La sordità comporta riorganizzazione cerebrale

Che cosa succede al cervello dopo una lesione della coclea

La coclea è la struttura dell’orecchio interno che trasforma le vibrazioni sonore in segnali nervosi. Al suo interno le diverse frequenze sono elaborate in punti diversi: questa organizzazione ordinata, in cui suoni vicini per frequenza sono rappresentati da regioni vicine, si riflette anche nella corteccia uditiva sotto forma di mappa tonotopica. Ogni porzione di corteccia, in condizioni normali, risponde in modo preferenziale a una banda ristretta di frequenze.

Quando si produce una lesione localizzata nella coclea, la parte del cervello che rappresentava le frequenze corrispondenti alla zona danneggiata smette di ricevere il suo segnale abituale. In un primo momento questo si traduce in un aumento delle soglie dei neuroni di quelle regioni corticali: per attivarsi hanno bisogno di suoni più intensi, perché l’ingresso normale è venuto a mancare. La mappa, in altre parole, presenta un’area privata del suo stimolo tipico.

La riorganizzazione delle mappe corticali

La situazione, tuttavia, non resta statica. A distanza di tempo dalla lesione, i neuroni delle aree corticali coinvolte tornano a rispondere con una sensibilità vicina alla norma, ma a frequenze diverse da quelle di partenza. Le regioni rimaste prive del loro ingresso originario cominciano infatti a reagire alle frequenze vicine, quelle ancora elaborate correttamente dalle porzioni intatte della coclea.

In pratica la mappa tonotopica si ridisegna: il territorio corticale che aveva perso la propria sorgente non rimane silenzioso, ma viene progressivamente occupato dalle frequenze confinanti. Questo riequilibrio non è immediato, ma richiede un periodo di adattamento durante il quale le connessioni tra neuroni si modificano. Al termine di questo processo, la corteccia uditiva ha ricostruito una rappresentazione coerente del mondo sonoro utilizzando le risorse ancora disponibili.

Perché questo cambiamento è importante

Un’area di corteccia che smette di rispondere agli stimoli è un’area che, dal punto di vista funzionale, rischia di andare persa. La riorganizzazione consente invece di preservare e sfruttare capacità di elaborazione che altrimenti resterebbero inutilizzate. Il cervello, di fronte alla perdita di un canale sensoriale, tende a ridistribuire il lavoro affinché il tessuto nervoso continui a contribuire alla relazione con l’ambiente. Mantenere attivo il maggior numero possibile di neuroni ha un valore adattivo evidente: le funzioni uditive residue, come la capacità di orientarsi verso una sorgente sonora o di distinguere le voci dal rumore di fondo, dipendono dalla ricchezza dei circuiti che restano operativi.

Va sottolineato che questo tipo di osservazioni deriva in gran parte da studi condotti su modelli animali, nei quali è possibile provocare lesioni controllate e misurare con precisione le risposte dei singoli neuroni. Sono proprio questi esperimenti a rendere visibile un processo che nell’essere umano si intuisce ma è più difficile da osservare direttamente. Il principio generale che emerge, tuttavia, è considerato ampiamente valido: la corteccia sensoriale non è una struttura rigida, ma un sistema che ridefinisce continuamente i propri confini funzionali in base agli ingressi che riceve.

La plasticità non è solo del cervello giovane

Per lungo tempo si è ritenuto che la capacità del cervello di riorganizzarsi in modo così marcato fosse limitata alle prime fasi della vita, quando i circuiti nervosi si stanno ancora formando. Le osservazioni sulla riorganizzazione della corteccia uditiva dopo una lesione cocleare mostrano invece che questa plasticità si mantiene anche nei mammiferi adulti.

Questo significa che il cervello maturo conserva la capacità di formare nuovi collegamenti sinaptici e di rimodellare le proprie mappe funzionali in risposta ai cambiamenti dell’ingresso sensoriale. La plasticità non è dunque una finestra che si chiude con lo sviluppo, ma una proprietà permanente del sistema nervoso, sia pure con modalità e tempi diversi rispetto al cervello in crescita.

Meccanismi alla base del riadattamento

Alla base di questi cambiamenti vi è la modificazione dei collegamenti tra neuroni. Connessioni già presenti ma poco efficaci possono rafforzarsi, mentre l’equilibrio tra eccitazione e inibizione all’interno della corteccia si ridistribuisce. In questo modo neuroni che prima rispondevano solo alla frequenza scomparsa diventano sensibili alle frequenze vicine. La formazione di nuovi collegamenti sinaptici e il rafforzamento di quelli esistenti sono i meccanismi che permettono alla mappa di riorganizzarsi senza che nuove cellule debbano necessariamente comparire.

Implicazioni e prospettive

Comprendere che la corteccia uditiva adulta è plastica ha ricadute che vanno oltre la ricerca di base. Se il cervello può riorganizzarsi dopo una perdita uditiva, allora le esperienze sonore e gli interventi che agiscono sull’udito possono influenzare il modo in cui il cervello elabora i suoni anche in età adulta. Questa idea è coerente con l’osservazione che l’esposizione agli stimoli e l’allenamento percettivo possono modellare nel tempo le risposte dei neuroni uditivi.

La plasticità, tuttavia, ha due volti. Da un lato è una risorsa, perché permette al cervello di compensare almeno in parte la perdita di funzione. Dall’altro, la riorganizzazione delle mappe non equivale necessariamente a un recupero completo dell’udito: cambiano le frequenze rappresentate, ma l’informazione proveniente dalla zona danneggiata resta assente. Il cervello fa il miglior uso possibile di ciò che gli arriva, senza poter sostituire ciò che è andato perduto a livello dell’orecchio.

Questa stessa plasticità ha inoltre un risvolto rilevante quando si interviene per ripristinare l’udito, per esempio con protesi o impianti cocleari. Un cervello che ha già riorganizzato le proprie mappe deve, in un certo senso, imparare di nuovo a interpretare i segnali che tornano a fluire. Comprendere come e in quanto tempo la corteccia si adatta aiuta a spiegare perché il beneficio di questi interventi non sia immediato ma si costruisca progressivamente, man mano che il cervello riallinea le proprie rappresentazioni al nuovo ingresso sensoriale. La plasticità, in altre parole, è allo stesso tempo la ragione per cui la perdita può essere in parte compensata e il motore che rende possibile il riadattamento quando l’udito viene, almeno in parte, restituito.

Domande frequenti

Che cosa dimostra l’esperimento sulla lesione cocleare?

Dimostra che la corteccia uditiva mantiene la propria plasticità anche nei mammiferi adulti. Dopo una lesione localizzata della coclea, i neuroni corticali che avevano perso il loro ingresso tornano a rispondere alle frequenze vicine, riorganizzando la mappa e formando nuovi collegamenti sinaptici.

La riorganizzazione avviene subito dopo il danno?

No. Subito dopo la lesione le soglie dei neuroni delle regioni coinvolte aumentano, cioè servono suoni più intensi per attivarli. Solo a distanza di tempo quei neuroni recuperano una sensibilità vicina alla norma, ma rispondendo a frequenze diverse da quelle originarie.

La plasticità cerebrale riguarda solo il cervello giovane?

No. Sebbene la plasticità sia particolarmente marcata nelle prime fasi della vita, la riorganizzazione della corteccia uditiva dopo una lesione mostra che anche il cervello adulto conserva la capacità di rimodellare le proprie mappe e di formare nuovi collegamenti.

La riorganizzazione corticale significa che l’udito viene recuperato?

Non del tutto. La riorganizzazione consente di sfruttare il tessuto corticale rimasto privo di ingresso, spostandolo verso le frequenze ancora disponibili. Tuttavia l’informazione relativa alla parte danneggiata della coclea resta assente, quindi si tratta di una compensazione più che di un ripristino completo.