Corteccia Cerebrale

La Corteccia cerebrale è la parte più esterna del cervello umano.

Con il concetto di corteccia celebrale ci si riferisce a quello strato esterno del cervello che, negli esseri umani e negli altri mammiferi, svolge un ruolo fondamentale nella consapevolezza di se stessi, nell’attenzione, nella coscienza e in quasi tutte le altre risposte automatiche che il cervello è in grado di attuare in seguito alla ricezione di stimoli esterni.

La corteccia celebrale umana, in particolare, ha uno spessore di circa 2/5 mm, è formata da neuroni in un numero diverso da soggetto a soggetto (variabile naturalmente in base all’età e alla fase di sviluppo della stessa), e svolge un ruolo chiave nello svolgimento dei meccanismi cognitivi dell’uomo, come appunto i pensieri, il linguaggio e l’apprendimento (dal punto di vista biologico strutturale, la corteccia appare come la parte più “rugosa” del cervello umano).

Anatomia del cervello umano e della corteccia: come si è evoluta nel tempo?

Nel corso del tempo il cervello dell’uomo, per l’effetto naturale dell’evoluzione, ha subito profonde modifiche, sia per quanto riguarda le dimensioni che per quanto concerne le complessità di funzionamento biologico.

Ma prima di esaminarne l’anatomia della corteccia celebrale è necessario conoscere le principali parti del cervello, in modo da capirne il funzionamento e la modalità risposta agli stimoli esterni.

È bene tenere conto, innanzitutto, che il cervello, dal punto di vista strutturale, può essere diviso in diverse parti: il mielencefalo, il metencefalo, il mesencefalo, il diencefalo e il telencefalo; ognuna delle quali è responsabile della risposta del cervello stesso agli stimoli esterni (il metencenfalo, ad esempio, costituito dal cervelletto e dal ponte, è il principale responsabile del controllo muscolare, e se danneggiato può dar luogo a problemi di coordinamento fisico, dell’equilibrio e dei movimenti).

• Il mesencenfalo presenta dei rigonfiamenti chiamati “collicoli”, le cui principali funzioni sono uditive e visive, con importanti funzioni a livello sensomotorio.;
• Il telencefalo, invece, può essere considerata la parte più sviluppata del cervello, perché è quella che adempie alle funzioni più importanti del corpo (e al contempo le più complesse), come l’apprendimento, il linguaggio e i movimenti corporei automatici (dal punto di vista strutturale, il telencefalo è caratterizzato da una profonda fessura, ed è diviso in due “emisferi celebrali”, caratterizzati dalla presenza di una sostanza bianca, da una “massa grigia” alla base e, infine, da una sostanza grigia che riveste gli emisferi: la c.d corteccia celebrale

Il cervello degli essere umani, come si nota, è il risultato di un’evoluzione complessa, che secondo alcuni eccelsi studiosi del settore può essere simbolicamente diviso in tre strati diversi, in grado di rappresentare il risultato della sua evoluzione naturale:

• il cervello di rettile;
• il cervello di mammifero;
• il cervello neo-mammifero.

Il cervello di rettile è responsabile dei processi che regolano il metabolismo corporeo, il funzionamento delle “ghiandole endocrine”, la pressione arteriosa e il battito cardiaco.

Il cervello di mammifero rappresenterebbe invece il centro “emozionale” dell’individuo, nel senso che è quello capace di controllare innanzitutto le sue emozioni e i suoi stati d’animo, ma anche l’alimentazione, lo stato di difesa e la fuga in caso di pericolo (il c.d sistema limbico).

Il cervello neo-mammifero, infine, secondo gli studiosi, sarebbe quella parte costituita dalla corteccia celebrale, che regola i processi mentali “superiori” dell’individuo (anche se gli studiosi la ritengono responsabile dello sviluppo di ulteriori qualità comportamentali, come ad esempio l’empatia e l’altruismo, ritenute regolate proprio dalla corteccia celebrale). Dopo aver esaminato la struttura, e la simbolica evoluzione naturale del cervello, è possibile esaminare le funzioni e l’anatomia della corteccia celebrale umana.

Qual è l’anatomia della corteccia celebrale? Cos’è e quali sono le funzioni?

Dal punto di vista anatomico, la corteccia celebrale umana si caratterizza per la presenza di “circonvoluzioni“, nel senso che è ripiegata su stessa allo scopo di contenere una superficie ampia, senza tuttavia aumentare il volume del cervello.

Le pieghe maggiormente profonde della corteccia celebrale umana vengono chiamate “scissure” e nel cervello degli umani ve ne sono ben quattro: due sono laterali e le altre due, invece, centrali. Attraverso queste scissure è possibile individuare a sua volta i lobi principali della corteccia, che in totale sono quattro:

– il lobo frontale;
– il lobo parietale;
– il lobo temporale;
– il lobo occipitale.

Come suddetto la corteccia ha uno spessore che varia dai 2 e ai 5 millimetri e rappresenta il 42% del cervello, ha un peso di circa 630 grammi ed è costituito da un numero variabile di neuroni (esemplificando si può dire circa 16 miliardi di neuroni e ben 300 “trilioni di sinapsi”).

La corteccia è caratterizzata da una struttura biologica complessa, perché presenta un’alternanza tra diverse e più o meno profonde pieghe, denominate tecnicamente solchi, “scissure”, o “creste”, chiamate anche “circonvoluzioni” o, nel linguaggio comune “giri”.

Il particolare assetto che presenta la corteccia è molto vantaggioso dal punto di vista biologico, perché ne rende possibile l’estensione all’interno del cranio senza al contempo renderla troppo ingombrante (questo significa che senza questa particolare struttura di alternanza “solchi-pieghe” la corteccia cerebrale sarebbe troppo voluminosa per stare nel cranio, perché richiederebbe più spazio di quello che, biologicamente, occupa realmente).

La sua estensione può essere riassunta sinteticamente in 1.200 cm quadrati per ogni emisfero e quindi, in totale, la sua estensione può superare, in base all’individuo e alla sua età, anche i “2.000 cm quadrati” (senza la sua caratteristica alternanza solchi-giri, come si può notare, il cranio non potrebbe mai contenere una così elevata estensione).

Gli studi effettuati dagli esperti nel settore scientifico, hanno evidenziato come, in base all’organizzazione cellulare della corteccia celebrare, è possibile distinguere ben tre tipologie di corteccia:

• la neocorteccia;
• la proisocorteccia;
• l’allocorteccia;

La “neocorteccia” è la tipologia di corteccia più evoluta dal punto di vista biologico (ma anche quella maggiormente presente a livello emisferico).

La sua struttura, in particolare, è connotata dalla presenza di alcune lamine (nello specifico di sei), chiamate anche “foglietti cellulari“.
Ognuna di queste lamine contiene un numero vario di neuroni, alcuni in minor numero e altri di un numero più rilevante, dovendosi fare una differenza sostanziale tra neuroni stellati e piramidali (la lamina IV, in particolare, consente alla corteccia celebrare di effettuare la connessione con il talamo), mentre l’insieme delle lamine V e VI comprendono un numero variabile di neuroni capaci di mettere in collegamento la corteccia cerebrale con la componente “sottocorticale” del cervello (nel senso che la lamina “V” stabilisce collegamenti con i “gangli della base”, con il c.d tronco “encefalico” e con il midollo spinale; permettendo così all’individuo di muoversi, camminare, correre e svolgere qualsiasi movimento).

La proisocorteccia costituisce invece la corteccia di “transizione” tra la neocorteccia e la periallocorteccia (si tratta di un sottotipo di “allocorteccia”, la cui struttura è costituita da un numero variabile di lamine cellulari, dalle tre alle sei).

L’allocorteccia, infine, può essere considerata la tipologia di corteccia cerebrale “filogeneticamente” più antica,la sua struttura biologica è normalmente costituita da 3/4 lamine cellulari, e a sua volta può essere distinta in tre diversi sottotipi:

– la paleocorteccia;
– l’archicorteccia;
– la periallocorteccia.

Ognuno di questi sottotipi è costituita da un numero variabile di lamine, la paleocorteccia è caratterizzata infatti da tre “lamine cellulari”, l’archicorteccia da quattro o cinque lamine e la periallocorteccia da tre. Come si nota, la corteccia celebrale è caratterizzata da una struttura complessa, che non può essere sinteticamente spiegata se non facendo riferimento a tutte le parti che la compongono ma soprattutto, come vedremo, alle connessioni che la stessa instaura con le altre parti del cervello, al fine di agevolare l’apprendimento del soggetto, permettergli di pensare, muoversi, riflettere, provare stati emotivi e compiere le normali attività quotidiane.

Cosa sono, esattamente, le connessioni sinaptiche della corteccia celebrale?

Per capire il funzionamento della corteccia celebrale bisogna tenere conto che i neuroni che la formano possono avere “connessioni” con altre strutture del cervello (ad esempio con il cervelletto e con il talamo), o con altre parti della corteccia stessa.
Molte stimolazioni sensoriali umane, come ad esempio il tatto, la vista e l’udito, arrivano alla corteccia celebrale attraverso differenti aree del “talamo” (e dunque non direttamente alla corteccia), mentre altre percezioni sensoriali, come ad esempio, l’olfatto, non sono mediate da altre aree del cervello ma arrivano alla corteccia in modo diretto, e cioè direttamente alla c.d corteccia olfattiva.

È possibile affermare, concludendo, che la stragrande maggioranza delle connessioni sinaptiche umane arrivano dalla corteccia stessa, mentre in una minoranza (non più del 25% delle connessioni), sono mediate da altre strutture del cervello (chiamate aree “subcorticali”), e non giungono dunque direttamente dalla corteccia celebrale ma da altre parti del cervello.

Qual è, esattamente, lo sviluppo della corteccia celebrale? E da dove ha origine?

L‘origine “embrionale” della corteccia celebrale deriva in particolare dal c.d prosencefalo, nei cui esseri umani rappresenta la struttura che origina il c.d diencefalo (il prosencefalo comincia a dividersi in “cervello e diencefalo” durante la quinta settimana di gravidanza, ovvero dopo la terza settimana dall’avvenuto concepimento, anche se la corteccia celebrale inizia a formarsi soltanto attorno alla settima/ottava settimana di gravidanza, nel periodo in cui cominciano a formarsi e delinearsi gli “emisferi celebrali”).

Durante lo sviluppo fetale, in particolare, cominciano a formarsi anche altre strutture nervose del cervello, come ad esempio “l’amigdala” (è bene tenere conto, infatti, che lo sviluppo della corteccia, che come si nota inizia immediatamente dopo le prime settimane di concepimento, dà luogo ad un processo complesso, che perdura per tutto il periodo prenatale).

La formazione della corteccia ha inizio in particolare con la c.d “gastrulazione“, che deve essere considerato come il processo iniziale capace di trasformare le cellule embrionali in una copia del corpo umano in miniatura, dando poi luogo alla nascita della c.d placca neurale (una sorta di “abbozzo” del sistema nervoso), che nel corso delle settimane di gravidanza si accresce formando diverse le regioni del cervello (durante questa fase di sviluppo si possono distinguere le tre aree fondamentali suddette: il “prosencefalo, il mesencefalo e il romboencefalo”).

La prima delle quali (il prosencefalo), dopo circa 4 settimane forma due aree diverse: la prima costituirà la corteccia celebrare, mentre la seconda formerà gradualmente dei gruppi di cellule che saranno separate strutturalmente da una sostanza di colore bianco, denominati “gangli della base”. Durante questa fase le cellule di queste aree del cervello si “riproducono” ad un ritmo piuttosto importante: si formano infatti più di 250.000 cellule ogni 60 secondi circa (quando il numero di queste cellule giungerà ad una certa “soglia”, le cellule del cervello cominceranno a distinguersi tra di loro e giungere, in questo modo, alla completa maturazione).

A questo punto una certa soglia di cellule migrerà per formare la c.d “materia grigia” della corteccia, i neuroni cominceranno a formarsi e inizierà quello che gli scienziati definiscono la c.d “arborizzazione della corteccia”, che continuerà anche dopo la nascita dell’individuo. Tenendo conto che tutte le aree della corteccia celebrare comunicano con altre parti del cervello attraverso delle connessioni “sinaptiche”, è possibile notare come il neonato, fin dai primi mesi di vita, abbia una corteccia celebrale caratterizzata da un numero di “connessioni” pari ad un adulto, ma dopo i due anni di età la corteccia comincia ad inspessirsi, con un conseguente aumento delle “connessioni” e del volume (l’aumento dello spessore della corteccia assume il volume di sei millimetri di sostanza grigia fino all’età di 12/13 anni circa, fino a ridimensionarsi intorno ai 16/17 anni di età, con la conseguente eliminazione di un numero variabile di “connessioni sinaptiche”). Durante questa fascia di età, in particolare, e cioè negli anni dell’adolescenza dell’individuo, quest’ultimo comincia ad assumere consapevolezza delle proprie attitudini e capacità, ed è proprio durante questo periodo che le “connessioni sinaptiche” instauratesi durante gli anni dell’infanzia si possono ridurre in modo rilevante, ovvero fino al 50%. Sulla base delle ricerche scientifiche condotte nel settore neurologico, che hanno messo in evidenza gli aumenti e le diminuzioni suddette delle connessioni sinaptiche, è stato possibile far luce sulle possibili dinamiche correlate allo sviluppo di patologie psichiatriche (come ad esempio la schizofrenia), mettendo in rilievo come, probabilmente, molte patologie mentali sono connesse ad eccessive eliminazioni biologiche delle connessioni sinaptiche durante il periodo dell’adolescenza, fattori che con molta probabilità hanno ridotto le funzioni della corteccia celebrale. Lo sviluppo della corteccia dunque, se da un lato inizia nel periodo immediatamente successivo alla formazione dell’embrione (nelle prime settimane di gestazione, dall’altro lato il suo spessore non resta inalterato nel corso degli anni), ma si modifica in base all’età e allo sviluppo dell’individuo (modificazioni, peraltro, che sono anche causa di variazioni emotive e dell’umore).

Qual è la funzione della corteccia celebrale?

La corteccia celebrare svolge un ruolo fondamentale su diversi fronti, non solo perché rappresenta il più importante centro di elaborazione delle informazioni presenti nel “sistema nervoso centrale”, ma anche e soprattutto perché gioca un ruolo fondamentale nell’esplicazione delle capacità cognitive del cervello (sotto quest’ultimo punto di vista, in particolare, la corteccia celebrare è la principale responsabile dei processi della memoria, dell’apprendimento, dell’esplicazione del linguaggio, della coscienza di se e degli altri e nell’attenzione, oltre a giocare un ruolo fondamentale nell’ambito delle “funzioni sensoriali”). Complessivamente, la corteccia, gioco un ruolo chiave nei seguenti processi cognitivi:

– sensoriali;
– di equilibrio;
– cognitivi.

Le funzioni sensoriali sono quelle legate agli organi di senso, ovvero all’olfatto, all’udito, alla vita e al gusto; mentre le funzioni cognitive sono quelle legate alle capacità di apprendimento e di concentrazione dell’individuo, svolgendo la corteccia celebrare un ruolo chiave nei processi relativi al linguaggio, al pensiero e alla coscienza, senza trascurare gli aspetti motori, ovvero quelli che vengono compiuti dal soggetto in modo automatico e sulla base di precisi stimoli nervosi alla corteccia celebrale (ad esempio camminare, voltarsi, correre e così via). Dal punto di vista funzionale, inoltre, la corteccia si può ripartire simbolicamente in tre parti fondamentali: la parte sensitiva, la parte motoria e la corteccia “associativa”. La corteccia sensitiva raggruppa tutte quelle aree del cervello immediatamente correlate alle funzioni sensoriali (ad esempio la vista e l’olfatto), e può essere idealmente suddivisa in diverse parti:

– l’area “somatosensoriale” e la corteccia parietale posteriore (responsabile del controllo dei sensi fondamentali, quali ad esempio il gusto, e le percezioni tattili, ad esempio il calore o il dolore);
– la corteccia visiva primaria (denominata anche “calcarina”) e la corteccia visiva secondaria (queste aree sono situate sul “lobo occipitale” e sono deputate alla vista, al riconoscimento e alla percezione dei colori);
– la corteccia uditiva “primaria e secondaria” (queste aree sono poste sul lobo temporale, e sono incaricate di controllare principalmente la percezione dei suoni);
– la corteccia olfattiva (quest’ultima è direttamente correlata al controllo e alla percezione dell’olfatto da parte del cervello).

La corteccia motoria, invece, raggruppa tutte quelle aree del cervello (e dunque della corteccia), deputate alla risposta dei movimenti corporei volontari (ad esempio il movimento delle mani, della testa e così via) che il soggetto riesce ad effettuare attraverso dei comandi alla corteccia celebrare, ottenendo una risposta immediata e automatica della stessa. La corteccia “associativa”, infine, raggruppa tutte le parti della corteccia che elaborano le informazioni ricevute e gestite dalla corteccia sensitiva, ed esemplificando comprende:

• la corteccia prefrontale
• l’area di Broca e l’area di Wernicke
• il lobulo “parietale” inferiore.
• le componenti “corticali” del sistema limbico (costituite “dall’ippocampo”, dal lobo “limbico”, dalla corteccia orbitofrontale, “piriforme ed entorinale”).

L’insieme di queste componenti della corteccia celebrale, presiedono alla corretta gestione delle informazioni (e dei comandi provenienti dall’esterno), permettono il consolidamento dei ricordi dell’individuo e dei pensieri (e dunque della memoria), permettono l’elaborazione e l’apprendimento di nuove informazioni (ad esempio lo studio o l’ascolto); il lobo limbico, in particolare, è coinvolto nei processi relativi alle emozioni, alle sensazioni emotive (ad esempio la “formazione” dei ricordi correlati agli eventi della vita, sia positivi che negativi). La corteccia entorinale, invece, è correlata alla formazione e al consolidamento della memoria del soggetto.

Quali sono le principali lesioni della corteccia celebrale?

Le problematiche legate alle lesioni della corteccia celebrale sono varie, e nella stragrande maggioranza dei casi danno luogo a difficoltà fisiche gravi (spesso capaci di compromettere le funzioni corporee in modo importante). Tra le lesioni più gravi, che possono danneggiare la corteccia celebrale vi sono in particolare le seguenti:

• la malattia di Lafora;
  – i tumori celebrali;
  – l’ictus;
  – i traumi cranici gravi (ad esempio provocati da forti urti);
  – il morbo di Alzheimer o le altre malattie “neurodegenerative”.

Le conseguenze derivanti da una lesione della corteccia sono altrettante varie, e molte delle quali possono compromettere in modo importante alcune funzioni naturali del cervello (l’emianopsia, ad esempio, comporta una riduzione grave del campo visivo). Altre conseguenze possono sinteticamente essere riassunte nelle seguenti:

• l’afasia di Broca (si produce a seguito di lesioni “dell’area di Broca”: l’area del cervello che gestisce il linguaggio);
• la prosopagnosia (una lesione che provoca l’incapacità di riconoscere i volti degli altri).
• l’afasia di “Wernicke” (si tratta di una lesione della zona celebrale di Wernicke, ovvero quella parte della corteccia celebrale relativa all’apprendimento e alla comunicazione del linguaggio umano).
• la sindrome di “Gerstmann” (una lesione che si manifesta con difficoltà a riconoscere oggetti, persone o forme, o che da luogo ad acalculia e agrafia, ovvero l’incapacità di effettuare calcoli o di scrivere i propri pensieri).