Ha utilizzato un mollusco per scoprire i misteri della mente dell'uomo

Eric Kandel: l'esploratore del cervello

di Giovanni Pellegri

Com'è possibile immagazzinare ricordi nella nostra mente? Esiste un meccanismo biologico universale utilizzato da tutti gli animali per organizzare la propria memoria? Per rispondere a queste domande occorre poter penetrare nella complessa rete di cellule nervose e osservare i cambiamenti che avvengono durante i processi di apprendimento. Il cervello dell'uomo, costituito da 100 miliardi di cellule nervose (neuroni), costituisce però un modello troppo complesso per i ricercatori. Il neurobiologo Eric Kandel negli anni settanta decise allora di investire energie e soldi in un modello più semplice: l'Aplysia, un mollusco marino con soli 5000 neuroni. Kandel cercò di individuare alcune risposte biologiche fondamentali che entravano in gioco durante l'apprendimento di semplici compiti. Le sue ricerche diedero i frutti sperati: descrisse dei meccanismi molecolari che si rivelarono in seguito essere universali tanto da trovare significative concordanze anche nei cervelli dei mammiferi e dell'uomo. Eric Kandel, austriaco di nascita ma naturalizzato americano, docente presso la Columbia University di New York per queste ricerche è ora anche premio Nobel per la medicina.

Le cellule del nostro cervello sono bombardate da informazioni che riusciamo a immagazzinare attraverso dei processi ancora in parte sconosciuti e, fatto straordinario, riattivando alcune reti nervose possiamo attingere alle informazioni depositate nella nostra mente. Ricondurre a livello cellulare o molecolare i meccanismi dell'apprendimento risulta difficile a causa della complessa rete di cellule che forma il nostro cervello. Ecco allora l'idea di Kandel: utilizzare un modello semplice che permetta di identificare alcune tra le reazioni elementari che stanno alla base dell'apprendimento. Kandel scelse un organismo in tutto dissimile all'uomo, studiò il sistema nervoso dell'Aplysia, una lumaca marina. Questo mollusco presenta infatti alcuni vantaggi, il più evidente è che possiede un sistema nervoso molto semplice, formato da circa 5000 neuroni alcuni dei quali facilmente analizzabili perché di dimensioni considerevoli.
Kandel e i suoi collaboratori si accorsero che stimolando lievemente il sifone nella testa da cui la lumaca emette l'acqua, l'animale ritrae le branchie. Ripetendo l'operazione la lumaca si abitua e smette di rispondere allo stimolo fisico. Questa semplice operazione fu il modello di apprendimento e di riconoscimento di un evento esterno, infatti l'animale aveva imparato a rispondere in maniera adeguata ad uno stimolo ripetitivo. I ricercatori si accorsero anche che se contemporaneamente al lieve stimolo sulla testa veniva applicato uno spiacevole shock alla coda, la lumaca rispondeva in modo eccessivo allo stimolo sulla testa e soprattutto era capace di mantenere per diversi minuti o ore questa sensibilizzazione. In altre parole, questo fenomeno era la dimostrazione che l'animale era in grado di modificare il suo comportamento e di ricordare per un tempo abbastanza lungo una nuova risposta. Il gruppo di Kandel decise allora di scomporre elemento dopo elemento tutto il sistema nervoso del mollusco e di identificare ogni tappa del processo di sensibilizzazione. Con un lavoro da certosini identificarono ogni cellula implicata in questo fenomeno e analizzarono le variazioni biochimiche e genetiche indotte dalla sensibilizzazione. Le ricerche hanno dimostrato che per preservare dei ricordi a lungo termine si attivava una cascata di reazioni biochimiche che conducono infine all'espressione di nuovi geni.
Il mollusco di Kandel ha fatto più volte sorridere i giovani neurobiologi, interessati a svelare i segreti della mente dell'uomo ma poco disposti a divenire degli esperti mondiali di meccanismi cellulari di invertebrati marini. Kandel è però una testimonianza. La sua vita ci ricorda che la ricerca fondamentale, se libera da qualsiasi interesse finanziario o farmaceutico, è l'unico strumento per far progredire nella giusta direzione le conoscenze scientifiche. In questo caso la dimostrazione viene dai fatti: i meccanismi osservati nel mollusco erano alcune tappe fondamentali per la generazione e la conservazione dei ricordi, ma con il tempo si sono rivelati dei meccanismi universali presenti in tutti i cervelli studiati, uomo compreso. Insomma, il poco che sappiamo sui meccanismi molecolari della memoria nell'uomo lo dobbiamo ad un semplice mollusco marino e ad un ostinato ricercatore che ha saputo svelare con pazienza e precisione alcuni misteri della nostra mente.