitality form sono tipicamente localizzati nell'insula, considerata l’hub, ossia il centro che determina le forme di vitalità. La differenza con l'emozione è colossale, perché io il vitality form lo posso fare. Insomma, se io e lei siamo in buoni rapporti, le porgo i cracker gentilmente, ma non è che in quel momento ho un'emozione particolare. 

L'emozione, come la definiamo noi, è una risposta a certi stimoli particolari che dura poco e ha una componente sia motoria che neurovegetativa, come la faccia che si arrabbia e così via.»

Ci sono quindi due modi per comprendere gli altri. Uno è capirli secondo la modalità tracciata dalla filosofia classica, quindi io capisco l’altro per una mia capacità di inferire ciò che avviene pur non avendo nulla dentro di me. La seconda modalità invece è capire l’altro from the inside, cioè capirlo perché so quello che fa e ciò che fa evoca in me lo stesso programma. 

Ci spiega queste due diverse modalità? 

«Il sistema più antico per capire l’altro è quello from the inside: esso è stato dimostrato col meccanismo mirror, nei topi, nei ratti, perfino nel pipistrello.

Esistono però delle azioni che noi non possiamo capire, ad esempio il volo dell'aeroplano o anche quello degli uccelli. Non sapendo volare devo determinare che cosa avviene utilizzando la logica. 

Anni fa abbiamo fatto un vero e proprio esperimento, con Buccino, su l'abbaiare del cane. 

Il cane è sicuramente un componente della famiglia molto amato: quando abbaia noi però, nonostante pensiamo di capire molto bene cosa ci vuole comunicare, non possedendo dentro di noi il meccanismo dell’abbaiare, possiamo solo inferire da ciò che vediamo (bocca che si apre e mostra i denti) il suo stato d’animo (rabbia).

Io stesso ero convinto che col cane, a differenza del volo degli uccelli, avessimo un rapporto più empatico, invece quando esso abbaia non sappiamo esattamente cosa succeda.» 

I Neuroni Specchio nella medicina

Qual è l’applicazione dei Neuroni Specchio nel campo della medicina (riabilitazione sportiva, ospedaliera, post ictus)?

«L’applicazione dei Mirror nel campo della riabilitazione sportiva è stata una nostra grande intuizione di inizio secolo. Abbiamo trovato un po' di difficoltà burocratiche ma questo ambito applicativo è cresciuto a tal punto che adesso è applicato in molti ospedali. 

Le spiego il principio, che è molto semplice: immagini che lei abbia avuto una frattura, motivo per cui tiene il braccio immobilizzato per 30 giorni; successivamente, quando la fasciatura viene tolta, il paziente ha difficoltà a muoversi e deve essere riabilitato per un po' di tempo. 

Perché avviene questo? 

Una volta si pensava che ciò fosse dovuto al fatto che perché i muscoli fossero diventati deboli, invece non si tratta solo di quello ma soprattutto di qualcosa che è accaduto nel nostro sistema nervoso.

Non avendo usato il braccio per parecchio tempo, i neuroni che controllano il movimento del braccio si sono come addormentati, impigriti. 

Se per tutto il periodo dell'immobilizzazione gli fai vedere i movimenti grazie al mirror mechanism, loro lavorano e non si addormentano e quando il gesso viene tolto il movimento è normale perché il programma motorio non si è mai addormentato, è sempre stato attivo grazie all'attivazione dei neuroni specchio. Guardi, le dico di più, il professor Roberto Gatti, responsabile del servizio di Fisioterapia e Riabilitazione in Humanitas, ha avuto un'idea molto buona: prima e durante le operazioni sulle anche, gli fa vedere filmati di chi cammina bene, così il programma motorio del camminare bene è lì, e sostituisce quello parassitario del camminare male.» 

I Mirror Neuron vengono utilizzati anche per le implicazioni del Parkinson, me lo conferma?

«Sì, soprattutto a Genova, attraverso il Mirror mechanism vengono trattati alcuni aspetti del Morbo di Parkinson, una malattia complessa che ha tante sfaccettature.

A me ha stupito l’applicazione del metodo Mirror sulla sclerosi multipla, malattia degenerativa dei nervi. Ultimamente sono moltissime le applicazioni, soprattutto in cliniche neurologiche per la cura delle patologie nervose.» 

I neuroni specchio si possono allenare quindi? 

«Sì, assolutamente. Esiste un lavoro molto bello fatto a Roma sui giocatori di pallacanestro. 

Essi tirano il pallone e questo deve andare dentro il cesto. Non appena il giocatore fa il gesto di tirare la palla nel canestro le luci si spengono e diventa buio.

Dopodiché gli si chiede se ha fatto canestro o meno. A questo punto la differenza è abissale tra chi ha visto l’azione ma non l’ha fatta e chi invece l’ha fatta. Quindi, in parole semplici, se tu hai pratica dell'azione e la vedi fare, sarai poi anche in grado di riconoscerla.

I super campioni di pallacanestro, al 90% danno la risposta giusta, al contrario dei giornalisti che, seppure vedono moltissime partite, danno la risposta errata poiché non sono dei giocatori e non possiedono quindi il programma motorio al loro interno.» 

Cover Foto di Andre Mouton su Unsplash.