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La storia delle neuroscienze del ventesimo secolo non è ancora stata scritta per intero, tanto che anche la stessa parola "neuroscienze" è recente. Lo studio del cervello, ad ogni modo, è antico quanto la scienza stessa.

In passato gli scienziati che si sono dedicati alla comprensione del sistema nervoso provenivano da diverse discipline: la medicina, la biologia, la psicologia, la fisica, la chimica, la matematica. La rivoluzione delle neuroscienze avvenne quando questi scienziati si resero conto che il modo migliore per tentare di capire come lavorava il cervello derivava da un approccio interdisciplinare, una combinazione di metodiche tradizionali per ottenere una nuova sintesi, una nuova prospettiva. La maggior parte delle persone coinvolte in un'indagine scientifica sul sistema nervoso oggi sono considerati neuroscienziati.

Lungi dall'essere eccessivamente specialistico, questo campo di studi è cosi vasto da comprendere quasi tutta la scienza naturale, ponendo il sistema nervoso come punto focale comune. La comprensione dei modi in cui lavora il cervello richiede la conoscenza di molte cose, dalla struttura della molecola dell'acqua, alle proprietà elettriche e chimiche del cervello, al sapere perché il cane di Pavlov salivava quando veniva suonata una campanella.

I livelli di analisi (vedi immagine sotto)

Capire come funziona il cervello è una grossa sfida. Per ridurre la complessità del problema, i neuroscienziati lo hanno suddiviso in piccole parti, dato che questo consente un’analisi sperimentale sistematica: è ciò che viene chiamato approccio riduzionistico. La dimensione dell'unità oggetto di studio definisce il livello di analisi che analizzeremo in ordine di complessità ascendente.

La neuroscienza molecolare
Il cervello è stato definito "il pezzo di materia più complesso dell'universo". La materia cerebrale consiste di un'eccezionale varietà di molecole, molte delle quali sono uniche nel sistema nervoso. Queste diverse molecole giocano molti ruoli differenti, cruciali per il funzionamento del cervello: messaggeri che permettono ai neuroni di comunicare tra loro, sentinelle che controllano che tipo di materiali possono entrare o uscire dal neurone, conduttori che dirigono la crescita del neurone, archivisti di esperienze passate. Lo studio del cervello a questo livello più elementare viene chiamato neuroscienza molecolare.

La neuroscienza cellulare
Il livello di analisi successivo è costituito dalla neuroscienza cellulare, che focalizza l'attenzione sullo studio del modo in cui tutte queste molecole lavorano insieme per conferire al neurone le sue speciali proprietà. Tra le domande che vengono poste a questo livello, troviamo: Quanti tipi differenti di neuroni esistono? In che cosa differisce la loro funzione? In che modo i neuroni influenzano altri neuroni? In che modo, durante lo sviluppo fetale, vengono creati i legami tra neuroni? In che modo i neuroni eseguono computazioni?

La neuroscienza dei sistemi
Costellazioni di neuroni formano complessi circuiti che eseguono funzioni semplici: la visione, per esempio, o il movimento volontario. Perciò, possiamo parlare di "sistema visivo" e di "sistema motorio", ciascuno dei quali possiede il suo distinto circuito nel cervello. A questo livello di analisi, chiamato neuroscienza dei sistemi, i neuroscienziati studiano come circuiti neurali differenti analizzano le informazioni sensoriali, come formano la percezione del mondo esterno, come prendono decisioni ed eseguono movimenti.

La neuroscienza comportamentale
In che modo i sistemi neurali lavorano insieme per produrre comportamenti integrati? Per esempio, tipi di memoria differenti sono sostenuti da sistemi differenti? Dove agiscono, nel cervello, le sostanze che "alterano la mente", e qual è il normale contributo di questi sistemi alla regolazione dell'umore e del comportamento? Quali sistemi neurali spiegano i comportamenti legati al sesso? Da dove nascono i sogni, nel cervello? Questi problemi vengono studiati dalla neuroscienza comportamentale.

La neuroscienza cognitiva
Forse la sfida più grande delle neuroscienze riguarda la comprensione dei meccanismi neurali responsabili dei livelli più alti dell'attività mentale umana, quali l'autocoscienza, le immagini mentali e il linguaggio. La ricerca a questo livello, chiamata neuroscienza cognitiva, studia in che modo l'attività del cervello crea la mente.


Tratto e adattato da:
Bear MF, Connors BW, Paradiso MA, (2007) Neuroscienze: esplorando il cervello, 3ª ed. it., Milano: Elsevier Masson, pp. 10-11.


Tabella adattata da:
Bear MF, Connors BW, Paradiso MA, (2007) Neuroscienze: esplorando il cervello, 3ª ed. it., Milano: Elsevier Masson, pp. 12-13