Quando pensiamo all’apprendimento, immaginiamo spesso il cervello come una macchina che accumula informazioni: più studiamo, più facciamo esperienza, più impariamo lingue, suoniamo uno strumento o affrontiamo attività nuove, più aumenterebbero le nostre capacità.
Ma il cervello funziona in modo più sofisticato.
Per imparare non è sufficiente costruire nuove connessioni tra i neuroni. È altrettanto importante selezionare, rafforzare e, quando necessario, eliminare quelle meno utili.
Questo processo viene chiamato potatura sinaptica (synaptic pruning) ed è uno dei meccanismi attraverso cui il sistema nervoso modifica continuamente la propria organizzazione.
La metafora più efficace è quella di un giardino: per permettere alle piante più forti di crescere, a volte è necessario potare i rami che non servono più.
Nel cervello accade qualcosa di simile.
Una rete che deve essere continuamente riorganizzata
Le cellule nervose comunicano attraverso miliardi di sinapsi, i punti di connessione che permettono ai neuroni di scambiarsi segnali.
Durante lo sviluppo e l’apprendimento, il cervello produce e modifica continuamente queste connessioni. Alcune vengono rafforzate perché utilizzate frequentemente; altre, invece, diventano meno efficienti e possono essere eliminate.
La potatura sinaptica non è quindi una sorta di “pulizia dei pensieri”, come talvolta viene raccontata in modo semplificato. È un processo biologico di rimodellamento delle connessioni neuronali.
Il suo scopo non è rendere il cervello più vuoto, ma più efficiente.
Avere un numero enorme di connessioni non significa necessariamente elaborare meglio le informazioni. Un sistema estremamente complesso ma disorganizzato può essere meno efficace di una rete nella quale le connessioni più importanti sono state selezionate e rafforzate.
I “giardinieri” del cervello
A svolgere un ruolo fondamentale nella potatura sono le cellule gliali, un insieme di cellule che per molto tempo sono state considerate soprattutto un supporto per i neuroni e che oggi sappiamo essere protagoniste di numerosi processi cerebrali.
Tra queste ci sono le microglia, cellule immunitarie residenti del sistema nervoso centrale.
La microglia svolge funzioni di sorveglianza e manutenzione: riconosce segnali di danno, partecipa alla risposta immunitaria e contribuisce alla rimozione di materiale cellulare.
Ma può intervenire anche sulle connessioni sinaptiche.
In particolare, alcuni meccanismi del sistema del complemento, tra cui proteine come C1q e C3, possono contribuire a contrassegnare determinate sinapsi, rendendole più facilmente riconoscibili dalla microglia. Quest’ultima può quindi inglobare e rimuovere porzioni delle connessioni.
La metafora del giardiniere, dunque, non è completamente arbitraria: la microglia partecipa effettivamente a una sorta di manutenzione del tessuto nervoso.
Non significa cancellare i ricordi
Qui è però necessaria una precisazione.
Dire che il cervello “taglia le vecchie sinapsi” non significa che ogni volta che dimentichiamo qualcosa la microglia abbia letteralmente cancellato il relativo ricordo.
La memoria è un processo molto più complesso, che coinvolge reti di neuroni, modificazioni della forza sinaptica e cambiamenti cellulari e molecolari distribuiti nel cervello.
La potatura sinaptica è uno dei meccanismi coinvolti nella maturazione e nell’organizzazione delle reti neurali, ma non può essere considerata una spiegazione unica del dimenticare.
Inoltre, non tutte le connessioni eliminate sono necessariamente “cattive” e non tutte quelle conservate sono automaticamente “buone”.
Il cervello sta continuamente trovando un equilibrio tra stabilità e flessibilità.
Il sonno aiuta davvero il cervello a riorganizzarsi
Il rapporto tra sonno e apprendimento è uno dei settori più studiati delle neuroscienze.
Dormire non significa semplicemente spegnere il cervello. Durante il sonno continuano a verificarsi processi fondamentali per la memoria e per la regolazione delle reti neuronali.
Una delle ipotesi più conosciute è quella dell’ipotesi dell’omeostasi sinaptica, secondo cui il sonno contribuirebbe a ridimensionare globalmente la forza delle connessioni accumulate durante la veglia, mantenendo e consolidando quelle più rilevanti.
Questo processo aiuterebbe a evitare che il cervello raggiunga uno stato di sovraccarico sinaptico.
Ma anche in questo caso bisogna evitare le semplificazioni.
Non è corretto affermare che durante il sonno “le cellule cerebrali si restringono del 60%” per permettere alla microglia di pulire le sinapsi. Questa formulazione, molto diffusa online, mescola risultati differenti provenienti dalla ricerca sul sonno e sulla fisiologia cerebrale.
Sappiamo invece che durante il sonno cambiano l’attività neuronale, la comunicazione tra cellule, il metabolismo cerebrale e diversi processi di manutenzione del sistema nervoso.
E il pisolino?
Anche l’idea secondo cui bastino 10-20 minuti di sonno perché la microglia inizi a “potare” le vecchie connessioni è troppo categorica.
Un breve pisolino può effettivamente migliorare alcuni aspetti della vigilanza, dell’attenzione e delle prestazioni cognitive, soprattutto quando siamo stanchi.
Ma non esiste una soglia universale di 10 o 20 minuti oltre la quale la microglia inizi automaticamente a eliminare le sinapsi inutili.
Il rapporto tra sonno, memoria e plasticità cerebrale è molto più articolato.
Quello che possiamo dire con maggiore sicurezza è che dormire bene è essenziale per il funzionamento cognitivo e che la privazione di sonno può compromettere attenzione, memoria, capacità decisionali e regolazione emotiva.
Imparare significa anche dimenticare
La potatura sinaptica ci porta però a una riflessione interessante.
Un cervello efficiente non è quello che conserva tutto.
È quello capace di modificarsi.
Quando impariamo qualcosa di nuovo, il cervello non costruisce semplicemente una nuova “stanza” dove depositare l’informazione. Cambia la configurazione delle reti che già possiede.
Alcune connessioni diventano più forti, altre meno rilevanti.
È questo continuo rimodellamento che permette al cervello di adattarsi all’ambiente.
La capacità di lasciare andare non è quindi necessariamente un difetto della memoria. In determinate condizioni è parte integrante della sua efficienza.
Attenzione: non scegliamo consapevolmente quali sinapsi eliminare
È forse il punto più importante da correggere rispetto a una certa divulgazione molto popolare.
Non possiamo decidere consapevolmente: “Questa connessione non mi serve più, questa invece voglio conservarla.”
La potatura sinaptica non funziona come un sistema comandato direttamente dalla nostra volontà.
È regolata da attività neuronale, segnali molecolari, esperienza, sviluppo, fattori immunitari e interazioni tra diverse cellule cerebrali.
La nostra attenzione e le nostre abitudini, tuttavia, possono influenzare indirettamente la plasticità cerebrale.
Ciò che pratichiamo frequentemente tende infatti a essere consolidato. L’apprendimento ripetuto modifica le reti neurali attraverso processi di plasticità sinaptica.
Ma questo è molto diverso dal dire che possiamo “comandare alla microglia” quali connessioni eliminare.
La concentrazione non è un telecomando della mente
È vero che l’attenzione conta.
Se esercitiamo continuamente una determinata abilità, il cervello si adatta a quell’esperienza. Se impariamo una lingua, pratichiamo musica, studiamo matematica o ci alleniamo in uno sport, la ripetizione contribuisce alla costruzione e al consolidamento delle competenze.
Ma non significa che ogni pensiero ricorrente renda automaticamente più forti le relative sinapsi e che basti smettere di pensare a qualcosa perché venga cancellato.
Il cervello non è un computer sul quale possiamo selezionare una cartella e premere “elimina”.
È un sistema biologico dinamico, plastico e probabilistico, che cambia continuamente in risposta a ciò che facciamo, percepiamo e apprendiamo.
Ecco perché l’apprendimento richiede pratica
La parte più solida della metafora del giardino riguarda proprio la plasticità cerebrale.
Le esperienze ripetute possono modificare la struttura e il funzionamento delle reti neuronali. È uno dei motivi per cui la pratica è così importante nell’apprendimento.
Un musicista che ripete per anni gli stessi movimenti non sta semplicemente “memorizzando” una sequenza: il suo sistema nervoso si adatta progressivamente alla richiesta.
Lo stesso vale per una nuova lingua, per una competenza motoria o per una nuova abilità cognitiva.
La ripetizione rende alcune connessioni e alcuni circuiti più efficienti e specializzati.
Ma, contemporaneamente, il cervello deve evitare di mantenere indefinitamente tutte le possibilità aperte.
La plasticità, infatti, ha bisogno anche di selezione.
La vera forza del cervello è la flessibilità
La potatura sinaptica ci racconta quindi una storia diversa da quella del cervello come semplice deposito di informazioni.
Il cervello costruisce, rafforza, indebolisce e riorganizza.
Imparare significa creare nuove possibilità, ma anche permettere alle reti meno funzionali di perdere spazio. Dormire contribuisce ai processi di consolidamento e regolazione che sostengono l’apprendimento. L’esperienza modifica continuamente la struttura e l’attività del sistema nervoso.
Per questo la metafora del giardino rimane efficace, purché non venga presa alla lettera.
Non siamo noi a decidere quali “rami” devono essere tagliati. Possiamo però scegliere, almeno in parte, quali esperienze coltivare, quali abilità esercitare e dove dirigere la nostra attenzione.
Il cervello farà il resto.
E forse la lezione più interessante della potatura sinaptica è proprio questa: non diventiamo più capaci soltanto aggiungendo qualcosa. A volte diventiamo più efficienti anche quando impariamo a lasciare andare.
Foto di Andrew Martin da Pixabay