Studiando il corpo umano ho imparato a cercare la semplicità nella biologia e a riconoscere i meccanismi essenziali che la natura e l’evoluzione hanno costruito nel corso del tempo.

Prendiamo i neuroni: cellule specializzate presenti nel cervello, nel midollo spinale e nel sistema nervoso periferico. La maggior parte dei neuroni cerebrali si forma durante la vita embrionale e fetale, prima della nascita, anche se alcune forme di neurogenesi possono proseguire in particolari aree del cervello adulto.

Molti dei neuroni che oggi vivono nel nostro corpo, dunque, si sono formati quando eravamo ancora nell’utero materno. Nati prima di noi, restano nostri compagni di viaggio per gran parte dell’esistenza.

Il neurone è una cellula capace di ricevere, elaborare e trasmettere segnali. La comunicazione avviene attraverso impulsi elettrici e segnali chimici, resi possibili soprattutto dal movimento di particelle cariche, chiamate ioni. Tra queste hanno un ruolo fondamentale il sodio e il potassio.

Anche il cloro, sotto forma di ione cloruro, e il calcio partecipano alla regolazione dell’attività nervosa.

I nostri neuroni vivono immersi in un ambiente acquoso ricco di sali minerali e hanno bisogno di un apporto continuo di ossigeno e glucosio. Possiamo immaginare ogni neurone come un’isola microscopica circondata da un mare interno, mantenuto in equilibrio dall’intero organismo.

Vediamo allora come sodio e potassio contribuiscono alla nascita degli impulsi nervosi che rendono possibili percezioni, movimenti, pensieri ed emozioni.

In condizioni di riposo, la concentrazione di sodio è maggiore all’esterno del neurone, mentre quella del potassio è maggiore al suo interno. Questa distribuzione viene mantenuta dalla membrana cellulare, dai canali ionici e dalla pompa sodio-potassio.

La diversa concentrazione degli ioni crea una differenza di potenziale elettrico tra l’interno e l’esterno della cellula. Nel neurone a riposo, l’interno è elettricamente più negativo rispetto all’esterno: il valore medio è di circa −70 millivolt.

Quando il neurone riceve uno stimolo sufficientemente intenso, si aprono alcuni canali presenti sulla sua membrana. Il sodio entra rapidamente nella cellula e provoca la depolarizzazione, facendo diventare temporaneamente l’interno più positivo.

Subito dopo si aprono i canali del potassio: il potassio esce dal neurone e contribuisce a riportare la membrana verso la condizione iniziale. Questa fase prende il nome di ripolarizzazione.

Il cloruro non entra normalmente nel neurone per generare l’impulso nervoso. In molte situazioni svolge invece una funzione regolatrice o inibitoria, rendendo più difficile l’attivazione della cellula.

La rapida successione di depolarizzazione e ripolarizzazione genera il potenziale d’azione, cioè l’impulso elettrico che percorre il neurone. Quando raggiunge la sinapsi, il segnale può essere trasmesso a un’altra cellula attraverso sostanze chimiche chiamate neurotrasmettitori.

Dall’attività coordinata di milioni di neuroni nascono anche le onde cerebrali: oscillazioni elettriche complessive e ritmiche che possono essere registrate mediante l’elettroencefalogramma.

Questi ritmi vengono misurati in hertz, cioè in cicli al secondo, e cambiano in relazione allo stato di veglia, al sonno, all’attenzione e alle diverse attività mentali.

Durante il sonno profondo prevalgono generalmente oscillazioni più lente. Nella veglia attiva e durante le attività che richiedono concentrazione sono invece presenti ritmi differenti e più rapidi.

La luce, i suoni, la musica, il ritmo del sonno e il contesto ambientale possono influenzare l’attività del cervello. Non esiste però una singola frequenza capace, da sola, di spiegare un pensiero, un’emozione o uno stato della coscienza.

Pensieri, memoria, emozioni e movimenti emergono dal lavoro di reti nervose estremamente complesse. Alla base di questa straordinaria attività resta comunque un meccanismo elementare e affascinante: minuscoli ioni che attraversano la membrana di una cellula e producono corrente elettrica.

Una corrente di pochi millivolt, dalla quale prende forma una parte essenziale di ciò che siamo.

Le principali onde cerebrali

Le onde cerebrali vengono classificate in base alla loro frequenza, misurata in hertz. Le diverse bande possono essere associate ad alcuni stati del cervello, ma non funzionano come compartimenti separati: più ritmi possono comparire contemporaneamente e il loro significato dipende dall’area cerebrale e dal contesto.

Onde gamma – circa 30-100 Hz e oltre

Sono oscillazioni rapide associate a processi come attenzione, integrazione delle informazioni, percezione e alcune forme di apprendimento. Non rappresentano però una misura diretta dell’intelligenza o della “massima capacità” del cervello.

Onde beta – circa 12-30 Hz

Sono frequenti durante la veglia attiva, la concentrazione, il ragionamento e le normali attività quotidiane. Possono aumentare anche in condizioni di tensione o intensa attenzione, ma non indicano necessariamente uno stato di stress.

Onde alfa – circa 8-12 Hz

Compaiono soprattutto durante la veglia rilassata, spesso quando si tengono gli occhi chiusi. Tendono a ridursi quando ci si concentra su uno stimolo visivo o su un’attività mentale. Vengono associate al rilassamento vigile, ma non possono essere definite scientificamente come un “ponte tra conscio e inconscio”.

Onde theta – circa 4-8 Hz

Sono presenti durante la sonnolenza e nelle prime fasi del sonno. Possono comparire anche in alcuni processi di memoria, orientamento e controllo cognitivo. Il sonno REM, durante il quale si verificano molti sogni vividi, presenta invece un’attività più complessa e a frequenze miste.

Onde delta – circa 0,5-4 Hz

Sono le oscillazioni più lente e ampie. Caratterizzano soprattutto le fasi più profonde del sonno non-REM, importanti per il recupero dell’organismo e il consolidamento di alcune funzioni biologiche. Dire che la coscienza sia “totalmente a riposo” è suggestivo, ma non costituisce una definizione scientifica.

Le frequenze cerebrali non sono interruttori capaci di accendere separatamente sonno, creatività, memoria o intelligenza. Sono piuttosto tracce dell’attività coordinata di grandi reti di neuroni: una specie di orchestra elettrica nella quale cambiano continuamente strumenti, ritmo e intensità.

Le precisazioni sono importanti perché lo schema originale è efficace sul piano divulgativo, ma presenta come certezze alcune associazioni che in neuroscienza sono più articolate. La classificazione delle bande, inoltre, può variare leggermente secondo il metodo di misurazione e la fonte scientifica.

Immagine illustrativa generata con intelligenza artificiale