La ricerca ha dimostrato che il piombo uccide i neuroni (cellule nervose), con conseguente cervello più piccolo. È stato a lungo ipotizzato che tali cambiamenti nel cervello causati dall’esposizione al piombo infantile possano essere alla base di una maggiore incidenza di scarse prestazioni cognitive e comportamenti criminali. E anche se è difficile districare gli effetti confondenti di razza, classe ed economia, un recente studio di Kim Dietrich, professore di salute ambientale presso l’Università di Cincinnati, ha scoperto che gli individui che hanno sofferto della più alta esposizione al piombo da bambini avevano le dimensioni del cervello più piccole—così come il maggior numero di arresti.
“Quella prima esposizione al piombo era associata a volumi più piccoli di materia grigia corticale nell’area prefrontale”, dice. “E il fatto che abbiamo visto sia il comportamento criminale che la perdita di volume in questa area critica per la funzione esecutiva è probabilmente più di una semplice coincidenza.”
Potrebbe essere così, tuttavia, nuovi studi scientifici su diverse specie animali, inclusi gli esseri umani, stanno sfidando l’idea che la dimensione del cervello da sola sia una misura dell’intelligenza. Piuttosto, gli scienziati ora sostengono, è l’organizzazione sottostante di un cervello e l’attività molecolare alle sue sinapsi (le giunzioni di comunicazione tra i neuroni attraverso le quali passano gli impulsi nervosi) che dettano l’intelligenza.
Due anni fa, Paul Manger, professore di scienze della salute presso l’Università del Witwatersrand a Johannesburg, in Sud Africa, ha suscitato molto scalpore quando ha fatto riferimento all’amato delfino tursiope, proprietario di un grande cervello quasi umano, come “più stupido di un pesce rosso.”
“Quando guardi i cetacei, hanno grandi cervelli, assolutamente”, dice Manger. “Ma se si guarda alla struttura reale del cervello, non è molto complesso. E le dimensioni del cervello contano solo se il resto del cervello è organizzato correttamente per facilitare l’elaborazione delle informazioni.”
Egli sostiene che i sistemi all’interno del cervello—come i neuroni o cellule nervose e sinapsi sono organizzati—sono le chiavi per determinare la capacità di elaborazione delle informazioni. Manger ipotizza che i cervelli dei cetacei siano grandi non a causa dell’intelligenza, ma a causa dell’abbondanza di cellule gliali grasse (cellule non nervose che fungono da tessuto di supporto), che possono essere presenti per fornire calore nelle acque fredde per i neuroni che elaborano le informazioni all’interno del cervello.
Mark Uhen, un paleontologo vertebrato presso l’Alabama Museum of Natural History, e Lori Marino, un biologo che studia l’evoluzione del cervello di cetacei e primati al Yerkes National Primate Research Center della Emory University, non sono d’accordo. Marino dice che le teorie di Manger scontano anni di prove comportamentali che mostrano che i delfini sono pensatori complessi. Inoltre, dice, i mammiferi hanno una struttura cerebrale insolita con una mappa funzionale diversa e quindi non possono essere confrontati con altre specie.
Marino ritiene che l’organizzazione cerebrale unica del delfino possa rappresentare un percorso evolutivo alternativo all’intelligenza complessa—e che le molecole rilasciate nelle sinapsi possano fornire quel percorso alternativo.
Uno studio recentemente pubblicato su Nature Neuroscience da Seth Grant, un neuroscienziato presso il Wellcome Trust Sanger Institute di Cambridge, insieme a Richard Eme, un professore di Bioinformatica presso la Keele University School of Medicine nel North Staffordshire, in Inghilterra, suggerisce che tutte le specie hanno le stesse proteine che agiscono nelle sinapsi.
“Se ci guardi e pesci, abbiamo abilità cognitive molto diverse”, dice Emes. “Ma abbiamo all’incirca lo stesso numero di queste proteine sinaptiche. È il numero di interazioni e duplicazioni geniche di queste proteine che forniscono gli elementi costitutivi del cervello per la funzione cognitiva di livello superiore.”
Emes, Grant e colleghi sono d’accordo con Marino e Uhenche l’intelligenza e le differenze tra le specie sono dovute alla complessità molecolare a livello sinaptico. “Il dogma di base dice che le proprietà computazionali del cervello si basano sul numero di neuroni e sinapsi”, dice Grant. “Ma lo modifichiamo dicendo che anche la complessità molecolare all’interno di quelle sinapsi è importante.”
Grant e Emes hanno esaminato dove circa 150 proteine sinaptiche sono state rilasciate nei sistemi nervosi di lievito, moscerini della frutta e topi. Hanno scoperto che una variazione nei modelli di produzione e distribuzione era legata all’organizzazione cerebrale di livello superiore.
“Le proteine che si trovano nel lievito sono il tipo di proteine che hanno molte più probabilità di essere trovate espresse in tutto il cervello in quantità uniformi”, dice Grant. “Hanno gettato le basi per rendere più diverse e diverse regioni del cervello utilizzando diverse combinazioni ed espressioni di altre proteine più innovative.”Egli paragona queste proteine molecolari per implementa in una cassetta degli attrezzi che aiutano a costruire regioni del cervello specializzati. Egli continua a dire che le diverse interazioni, duplicazioni o delezioni di queste proteine ha portato nel corso del tempo evolutivo di sviluppo di regioni come la corteccia prefrontale esseri umani, che è coinvolto in una maggiore funzione esecutiva, come la programmazione e goal-directed comportamento
Grant dice che questa scoperta offre ai ricercatori un nuovo modo di affrontare lo studio dell’evoluzione del cervello e intelligenza e, forse più importante, suggerisce che guardando pura dimensione del cervello ha molto poco da offrire per la comprensione delle abilità cognitive.
” Ora è chiaro che ci sono meravigliose capacità mentali negli uccelli anche con i loro cervelli relativamente piccoli, le cellule nervose e le connessioni neurali. Ma hanno sinapsi molecolari complesse”, afferma Grant. “Il mio senso è che nei prossimi 10 o 20 anni le nostre prospettive sulle capacità mentali delle diverse specie cambieranno radicalmente.”
Ma l’idea che un grande cervello è uguale grande intelligenza non sta per andare via in qualunque momento presto. Sebbene Manger sconti il ruolo delle cellule gliali nell’intelligenza, uno studio anatomico postumo del cervello di Albert Einstein ha mostrato che il cervello del genio scientifico differiva dal cervello di altri scienziati morti solo con il suo maggiore rapporto tra cellule gliali e neuroni. Ma uno studio dell’organizzazione cerebrale di Einstein e della configurazione delle molecole sinaptiche deve ancora essere completato.