Un albero che cade produce un suono se non c’è nessuno abbastanza vicino da poterlo udire?


(George Berkeley)

La questione proposta dal filosofo irlandese mi offre l’occasione di affermare che, di certo, non poter udire il suono dell’albero caduto ci priverà di un prezioso gettone da inserire in una giostra tanto affascinante quanto complessa:

quella dell’elaborazione delle informazioni sensoriali atte all’apprendimento ed al controllo motorio.

Con la lettura di questo articolo cercherò di esporre come l’elaborazione delle informazioni sensoriali:

  • Incidono sulle rappresentazioni neurali del nostro corpo e dell’ambiente
  • Facilitano il raggiungimento degli obiettivi motori tramite modelli diretti o indiretti
  • Siano cruciali per il percorso di apprendimento e ri-apprendimento motorio

Per informazione sensoriale si intende l’attività nervosa che prende origine dalla stimolazione di cellule recettoriali disposte in particolari sedi corporee.

Le sensazioni sono il risultato finale indotto dall’attività di questi recettori e sono quelle che vengono comunemente riassunte come i “5 sensi”: tatto, gusto, vista, udito e olfatto.

Il quintetto che, già qualche tempo fa, attraeva l’interesse di Aristotele.

Tuttavia, esistono altre modalità sensoriali essenziali per le funzioni dell’organismo: le sensazioni somatiche della propriocezione (postura e movimento del proprio corpo), del dolore, del prurito e della temperatura corporea; le sensazioni viscerali (sia consce che inconsce) che sono necessarie per l’omeostasi e infine le sensazioni vestibolari dell’equilibrio (la posizione del corpo all’interno del campo gravitazionale) e del movimento del capo.

Il compito di ogni sistema sensoriale, grazie allo straordinario compito di ogni singolo recettore, è quello di fornire una prima rappresentazione nervosa del mondo esterno.

Ogni recettore è in grado di tradurre l’energia offerta dall’ambiente in segnali elettrici che per il sistema nervoso vengono usati come vere e proprie fonti di informazioni.

Le informazioni che, inizialmente sono ad uno stadio relativamente semplice, vengono rese progressivamente più complesse per essere poi trasmesse a regioni del sistema nervoso centrale che si occupano dei processi cognitivi, tra cui quelli che regolano il movimento volontario.

Quindi l’informazione sensitiva necessaria per eseguire un’azione dipende dall’efficacia dell’interazione con i sistemi motori e quelli sensitivi.

Collaborazione che rende inseparabile l’azione dalla percezione (salvo i casi in cui la funzione sensitiva veicola puramente la pianificazione di un atto motorio).

Ai livelli più alti dell’interazione tra i 2 sistemi, i neuroni non si limitano a codificare le caratteristiche fisiche dello stimolo sensitivo, la forza e la direzione di un movimento, bensì codificano qualcosa di puramente astratto che mette insieme le caratteristiche dell’oggetto, o dell’ambiente in cui ci stiamo muovendo, con quelle del movimento da attuare per raggiungere l’obiettivo motorio usando dei modelli diretti o modelli indiretti (non trattati specificatamente nell’articolo)

È grazie a questo delicato passaggio che possiamo comprendere il ruolo fondamentale che possiede l’analisi delle informazioni sensoriali che sottendono al lavoro dei sistemi sensoriali.

  1. Fornire una prima rappresentazione nervosa del mondo esterno (che deve essere immagazzinata in memoria)
  2. Convogliare e favorire l’utilizzo dei modelli diretti o indiretti

Per esempio, prima di prendere in braccio vostro figlio, i neuroni si rappresentano una configurazione di come le vostre mani (e l’intero corpo) si deve organizzare per consentire una presa appropriata a sollevarlo in sicurezza.

Ogni movimento, come il gesto più naturale ed amorevole che esista, appare come un’azione meccanica semplice, tuttavia, i meccanismi nervosi a cui sottostanno sono incredibilmente complessi e richiedono una serie di tappe preparatorie prima di verificarsi (nella corteccia parietale e frontale, motoria e premotoria).

Per rendere precisi i movimenti volontari e per far sì che essi vengano eseguiti nella sequenza più idonea è necessario quindi un flusso continuo di informazioni tattili, visive e propriocettive.

Da dove provengono questi modelli?

È necessario precisare che le percezioni non sono affatto semplici copie del mondo che ci circonda ma bensì il risultato di astrazioni che ci forniscono le sensazioni quindi da non confondere con la realtà.

Il sistema nervoso centrale, dopo aver analizzato le diverse caratteristiche degli eventi fisici che hanno luogo nell’ambiente esterno, se ne costruisce una sua rappresentazione interna.

La forma e le caratteristiche della superficie di un oggetto, insieme al movimento che possiamo attuare su di esso, sono tutti dati analizzati simultaneamente, ma separatamente, sulla base di regole intrinseche al nostro cervello.

I risultati di queste analisi vengono poi integrati in un’esperienza cosciente.

Il complesso passaggio tra analisi sensoriale e realizzazione dell’esperienza cosciente viene nominato “problema del collegamento” e, insieme alla modalità in cui l’esperienza cosciente emerge dall’attenzione selettiva che il sistema nervoso centrale presta alle informazioni sensoriali che riceve, sono due dei più importanti problemi delle neuroscienze cognitive.

I recettori di ogni sistema sensoriale sono sensibili a particolari tipi di energia fisica quali la luce, la pressione, il suono o l’odore di una sostanza chimica e di esse analizzano dapprima le informazioni inerenti allo stimolo stesso, scomponendolo in componenti elementari.

Un recettore retinico viene eccitato dalla luce e risponde con un particolare tipo di scarica atta a rappresentare alcune proprietà dell’immagine, per esempio.

Ogni sistema sensoriale ottiene informazioni in modo analogo e le ritrasmette attraverso vie formate da una serie di cellule fino a regioni specifiche della corteccia cerebrale (unimodali) per poi eseguire un’elaborazione di livello superiore grazie all’intervento di aree cerebrali associative (polimodali), creando così:

  • Una rappresentazione dello spazio personale
  • Una rappresentazione dello spazio extra personale
  • Una mappa della superficie recettiva per ciascuna delle modalità somatosensitive

Ecco l’homunculus sensitivo e quello motorio, o meglio 2 delle rappresentazioni elaborate dal SNC in base all’attività recettoriale e motoria delle varie porzioni corporee.

È inevitabile notare la sproporzione presente sia a livello sensitivo che motorio.

Tuttavia, è una fortuna possedere delle mani altamente sensibili quanto precise ed accurate nei movimenti di quanto lo siano i gomiti.

Il nostro corpo è immerso, da quando nasciamo, 24 ore su 24 nel mondo esterno, creando infinite relazioni con esso.

Questo spiega sia come la rappresentazione neurale della superficie corporea sia l’esempio più semplice di rappresentazione interna,

sia il motivo per cui la sua analisi deriva dalla grande mole di ricerche sul tatto e la propriocezione

Il tatto fornisce informazioni sulla proprietà degli oggetti, quali la loro forma, le caratteristiche della loro superficie e la loro consistenza;

ma indirettamente fornisce le informazioni al SNC di quale parte del nostro corpo sia più congrua all’analisi sensitiva di un oggetto.

 La propriocezione, invece, fornisce informazioni sulla posizione statica e il movimento di ogni segmento del nostro corpo.

Prima di porre un accento sul tatto vorrei aprire una piccola parentesi sul sistema somatosensitivo

Il sistema somatosensitivo svolge 3 funzioni principali:

  1. La propriocezione
  2. L’esterocezione
  3. L’enterocezione

La propriocezione

La propriocezione concerne il senso di sé (dal latino proprius) ed è il frutto del lavoro dei recettori muscolo scheletrici, delle capsule articolari e della cute.

Essi ci mettono in condizione di avere la consapevolezza della postura e dei movimenti del nostro corpo, nonché dei 4 arti e del capo.

È possibile muovere le parti del corpo senza l’intervento specifico di questi recettori?

Assolutamente sì, tuttavia, i movimenti che in questi casi vengono eseguiti risultano maldestri, scarsamente coordinati e inadeguati all’esecuzione di compiti motori complessi.

L’esterocezione

L’esterocezione è il senso di interazione diretta con il mondo esterno quando questo entra in contatto con il corpo.

È il traduttore di energia fisica in rappresentazioni mentali numero 1.

La principale modalità dell’esterocezione è il senso del tatto, che comprende le sensazioni di contatto, pressione, strofinamento, movimento e vibrazione, e viene usato per l’identificazione degli oggetti.

Alcune sensazioni di tatto richiedono una componente motoria attiva, come avviene nello strofinamento, nella percussione, nell’atto dell’afferrare o quando si esercita una pressione, attraverso la quale una parte del corpo viene mossa contro una superficie o un altro oggetto.

L’esterocezione comprende anche i sensi termici e dolorifici

L’enterocezione

L’enterocezione concerne il senso delle condizioni funzionali dei principali sistemi dell’organismo e del suo stato interno.

Anche se la maggior parte degli eventi registrati dai recettori dei visceri non diventa sensazione cosciente, le informazioni trasmesse da questi recettori sono di importanza fondamentale per la regolazione delle funzioni del sistema nervoso autonomo che si traduce nel controllo del sistema cardiovascolare, respiratorio, digerente e renale.

Gli enterocettori sono in gran parte chemiocettori che monitorano le condizioni funzionali dei vari organi attraverso indicatori come i gas del sangue e il pH.

Il Tatto

Solo l’Uomo è riuscito a imporre il suo sigillo sulla natura; e vi è riuscito, principalmente ed essenzialmente, grazie alla sua mano.

E, passo a passo, mentre si sviluppava la mano, anche il cervello si sviluppava

(Friedrich Engels)

La mano è una delle più grandi creazioni dell’evoluzione:

Oggi giorno è facile ammirare una persona non vedente leggere in Braille centinaia di parole al minuto.

Ho l’immenso onore di poter lavorare con loro e vederli eseguire gesti sportivi stupefacenti grazie alla capacità tattile di un livello superiore.

La capacità manipolativa è possibile grazie ad uno straordinario lavoro di squadra svolto dai meccanocettori:

  • Gruppi definiscono i confini degli oggetti
  • Gruppi definiscono le caratteristiche della superficie
  • Gruppi definiscono i parametri relativi alla movimentazione degli oggetti
  • Gruppi regolano la forza di presa adeguata per manipolare gli oggetti

Siamo in grado di riconoscere gli oggetti in mano, utilizzando solo il tatto.

Quando riceviamo con la mano un limone, lo riconosciamo istantaneamente senza bisogno di guardarlo per via della forma, delle dimensioni, del peso, dello spessore e delle caratteristiche della sua superficie.

Non abbiamo bisogno di pensare a tutte queste informazioni che ci vengono fornite dalle nostre dita per dedurre che l’oggetto che stiamo manipolando dev’essere una limone:

 le informazioni affluiscono in memoria e immediatamente vengono messe a confronto con il reparto “frutta” delle rappresentazioni inerenti e immagazzinate in precedenza.

Le vie somatosensitive del sistema nervoso centrale hanno il formidabile compito di integrare le informazioni provenienti da migliaia di sensori presenti nella mano e di trasformarle in un formato che possa condurre un processo cognitivo.

Le informazioni sensitive vengono estratte per essere utilizzate, oltre che dai processi cognitivi, anche per il controllo motorio e per tali fini vengono estratte informazioni di tipo diverso.

Per esempio, possiamo spostare la nostra attenzione dalla forma del limone alla sua posizione nella mano per modificarne la presa in modo tale da lanciarlo all’amico che ce lo ha chiesto per spremerlo.

Quest’attenzione selettiva verso aspetti diversi delle informazioni viene assicurata da meccanismi eseguiti dalla corteccia cerebrale.

Il sistema nervoso centrale, attraverso l’analisi dell’attività della popolazione di neuroni coinvolti costruisce una rappresentazione nervosa dell’oggetto e delle azioni della mano.

Le vie del sistema nervoso centrale che elaborano le informazioni trasmesse da questi meccanocettori svolgono quattro importanti funzioni.

1- Trasmettono le informazioni fornite dai recettori alle strutture dove risiedono i meccanismi cognitivi responsabili della percezione.

Le regioni somatiche particolarmente sensibili al tatto, come le mani, i piedi e la bocca, sono rappresentate a livello di ampie regioni del sistema nervoso centrale in funzioni dell’importanza delle informazioni tattili ritrasmesse da queste regioni.

2- Integrano informazioni che concernono le caratteristiche globale degli oggetti

In questo modo a livello delle aree somatosensitive corticali vengono rappresentate proprietà comuni a particolari classi di oggetti.

3- Regolano il flusso delle informazioni somatosensitive trasmesse dalla periferia.

Le fibre periferiche trasmettono in ogni momento più informazioni di quante possano essere elaborate; le vie del sistema nervoso centrale ovviano a questa difficoltà selezionando le informazioni da inviare alle strutture nervose preposte alla percezione e alla memoria.

Le informazioni provenienti dai recettori tattili vengono adattate cosicché il flusso di informazioni sensitive si basi sulle esperienze pregresse e agli scopi che ci si prefigge di raggiungere.

4- forniscono le informazioni necessarie per il controllo e la guida del movimento.

Le interazioni fra le aree sensitive e motorie della corteccia parietale e frontale forniscono i meccanismi nervosi attraverso i quali è possibile prevedere le conseguenze sensitive delle varie forme di comportamento motorio e apprendere nuove abilità motorie attraverso esperienze ripetute.

“Buon maestro è già quello che non lega, comprime o snatura l’anima dell’alunno”

(Arturo Graf)

Prima di concludere la trattazione sull’elaborazione delle informazioni sensoriali, trovo essenziale sottolineare che qualunque operatore della motricità, sia esso uno scienziato motorio o un fisioterapista, ha il dovere di applicare questi principi nei percorsi di apprendimento dei propri allievi o pazienti.

Le rappresentazioni neurali che ognuno di noi si porta dentro molte volte non sono ancora predisposte, o peggio corrotte da un evento traumatico, per affrontare le richieste motorie di un’esercitazione di diversa natura.

Diventa quindi indispensabile l’elevata competenza del professionista per costruire un percorso di apprendimento motorio che si adatti al repertorio motorio relazionato al bagaglio sensitivo di ogni allievo.

Accompagnare un allievo verso una nuova competenza motoria vuol dire, anche, mettere in crisi le rappresentazioni neurali del suo corpo e quelle dell’ambiente dove ha vissuto le sue esperienza percettive.

Operare su delle rappresentazioni neurali non ancora pronte per un obiettivo motorio, o corrotte da esperienze di carattere traumatico, vuol dire ritrovarsi a lavorare con un allievo o un paziente che, inizialmente, troverà delle incongruenze tra le sue attuali analisi sensoriali e feedback dei compiti motori proposti.

Mai come in queste situazioni, il professionista è dovuto:

  • A fornire input e feedback adeguati alla situazione, creando sempre più congruenza tra le capacità attuali e la risoluzione de compito.
  • A Mettere da parte l’egocentrismo professionale e le aspettative che solitamente ci si prefissa, riguardo le tempistiche di apprendimento dei nostri allievi, rispettando quelle che sono le possibilità cognitive di ogni discente , al fine di permettere al SNC di adattare le rappresentazioni neurali per fronteggiare il compito motorio, creando sempre più congruenza tra le capacità motorie e i compiti assegnati, al fine di ottenere l’adeguata prestazione che, inizialmente, risulterà disomogenea e incoerente.