Geni, ambiente e cervello del bambino nell’evoluzione umana

All’ultimo Congresso Italiano di Pediatria, la lettura magistrale del prof. Martino Ruggieri, Ordinario di Pediatria e Direttore della Scuola di Specializzazione in Pediatria presso l’Università di Catania, è stato un affascinante viaggio a ritroso delle tappe che hanno caratterizzato l’evoluzione della nostra specie e in particolare del cervello del bambino

Articolo pubblicato su Pediatria numero 6 – 2022, pag. 21

Ben 3 milioni e 300.000 anni fa un bambino di circa due-tre anni d’età, appartenente alla specie del nostro antenato più antico, Australopithecus afarensis (un Ominino pre-umano), aveva un volume cerebrale di circa 275-340 cm3 : dopo circa 2 milioni di anni, le forme umane arcaiche di Homo e poi, più in là nel tempo, quelle di Homo sapiens presentavano un volume encefalico, alla stessa età, di circa 900 cm3. Come si è giunti a ciò? L’evoluzione, la crescita e la riorganizzazione del cervello e, specificamente, di alcune delle sue aree cerebrali (encefalizzazione), hanno fatto sì che, dalle scimmie arcaiche e dall’australopiteco, si potesse giungere sino alla nostra specie di Homo sapiens sapiens e alle sue raffinate capacità motorie, sensitive, di linguaggio, di pensiero e sociali. “I cervelli dei nostri primi antenati erano molto più elementari” ha raccontato Martino Ruggieri – mostrando un elegante esperimento recentemente condotto su organoidi cerebrali (mini-cervelli) modificati con geni di uomo arcaico vs. moderno – “erano semplici, più rotondeggianti, con un più ampio lobo occipitale e maggiore estensione delle regioni olfattive frontali”.

Il lento processo di evoluzione ha poi plasmato e riorganizzato le aree cerebrali così come le conosciamo oggi: aumentando le dimensioni di ciò che serviva di più alla nostra specie (es., aree visuo-spaziali parietali; di linguaggiotemporali; e di pensiero/astrazione frontali) a scapito di ciò che progressivamente serviva di meno (es., aree visive occipitali e sensitive olfattive). Una delle domande più importanti per la scienza che studia l’encefalo nell’evoluzione, la paleoneurobiologia, è se il cervello nella linea evolutiva umana si sia prima accresciuto e poi riorganizzato o viceversa, oppure se ciò sia avvenuto contemporaneamente: la risposta più attuale sembra essere che l’encefalizzazione sia avvenuta a fasi contemporanee di crescita e riorganizzazione secondo un meccanismo a mosaico. Il volume cerebrale è cresciuto e, mentre cresceva, i rapporti tra alcune aree cerebrali, cambiavano: l’area parietale si è progressivamente spostata più posteriormente (formando aree associative miste visive e spaziali più utili per le nuove capacità bipedi, di approvvigionamento del cibo e di manualità), guadagnando spazio a sfavore del lobo occipitale. Similmente, i lobi temporale e frontale si sono espansi in senso latero-laterale e si sono arrotondati, guadagnando nuove potenzialità per le funzioni di linguaggio, cognizione sociale, pensiero astratto, pianificazione a lungo termine, manualità-lateralità e funzioni esecutive complesse (es., attenzione e apprendimento). Con le forme umane arcaiche di Homo erectus (circa 1,5 milioni di anni fa) il cervello comincia chiaramente a crescere di dimensioni, ma anche a modificare i rapporti tra le aree cerebrali.

Cambiamenti simili sono avvenuti anche a livello cellulare e molecolare: l’uomo, che è “neotenico” (ossia, è capace di conservare a lungo le funzioni della vita giovanile), continua a organizzare la corteccia cerebrale e mielinizzare le fibre degli assoni sino all’età di 25 anni, con conseguente guadagno temporale nei processi di memorizzazione e apprendimento e di elaborazione delle informazioni, dipendendo però maggiormente e più a lungo dalle cure parentali. Allo stesso tempo, compaiono, in sequenza temporale, differenti assetti recettoriali sinaptici nelle varie epoche di sviluppo del bambino: il neonato/lattante è più ricco di neuroni eccitatori (glutamatergici) – “è un cervello più veloce” ha continuato Ruggieri “è molto sensibile, risponde prontamente, mette in atto riflessi che compaiono e scompaiono nel tempo”. Il bambino/adolescente, invece, esprime più neuroni inibitori (GABAergici) e modulatori (dopaminergici e/o serotoninergici): attraverso questi apprende meglio, collega e memorizza – “siamo di fronte a un cervello più sofisticato”.

“Il graduale cambiamento morfologico e recettoriale, nell’arco evolutivo della vita di un bambino, rispecchia il cambiamento subito dall’encefalo nell’intero arco della linea evolutiva umana” – ha proseguito Ruggieri – “e mentre l’encefalo embrio-fetale si sviluppa, cresce e si allunga, in senso antero-posteriore, latero-laterale e dorso-ventrale, queste ‘modifiche’ contribuiscono a fare variare i rapporti e le connessioni tra le varie aree cerebrali”. Così come, dal cervello del bambino, più semplice (eccitatorio) si passa a quello più raffinato (inibitorio/modulatorio) dell’adolescente-adulto, similmente dal cervello dei nostri antenati più arcaici, man mano, si è giunti al cervello di Homo e delle sue specie più evolute. Tale complesso processo di organizzazione cerebrale, nella linea evolutiva umana, dura più a lungo, come si diceva prima “perché la natura e l’evoluzione ci hanno dato una finestra temporale più ampia per maturare” ha commentato Ruggieri, “così da dare tempo all’ambiente e alle sue stimolazioni di agire su di noi e influenzarci”.