Plasticità cerebrale: possiamo davvero rigenerare il nostro cervello?

La riscoperta della plasticità cerebrale: un viaggio dalle cellule invisibili alle speranze terapeutiche

L’interesse nei confronti della plasticità cerebrale, fenomeno in grado di plasmare le funzioni neurali attraverso esperienze e apprendimenti, emerge come fondamentale. Scoprire le potenzialità delle cellule invisibili, ovvero gli elementi cellulari spesso trascurati nella loro importanza, assume rilevanza cruciale per delineare futuri sviluppi nel campo terapeutico. In questo contesto, si aprono al pubblico visioni innovative riguardanti le possibilità offerte dalla scienza nel curare disordini neurologici non più considerati irrimediabili. Si può quindi comprendere come la conoscenza dei meccanismi alla base dell’adattamento neuronale possa contribuire significativamente al progresso in ambito medico.

Nel panorama in continua evoluzione delle neuroscienze, la figura del Professor Luca Bonfanti emerge come un faro, illuminando sentieri che una volta apparivano inesplorati. Professore di Anatomia Veterinaria presso l’Università di Torino e membro di spicco di istituzioni come l’Istituto Nazionale di Neuroscienze (INN) e il Neuroscience Institute of Turin (NIT), Bonfanti ha dedicato oltre trent’anni di ricerca – dal 1992 – allo studio della plasticità del cervello e delle sue enigmatiche cellule staminali.

Il suo lavoro, culminato nel saggio scientifico-divulgativo del 2009 intitolato “Le cellule invisibili, il mistero delle staminali del cervello”, rappresenta una pietra miliare nella comprensione delle capacità intrinseche del cervello di adattarsi, modellarsi e, in minima parte, rigenerarsi. Questa “scoperta galileiana”, come la definisce lo stesso Bonfanti, ha rivoluzionato il modo in cui guardiamo al cervello, aprendo prospettive inimmaginabili, seppur ancora lunghe e complesse, per il futuro della medicina rigenerativa e delle terapie per le malattie neurodegenerative.

La sua ricerca si concentra in particolare sulla neurogenesi adulta, ovvero la formazione di nuovi neuroni nel cervello adulto, un concetto che per decenni è stato considerato un tabù nel mondo scientifico. Tradizionalmente, si credeva che il cervello, una volta raggiunta la maturità, perdesse la capacità di produrre nuove cellule nervose, rendendo ogni danno permanente e irreversibile. Tuttavia, studi pionieristici hanno rivelato che, in realtà, alcune aree cerebrali, per tutta la vita, continuano a generare neuroni. Queste aree, definite “nicchie staminali”, sono di dimensioni estremamente ridotte – pochi millimetri – e si trovano principalmente nel bulbo olfattivo, deputato alla percezione degli odori, e nell’ippocampo, essenziale per la memoria e l’apprendimento.

In queste specifiche regioni, le cellule staminali neurali danno origine a precursori indifferenziati che migrano, andando a sostituire neuroni morti o ad aggiungersi a quelli esistenti. Questa capacità di autorinnovamento, sebbene limitata, è cruciale per la plasticità cerebrale e per l’adattamento dell’individuo all’ambiente esterno. L’analogia che si potrebbe fare è quella di un giardiniere meticoloso che, invece di piantare un intero nuovo bosco, si limita a sostituire alcune singole piante in aiuole molto specifiche e funzionali a mantenere la bellezza e l’equilibrio del giardino; l’intero ecosistema del cervello non viene rinnovato, ma solo alcune funzioni chiave vengono sostenute da questa minima ma vitale rigenerazione.

Il fascino di Bonfanti per l’invisibile – dalle cellule all’ignoto – è palpabile nelle sue parole, un inno alla curiosità scientifica che spinge a svelare ciò che è nascosto. La scienza, per lui, è lo strumento per percepire l’invisibile, per “vedere quello che non si vede”. Questo è particolarmente vero per le cellule staminali, intrinsecamente sfuggenti e difficili da osservare, la cui presenza nel cervello adulto è stata a lungo negata o ignorata. Nonostante gli avanzamenti, la loro comprensione e il loro utilizzo terapeutico restano una sfida immane, come testimonia il gap tra l’entusiasmo mediatico e la cautela scientifica.

“Nei pazienti trattati con cellule staminali, è stata osservata una riduzione dell’atrofia cerebrale e una variazione del profilo liquorale in senso pro-rigenerativo.” ^{[Nature Medicine]}

Il professor Bonfanti ha sottolineato a più riprese come la complessità del cervello – in netto contrasto con la relativa semplicità di altri organi come la pelle o il sangue, dove le applicazioni della medicina rigenerativa hanno già trovato terreno fertile – renda ardua l’implementazione di terapie basate sulle staminali per la riparazione di danni estesi. Questa complessità, unita alla scarsità delle nicchie staminali e alla presenza di un ambiente tissutale “ostile” alla rigenerazione (ad esempio, la formazione di cicatrici gliali in seguito a lesioni), rappresenta la sfida più grande per i ricercatori. La possibilità di assistere a una rigenerazione diffusa in tutto il tessuto cerebrale, con la riparazione di circuiti neurali persi in seguito a malattie neurodegenerative o traumi, rimane purtroppo una prospettiva ancora lontana e complessa, per la quale è necessario ancora molto, moltissimo, studio e ricerca di base.

Plasticità cerebrale e il delicato equilibrio della neurogenesi adulta: applicazioni e limiti

Il concetto di plasticità cerebrale descrive come il cervello possa continuamente riorganizzarsi attraverso esperienze diverse che vanno dall’apprendimento a eventi traumatici. Un aspetto fondamentale correlato a questa idea è rappresentato dalla neurogenesi adulta; ciò implica che gli adulti possano generare nuovi neuroni anche dopo l’età giovanile, con evidenti benefici sul piano delle funzioni cognitive. Le implicazioni pratiche sono enormemente significative: pensiamo alla riabilitazione per pazienti colpiti da ictus o alle terapie destinate a combattere le malattie neurologiche progressive. Nonostante ciò, esistono dei vincoli naturali nella capacità plastica individuale; ogni persona può sperimentare differenze marcate nella facilità con cui il proprio cervello si adatta alle nuove circostanze o genera nuovi neuroni. La tensione esistente tra l’ottimizzazione delle prestazioni neurologiche e le potenziali insidie legate ai mutamenti indesiderati diventa quindi un elemento centrale da esplorare con attenzione accademica. La plasticità cerebrale rappresenta un elemento centrale per i processi di adattamento e apprendimento; tuttavia la sua espressione varia notevolmente tra diversi tessuti e organi, ponendo il cervello come oggetto d’indagine estremamente intricato. Come illustrato dal Professor Bonfanti, prendiamo ad esempio il fegato: questo organo è caratterizzato da incredibili abilità rigenerative, tanto da poter ripristinare la propria massa anche dopo l’asportazione del 50%, ma è carente nella presenza definita di nicchie staminali e in alti tassi di rinnovamento delle cellule epatiche. In netto contrasto troviamo il cervello; esso risulta prevalentemente incapace di rigenerare, sebbene conservi cellule staminali neurali altamente attive ed analiticamente delineate, con sole rare eccezioni riguardanti la neurogenesi negli ambiti dell’ippocampo e del bulbo olfattivo.

Questa apparente dicotomia mette in luce le intricate interrelazioni fra le cellule staminali e i loro rispettivi microambienti tissutali; dinamiche ancora poco comprese nella loro totalità.

La ricerca sulle cellule staminali, quindi, è ancora agli albori. I progressi rapidi ottenuti negli ultimi anni, che hanno permesso di svelare molti misteri legati a queste cellule, non sono che la punta dell’iceberg di un percorso che si preannuncia arduo e lungo, forse decenni, prima di raggiungere una comprensione soddisfacente della loro regolazione e delle loro interazioni nei contesti biologici sia sani che patologici. In questo scenario, gli studi sulle staminali adulte ed embrionali non si configurano come rivali, bensì come elementi complementari e indispensabili per un progresso autentico in medicina. Mentre le staminali vengono già impiegate con successo nel trattamento di patologie come alcune forme di leucemia e nella rigenerazione di tessuti superficiali e strutturalmente “semplici” come la pelle e la cornea – grazie anche al lavoro eccellente di gruppi di ricerca italiani come quello di Michele De Luca a Modena, che ha stabilito protocolli sicuri ed efficaci per questi organi – il discorso si complica esponenzialmente quando si tratta del sistema nervoso centrale. Le malattie neurodegenerative, ad esempio, colpiscono prevalentemente aree cerebrali che non rigenerano, come la corteccia cerebrale e lo striato, rendendo la riserva “neurogenica” naturale praticamente inutile.

Di recente, la ricerca ha fatto rapidi progressi. Ad esempio, nel 2023, si è concluso uno studio clinico pionieristico dove pazienti affetti da sclerosi multipla hanno ricevuto per la prima volta un trapianto di cellule staminali neurali, mostrando risultati promettenti in termini di sicurezza e tollerabilità, insieme a una riduzione dell’atrofia cerebrale e cambiamenti pro-rigenerativi nel loro profilo liquorale ^{[Nature Medicine]}.

La struttura eterogenea e complessa del sistema nervoso, unita alla presenza di un ambiente “maturo” che differisce radicalmente da quello embrionale e alla comparsa di molecole inibitorie della crescita assonale, costituisce un ostacolo quasi insormontabile per il differenziamento e l’integrazione di cellule staminali iniettate nel cervello con l’intento di “ricostruire” circuiti neurali persi.

Si potrebbe paragonare il cervello a un’antica città fortificata, dove ogni strada e edificio ha una funzione specifica e insostituibile, e dove l’introduzione di nuovi elementi estranei risulterebbe disarmonica e inefficace senza una profonda conoscenza delle sue complesse dinamiche architettoniche e urbanistiche.

Il dibattito sull’utilizzo delle staminali del cervello rimane controverso non solo per la complessità intrinseca del tessuto nervoso, ma anche per la mancanza di percezione di tale complessità da parte di una fetta dell’opinione pubblica e, a volte, persino di alcuni ricercatori. Bonfanti evidenzia come la maggior parte delle conoscenze attuali sulle staminali cerebrali derivino da studi in coltura, dove le cellule si comportano in modo molto diverso rispetto al loro ambiente naturale. Inoltre, la persistenza di malattie neurodegenerative è un fenomeno relativamente recente nella storia evolutiva umana, emerso con l’allungamento dell’aspettativa di vita. Si ipotizza che l’incapacità del cervello umano di riparare danni attraverso la rigenerazione sia stata evolutivamente selezionata come “inutile” per la sopravvivenza della specie, il che spiegherebbe la formazione di cicatrici gliali che isolano l’area colpita anziché tentare una riparazione attiva.

“La sclerosi multipla progressiva rappresenta una malattia complessa ed eterogenea, per la quale è fondamentale sviluppare terapie innovative e efficaci.” ^{[IRCCS Ospedale San Raffaele]}

Il cervello, in sostanza, si mostra meno “collaborativo” di altri tessuti agli stimoli della medicina rigenerativa. La sinergia di elementi biologici ed evolutivi, caratterizzante il tema delle staminali cerebrali, conferisce a quest’ultimo un livello di complessità notevole e lo pone al centro di accese dispute scientifiche. Purtroppo, tali discussioni generano frequentemente malintesi che sono ulteriormente esacerbati da una narrazione mediatica che può apparire semplificata e carica di sensazionalismo.

Tra promesse e realtà: il ruolo della ricerca di base e la sfida della comunicazione

Il divario tra le potenzialità scientifiche delle cellule staminali e la percezione pubblica di queste scoperte è un tema centrale nel dibattito sollevato dal Professor Bonfanti. Se da un lato l’aspetto intrinsecamente “miracoloso” delle cellule staminali, capaci di auto-rinnovarsi e differenziarsi in diverse tipologie cellulari, è un fatto biologico innegabile e affascinante, dall’altro l’attribuzione di poteri di guarigione immediata e quasi onnipotente contrasta nettamente con la realtà della ricerca scientifica. Le reali proprietà di queste cellule, valutate con rigore e metodo, aprono prospettive immense in biomedicina e biotecnologia, preannunciando un futuro di conoscenza ancora da esplorare per comprendere appieno i meccanismi di formazione e mantenimento di tessuti e organi, e le cause delle loro patologie. Tuttavia, è proprio nella mancanza di una conoscenza completa dei sistemi biologici complessi che si annidano le maggiori difficoltà nel tradurre queste potenzialità in terapie concrete e disponibili. La strada è indubbiamente giusta, ma è lunga, tortuosa e disseminata di ostacoli.

Il professor Bonfanti evidenzia come la divulgazione scientifica e il giornalismo abbiano spesso contribuito a creare aspettative irrealistiche. Titoli sensazionalistici che promettono “guarigioni miracolose” o “rivoluzioni mediche imminenti” distorcono la realtà di una ricerca che, per sua natura, procede per piccoli passi, attraverso scoperte incrementali e validazioni rigorose. Questa tendenza a enfatizzare successi parziali o ipotesi future come certezze consolidate genera un “problema di incomprensione e fraintendimento” tra scienza e opinione pubblica.

Un esempio significativo è la frequente associazione acritica di ogni nuova scoperta – sia essa un gene o una proteina – al cliché “questo aprirà la strada a nuove terapie” o “questo rivoluzionerà la medicina”. Tali affermazioni, sebbene comprensibili nel desiderio di valorizzare le proprie ricerche e attirare finanziamenti, possono essere fuorvianti. È essenziale sottolineare come gran parte delle ricerche riguardanti i meccanismi biologici sia effettuata utilizzando modelli animali quali i topi; questo comporta delle differenze sostanziali tra le loro caratteristiche biologiche e quelle umane. Tale discrepanza rende particolarmente arduo il processo di applicazione dei risultati ottenuti nelle realtà cliniche. Una questione allarmante consiste nell’insorgere di cliniche private promissorie, le quali offrono “guarigioni rapide” avvalendosi dell’uso incontrollato delle cellule staminali. Queste istituzioni sono cresciute rapidamente in molte nazioni europee ed asiatiche ed assumono frequentemente il volto di autentiche frodi: approfittando della vulnerabilità emotiva dei pazienti impoveriti finanziariamente da trattamenti costosi per procedure senza alcun fondamento scientifico – talvolta addirittura mortali nei casi documentati – rappresentano una minaccia concreta per la salute individuale. Non solo tali comportamenti irresponsabili compromettono direttamente il benessere sanitario degli individui coinvolti, ma danneggiano gravemente anche l’integrità della ricerca rigorosa e della medicina basata sull’evidenza stessa; generano così una reazione a catena capace d’intaccare fortemente la fiducia collettiva nei confronti della scienza stessa.

Bonfanti suggerisce una via per superare questo scoglio: incentivare la ricerca di base. Proprio perché il tema è così complesso e siamo solo all’inizio del percorso, è cruciale investire nella comprensione profonda del funzionamento delle cellule staminali nei loro contesti naturali e patologici. Solo così si potranno prospettare strategie terapeutiche realmente efficaci per il futuro. È necessario comunicare al pubblico che non tutti i ricercatori lavorano per soluzioni immediate, ma che molti si dedicano a costruire le fondamenta per la medicina del domani, un domani che non significa necessariamente “domani mattina”. La pazienza, l’impegno costante e i finanziamenti adeguati sono gli ingredienti essenziali per un progresso autentico, lontano dalle promesse fuorvianti e dai “miracoli” che non sono a portata di mano.

La complessità del cervello e il futuro “invisibile” della medicina rigenerativa

Il Professor Bonfanti paragona i ricercatori a detective, impegnati in una “spy story” scientifica alla ricerca di indizi nascosti, di “cellule invisibili” da “incastrare” per svelarne i segreti. Questo senso di tensione e di scoperta è ciò che anima la ricerca scientifica. Tuttavia, in questa “caccia” all’ignoto, a volte è il cervello stesso del detective, ovvero del ricercatore, a “depistare le indagini”, a non essere sufficientemente aperto a esplorare soluzioni nuove, in controtendenza con l’establishment scientifico. La storia della neurogenesi adulta è un esempio eloquente di come scienziati “illuminati e testardi” siano riusciti a cambiare una concezione strutturale consolidata del cervello, aprendo scenari impensabili. Questa capacità di essere oggettivamente neutrali e aperti a nuove soluzioni, slegati da visioni dogmatiche, è una caratteristica nobile e fondamentale della ricerca.

L’analogia con la fantascienza, in particolare con i “Visitors” che promettono pace e cure ma portano confusione, è calzante per descrivere il panorama attuale delle staminali. Fino ad ora, si può affermare che le cellule staminali hanno creato più interrogativi che risposte concrete. Nonostante ciò, Bonfanti enfatizza energicamente come alcune applicazioni pratiche già realizzate – come quelle relative a leucemie o trattamenti per la pelle e la cornea – dimostrino chiaramente il vero potenziale racchiuso in queste ricerche. Il lavoro instancabile portato avanti da migliaia di scienziati impegnati a livello globale deve essere accompagnato dalla prudenza nelle loro previsioni; tale circostanza, unita alla necessità fondamentale di disporre del giusto tempo e della libertà nella conduzione delle ricerche, dovrebbe fornire conforto all’opinione pubblica: i risultati straordinari non sono immediatamente accessibili. Tuttavia, è attraverso la tenacia e opportuni investimenti affinché ci possa essere una prospettiva reale per avanzamenti significativi.

L’impiego dei neuroni derivati dalle cellule staminali embrionali umane ha già visto tentativi clinici nel cervello dei malati colpiti dal morbo di Parkinson; i risultati sono stati descritti dai coordinatori delle prove cliniche come decisamente eccellenti. ^{[Italian Medical News]}.

La “confusione” intorno alle staminali deriva, in gran parte, da una cattiva gestione mediatica dell’argomento, non certo dalla ricerca scientifica in sé, dove gli scienziati discutono aspramente, confrontano ipotesi e dati, con l’unico scopo di capire come le cellule funzionano e come usarle in terapia. L’obiettivo comune è migliorare le conoscenze e, se possibile, la qualità della vita. I veri “Visitors”, in questa prospettiva, non sono le cellule staminali, ma coloro che, senza averne il titolo e spesso mimetizzati, tentano di invadere e deturpare l’equilibrio della ricerca scientifica.

Oltre la neurogenesi: il cervello resiliente e la sua memoria invisibile

Le recenti scoperte inerenti alla neurogenesi nell’età adulta, assieme all’evoluzione della plasticità cerebrale, rimangono tuttavia ancora in fase preliminare per quanto riguarda le loro applicazioni terapeutiche nelle patologie neurodegenerative; nondimeno forniscono uno spunto d’interesse umano significativo. Secondo quanto evidenziato dalla psicologia cognitiva, il cervello umano non si configura come un’entità immutabile; piuttosto rappresenta un sistema dinamico in continua metamorfosi. Attraverso ogni singola esperienza vivenziale – sia essa legata ad apprendimenti formali o informali – oltre a qualsiasi emozione provata sul momento, si attua un processo che modifica le reti neurali esistenti oppure ne costruisce delle nuove. Tale potere di adattamento viene definito plasticità ed è cruciale per consentirci flessibilità nella crescita personale, così come nel tentativo di risollevarci da eventuali traumi subiti.

Sebbene la ricrescita neuronale trovi confini precisi all’interno del cervello stesso riguardo le sue aree bersaglio specifiche, è invece la plasticità sinaptica, vale a dire l’interattività delle giunzioni neuronali pronte a rinforzarsi o affievolirsi sulla base dell’esperienza acquisita dalla persona, a essere al centro dell’attenzione scientifica – esse rappresentano infatti fattori chiave indispensabili per il funzionamento neurologico ottimale.

Addentrandoci nei concetti più avanzati relativi alla psicologia comportamentale, nonché agli ambiti afferenti alla medicina focalizzata sulla salute mentale, i lavori del Professor Bonfanti sollecitano riflessioni penetranti sull’essenza stessa dei processi traumatici e sulle modalità attraverso cui avviene l’iter del recupero individuale dal disagio psicologico subito. Sebbene la neurogenesi adulta sia concentrata in aree legate alla memoria (ippocampo) e all’olfatto, non dobbiamo sottovalutare l’importanza di questi processi per la nostra salute mentale. Un trauma, che sia fisico o psicologico, può alterare i circuiti cerebrali, modificando le nostre risposte emotive e cognitive.