Specializzazione emisferica

La lateralizzazione cerebrale, definita anche specializzazione emisferica o dominanza emisferica, è la tendenza di alcune funzioni neurali e processi cognitivi a specializzarsi in un lato o nell'altro del cervello.

Il cervello umano è nettamente diviso in due emisferi cerebrali distinti, collegati dal corpo calloso. Entrambi gli emisferi presentano asimmetrie sia nella struttura che nella composizione delle reti neuronali, associate a funzioni specializzate e distinte.

La lateralizzazione cerebrale è stata studiata sia su pazienti sani che su pazienti con sindrome callosale, portando alla conclusione che diverse funzioni cerebrali sono specializzate e localizzate prevalentemente in uno dei due emisferi. Tuttavia, esistono numerosi controesempi a ciascuna generalizzazione, e il cervello di ogni essere umano si sviluppa in modo diverso, portando a una lateralizzazione non univoca nei diversi individui.

Una delle prime indicazioni della lateralizzazione delle funzioni cerebrali deriva dalle ricerche del medico francese Paul Pierre Broca, nel 1861. La sua ricerca coinvolse il paziente maschio soprannominato "Tan", affetto da un deficit del linguaggio (afasia); "tan" era una delle poche parole che riusciva ad articolare, da cui il suo soprannome. Nell'autopsia di Tan, Broca determinò che presentava una lesione sifilitica nell'emisfero cerebrale sinistro. Quest'area cerebrale del lobo frontale sinistro (area di Broca) è un'importante regione per la produzione del linguaggio. Gli aspetti motori dei deficit della produzione del linguaggio causati da danni all'area di Broca sono noti come afasia espressiva. Nella valutazione clinica di questo tipo di afasia, i pazienti presentano difficoltà a produrre linguaggio.

Il medico tedesco Karl Wernicke continuò sulla scia delle ricerche di Broca, studiando deficit linguistici diversi dall'afasia espressiva. Wernicke notò che non tutti i deficit riguardavano la produzione del linguaggio; scoprì che le lesioni al giro temporale superiore posteriore sinistro (area di Wernicke) causavano deficit nella comprensione del linguaggio piuttosto che nella produzione, una sindrome nota come afasia recettiva.

Negli anni 1940, il neurochirurgo Wilder Penfield e il suo collega neurologo Herbert Jasper svilupparono una tecnica di mappatura cerebrale per contribuire a ridurre gli effetti collaterali causati dagli interventi chirurgici per il trattamento dell'epilessia. Stimolarono la corteccia motoria e somatosensoriale del cervello con piccole correnti elettriche per attivare regioni cerebrali distinte. Scoprirono che la stimolazione della corteccia motoria di un emisfero produceva la contrazione muscolare sul lato opposto del corpo. Inoltre, rilevarono che la mappa funzionale delle cortecce motoria e sensoriale è abbastanza coerente da persona a persona; il risultato furono le immagini degli homunculi motori e sensoriali.

Le ricerche condotte da Michael Gazzaniga e Roger Wolcott Sperry negli anni 1960 sui pazienti con cervello diviso hanno portato a una comprensione ancora più approfondita della lateralità funzionale. I pazienti con cervello diviso sono pazienti sottoposti a callosotomia (solitamente come trattamento per l'epilessia grave), ovvero la resezione di gran parte del corpo calloso. Il corpo calloso collega i due emisferi cerebrali e consente loro di comunicare. Quando queste connessioni vengono interrotte, le due metà del cervello hanno una ridotta capacità di comunicare tra loro. Ciò porta a molti interessanti fenomeni comportamentali che hanno permesso a Gazzaniga e Sperry di studiare il contributo di ciascun emisfero a vari processi cognitivi e percettivi. Una delle loro principali scoperte è stata che l'emisfero destro era in grado di elaborare il linguaggio in modo rudimentale, ma spesso non presentava abilità lessicali o grammaticali. Uno degli esperimenti condotti da Gazzaniga coinvolse un paziente maschio con cervello diviso, seduto davanti a uno schermo di computer, mentre parole e immagini venivano presentate su entrambi i lati dello schermo; gli stimoli visivi venivano indirizzati al campo visivo destro o sinistro, e quindi rispettivamente all'emisfero sinistro o destro. È stato osservato che se al paziente veniva presentata un'immagine nel suo campo visivo sinistro (emisfero destro), riferiva di non vedere nulla. Tuttavia se gli era permesso di tastare intorno a sé per individuare determinati oggetti, riusciva a individuarli con precisione, pur non essendo in grado di verbalizzare ciò che toccava.

Mentre questi lavori fondamentali sulla specializzazione emisferica venivano condotti su pazienti o su cervelli post-mortem, sollevando interrogativi sul potenziale impatto della patologia sui risultati della ricerca, con lo sviluppo dei metodi di neuroimaging è divenuto possibile il confronto in vivo degli emisferi in soggetti sani. In particolare, la risonanza magnetica per immagini (MRI) e la tomografia a emissione di positroni (PET) sono tecniche di indagine importanti per la loro elevata risoluzione spaziale e la capacità di visualizzare le strutture cerebrali sottocorticali.

Le funzioni relative al linguaggio sono localizzate nell'emisfero sinistro nel 96% dei destrimani e nel 60% dei mancini.

Il significato delle parole, ovvero il lessico, viene elaborato bilateralmente, tuttavia, il lessico di ciascun emisfero è considerato diverso, poiché può essere organizzato e accessibile in modo diverso. Ad esempio, l'emisfero destro non riconosce le lettere e non può giudicare relazioni lessicali come parole sovraordinate o sinonimi e contrari. La competenza grammaticale è invece localizzata in un solo emisfero, in genere quello sinistro. Questa funzione include la comprensione dei verbi, la declinazione di nomi e aggettivi e la comprensione dei cambiamenti di significato dovuti all'ordine delle parole.

La produzione e la comprensione del linguaggio sono specializzate rispettivamente nell'area di Broca e nell'area di Wernicke, localizzate nell'emisfero sinistro nel 96% dei destrimani e nel 70% dei mancini. Tuttavia, ci sono alcuni casi in cui il linguaggio viene prodotto in entrambi gli emisferi nei pazienti con sindrome callosale; inoltre, la lateralizzazione può modificarsi nel tempo a causa della plasticità neuronale. La componente emotiva del linguaggio, chiamata prosodia, è invece lateralizzata a destra. Secondo Sheppard e Hillis, "L'emisfero destro è inoltre fondamentale per percepire il sarcasmo, integrando il contesto necessario per comprendere metafore, inferenze e umorismo, nonché riconoscendo ed esprimendo la prosodia affettiva o emotiva, ovvero i cambiamenti di tono, ritmo, velocità e intensità che trasmettono emozioni".

L'elaborazione sensoriale per ogni lato del corpo è spesso lateralizzata nell'emisfero controlaterale, a causa della decussazione delle fibre nervose. In altre parole, l'emisfero sinistro elabora le informazioni sensoriali presentate all'emisoma destro, mentre l'emisfero sinistro elabora le informazioni presentate all'emisfero destro.

Esperimenti condotti con il paradigma dell'ascolto dicotico hanno rivelato una lateralizzazione del processamento degli stimoli uditivi. Quando viene chiesto loro di ripetere parole presentate differentemente alle due orecchie, gli individui tendono a ripetere quelle presentate all'orecchio destro, un fenomeno chiamato vantaggio dell'orecchio destro. Questo effetto è coerente con la lateralizzazione dell'emisfero sinistro per il linguaggio. Quando viene chiesto loro di ricordare stimoli musicali come una melodia, le persone tendono invece ad avere un vantaggio dell'orecchio sinistro, dato che indica una specializzazione dell'emisfero destro per l'elaborazione non verbale-

Il movimento volontario è lateralizzato alla corteccia motoria controlaterale, quindi l'emisfero destro controlla il lato sinistro del corpo, mentre l'emisfero sinistro controlla il lato destro.

Il tratto corticospinale è responsabile del controllo dei muscoli distali, e inizia dalla corteccia motoria controlaterale o dalle aree somatosensoriali controlaterali, decussandosi tra il midollo allungato e il midollo spinale. Il tratto rubrospinale, responsabile della muscolatura distale e della postura, inizia dal nucleo rosso controlaterale e decussa nel ponte.

Nelle vie ventromediali, il tratto vestibolospinale, responsabile dell'equilibrio del capo, inizia dal nucleo vestibolare ipsilaterale del midollo allungato e si divide in una via bilaterale e una ipsilaterale. La via bilaterale controlla i muscoli del collo e della schiena per l'equilibrio del capo, mentre la via ipsilaterale mantiene la postura eretta delle gambe. Il tratto tettospinale, responsabile dell'orientamento della testa verso gli stimoli sensoriali inizia dal collicolo superiore controlaterale e si decussa rapidamente nel nucleo rosso. Il tratto reticolospinale, responsabile del controllo dei muscoli contro la gravità inizia dalla formazione reticolare ipsilaterale e non si decussa.

Una teoria popolare ma piuttosto controversa è quella sostenuta dallo psichiatra britannico Iain McGilchrist, che considera i due emisferi come aventi stili cognitivi e sistemi di valori diversi, dove l'emisfero sinistro avrebbe uno stile cognitivo analitico, tendente a ridurre questioni complesse a regole e misure, mentre l'emisfero destro avrebbe uno stile cognitivo più portato all'olistico e al metaforico. McGilchrist arriva a queste conclusioni attraverso l'osservazione di pazienti con lesioni lateralizzate, evidenziando ad esempio come i pazienti con lesioni all'emisfero destro producano disegni incoerenti, e come i pazienti con lesioni all'emisfero sinistro, pur avendo gravi compromissioni nella competenza linguistica, conservino la comprensione degli aspetti emotivi della comunicazione (prosodia).

La concezione che alcune funzioni cerebrali risiedano più in un lato del cervello rispetto all'altro sono confermate dai sintomi presentati da pazienti affetti da lesioni cerebrali, come ad esempio nel caso di ictus selettivo. I danni all'emisfero sinistro hanno effetti sulla produzione e sulla percezione del linguaggio, e sono responsabili della maggior parte delle afasie. Danni o lesioni all'emisfero destro possono tuttavia causare una mancanza di prosodia emotiva o di intonazione durante il parlato. L'emisfero sinistro è spesso coinvolto nella gestione della percezione orientata ai dettagli, mentre l'emisfero destro si occupa principalmente della totalità e della concezione generale delle cose.

Le lesioni all'emisfero destro hanno anche gravi effetti sulla comprensione del discorso. Le persone con lesioni all'emisfero destro hanno una ridotta capacità di generare inferenze, comprendere e produrre concetti principali e una ridotta capacità di gestire significati alternativi. Inoltre, le persone con lesioni all'emisfero destro spesso esibiscono discorsi bruschi e superficiali o prolissi ed eccessivi. Possono anche presentare deficit pragmatici in situazioni di turni di parola, mantenimento dell'argomento e conoscenza condivisa.

Le lesioni cerebrali laterali possono anche influenzare la risoluzione spaziale percettiva visiva. Le persone con lesioni all'emisfero sinistro possono avere una percezione compromessa degli aspetti ad alta risoluzione o dettagliati di un'immagine. Le persone con lesioni all'emisfero destro possono avere una percezione compromessa degli aspetti a bassa risoluzione o del quadro generale di un'immagine.

È altresì noto che gli emisferi cerebrali presentano un certo grado di plasticità. Se una regione specifica del cervello, o addirittura un intero emisfero, viene danneggiata o distrutta, le sue funzioni possono talvolta essere assunte da una regione vicina nello stesso emisfero o dalla regione corrispondente nell'altro emisfero, a seconda dell'area danneggiata e dell'età del paziente. Quando la lesione interferisce con le reti neuronali che collegano diverse aree cerebrali, possono svilupparsi connessioni alternative (indirette) per comunicare le informazioni.

Il disturbo depressivo è collegato a un'iperattività dell'emisfero destro, con evidenza di coinvolgimento selettivo nell'"elaborazione di emozioni negative, pensieri pessimistici e stili di pensiero non costruttivi", e un emisfero sinistro relativamente ipoattivo, "specificamente coinvolto nell'elaborazione di esperienze piacevoli" e "relativamente più coinvolto nei processi decisionali". Inoltre, "le lesioni dell'emisfero sinistro determinano un pregiudizio di omissione, mentre le lesioni dell'emisfero destro determinano lo speculare bias di commissione. Anche le sindromi deliranti da identificazione errata, la paramnesia reduplicativa e la sindrome di Capgras sono spesso il risultato di lesioni dell'emisfero destro.

Alcuni studi hanno dimostrato che gli individui con schizofrenia presentano una ridotta asimmetria cerebrale, che potrebbe compromettere l'efficienza funzionale delle regioni colpite, tra cui il lobo frontale. Le condizioni cliniche includono la ridotta lateralizzazione funzionale emisferica sinistra con la conseguente perdita della lateralità della comprensione del linguaggio, oltre a una riduzione della girificazione e della torsione cerebrale.

Il concetto di individui "con cervello destro" o "con cervello sinistro" è considerato un mito diffuso che semplifica eccessivamente la vera natura degli emisferi cerebrali. Le prove che portano a sfatare il mito del concetto di cervello sinistro/destro aumentano con l'aumentare degli studi. Harvard Health Publishing ha pubblicato uno studio dell'Università dello Utah del 2013, con scansioni cerebrali che rivelavano somiglianze in entrambi i lati del cervello, a prescindere dalla personalità e dai fattori ambientali. Sebbene come detto alcune funzioni mostrino un certo grado di lateralizzazione nel cervello – con il linguaggio elaborato prevalentemente nell'emisfero sinistro e il ragionamento spaziale e non verbale in quello destro – queste funzioni non sono legate esclusivamente a un emisfero.

Terence Hines afferma che la ricerca sulla lateralizzazione cerebrale è valida come programma di ricerca, sebbene i promotori commerciali l'abbiano applicata per promuovere soggetti e prodotti ben al di fuori delle implicazioni della ricerca. Ad esempio, le implicazioni della ricerca non hanno alcuna attinenza con gli interventi psicologici come la desensibilizzazione e rielaborazione attraverso i movimenti oculari (EMDR) e la programmazione neurolinguistica, gli "strumenti per l’allenamento del cervello" o la formazione manageriale.

Nel XIX secolo e, in misura minore, nel XX, si pensava che ogni emisfero cerebrale fosse associato a un genere specifico, ovvero che il sinistro corrispondesse alla mascolinità e il destro alla femminilità, e che ciascuna metà potesse funzionare indipendentemente. Il lato destro del cervello era considerato inferiore e ritenuto predominante nelle donne, nei selvaggi, nei bambini, nei criminali e nei pazzi. Un esempio di ciò nella letteratura di fantasia si può trovare ne Lo strano caso del dottor Jekyll e del signor Hyde di Robert Louis Stevenson.

• Ascolto dicotico
• Coppia Yakovlevian
• Lateralizzazione
• Plasticità cerebrale
• Preferenza manuale
• Test di Wada

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