Negli anni ’30, il neurochirurgo Wilder Penfield ha aperto la strada a un nuovo audace tipo di cartografia che ha permesso oggi questa scoperta sul nervo vago. Mentre uno stenografo prendeva appunti, toccava delicatamente un elettrodo sul cervello esposto dei suoi pazienti svegli e consenzienti e chiedeva cosa provassero quando la corrente elettrica colpiva aree diverse.
Penfield voleva prevedere meglio quali funzioni cerebrali sarebbero state minacciate quando i chirurghi avrebbero dovuto rimuovere tumori o pezzi di tessuto che stavano scatenando crisi epilettiche. La stimolazione delle regioni cerebrali adiacenti, ha scoperto, producevano sensazioni nelle parti del corpo corrispondenti: mano, avambraccio, gomito. Il risultato della sua mappatura è stato l’iconico “homunculus”: una mappa sullo strato esterno rugoso del cervello che rappresenta la superficie del corpo.
Penfield si avventurò poi in un territorio più misterioso. Quando ha sondato l’insula, una profonda piega della corteccia, alcuni pazienti si sono sentiti nauseati o pieni di gas; altri ruttarono o vomitarono. “Il mio stomaco è sconvolto e sento un odore del tipo…”
Penfield ha trovato quei segnali viscerali più difficili da decifrare rispetto alla mappa del cervello della superficie del corpo. Le regioni del cervello responsabili delle diverse sensazioni interne sembravano sovrapporsi. Le regioni sensoriali erano difficili da distinguere da quelle che inviavano istruzioni motorie come dire all’intestino di contrarsi.
Penfield una volta ha chiesto ai partecipanti di ingoiare un elettrodo per rilevare i cambiamenti nelle contrazioni intestinali mentre stimolava il loro cervello. Ma la sua mappa degli organi interni era sfocata e ambigua, e rimase tale per la maggior parte del secolo successivo.
Decenni dopo, gli scienziati hanno cominciato a svelare come i nostri organi umidi, spugnosi e scivolosi parlano al cervello e come il cervello risponde. Quella comunicazione bidirezionale, nota come interocezione, comprende un complesso sistema di nervi e ormoni a livello del corpo. L’esplorazione molto recente si è concentrata sul nervo vago: una rete massiccia e tortuosa di oltre 100.000 fibre che viaggiano da quasi tutti gli organi interni alla base del cervello e viceversa.
Con nuove tecniche per mappare i percorsi dei nervi negli animali e misurare l’interocezione nelle persone, i ricercatori stanno aggiungendo nuovi dettagli sorprendenti agli schizzi di Penfield e altri ideati. Da oltre 100 anni gli scienziati sanno che il nervo vago trasporta segnali tra gli organi e il tronco cerebrale.
Come parte del sistema nervoso parasimpatico, attivo quando il corpo è a suo agio o si sta riprendendo dallo stress, il vago regola le funzioni autonome come la frequenza cardiaca, la respirazione e la digestione. Ma nuovi studi hanno mostrato che i segnali trasportati dalle fibre vagali vanno oltre il tronco cerebrale, rivelando un’ampia rete interocettiva nel cervello che interpreta i cambiamenti interni, anticipa i bisogni del corpo e invia comandi per soddisfarli.
La rete include regioni del cervello coinvolte in una cognizione più complessa, il che significa che anche i nervi che monitorano il funzionamento di base del corpo rispondono e influenzano il modo in cui ricordiamo, elaboriamo le emozioni e persino costruiamo il nostro senso di sé.
Sfidando le tradizionali distinzioni tra disturbi del cervello e del corpo, i nuovi studi potrebbero contenere indizi sulla natura della coscienza. Rispetto a sensi meglio compresi come la vista, l’interocezione è come “un nuovo continente”, afferma Catherine Tallon-Baudry, neuroscienziata dell’École Normale Supérieure.
L’evidenza che l’interocezione è la chiave per il benessere sia fisico che emotivo rende il vago un allettante bersaglio terapeutico. La stimolazione del nervo vago (VNS), che fornisce impulsi elettrici al nervo vago attraverso un dispositivo impiantato sotto la clavicola, è già stata approvata negli Stati Uniti per trattare l’epilessia e la depressione.
Forme di stimolazione meno invasive, tra cui un dispositivo che eroga corrente alla pelle del collo e un dispositivo indossato dall’orecchio chiamato VNS auricolare transcutaneo (taVNS), sono in fase di studio per condizioni diverse come l’artrite reumatoide, l’obesità e il morbo di Alzheimer.
Tuttavia, non è chiaro come entrambi gli approcci potrebbero funzionare e come ridurre al minimo gli effetti collaterali. Stimolare il vago “fa chiaramente molte cose al corpo”, afferma Kara Marshall, una borsista post-dottorato che studia l’interocezione presso Scripps Research. “La sfida è trovare meccanismi chiari”.
Per fare ciò, i ricercatori devono prima mappare le complesse connessioni del nervo vago e quindi definire come il cervello rappresenta e risponde ai suoi messaggi. Questo compito è arduo perché, come con molti nervi periferici, il nervo vago ha molte fibre sottili e sparse che mancano di uno strato isolante di mielina grassa, che le rende notoriamente difficili da rintracciare.
Nervo vago e i nuovi studi
Ma nuovi strumenti stanno affinando il quadro. Il sequenziamento dell’RNA a singola cellula, che consente agli scienziati di identificare i tipi di cellule all’interno di un tessuto sulla base dei loro modelli di espressione genica, ha finalmente permesso di sezionare la “materia oscura del vago”, afferma Steve Liberles, un biologo cellulare alla Harvard Medical School.
Il suo team ha utilizzato la genetica per identificare una “diversità sbalorditiva” di tipi di cellule vagali nei roditori, comprese le cellule che controllano la respirazione e innescano la tosse, rilevano i cambiamenti della pressione sanguigna e dell’ossigeno e rilevano lo stiramento e i nutrienti nel sistema digestivo.
Più di recente, il team di Liberles ha scoperto cellule nel tronco cerebrale, collegate ai neuroni vagali, che scatenano la nausea. Questa scoperta potrebbe portare a chemioterapie più tollerabili che evitano di stimolare quelle vie nervose o addirittura le comprimono.
I risultati, pubblicati l’anno scorso negli Atti della National Academy of Sciences, potrebbero far rivivere l’idea che lo stress provoca ulcere allo stomaco. Quell’idea è stata in gran parte respinta negli anni ’80 dopo che uno studio che ha portato a un premio Nobel nel 2005 li ha ricondotti a infezioni batteriche con Helicobacter pylori.
Ma il nuovo lavoro suggerisce che lo stress, interrompendo entrambi i percorsi vagali, potrebbe ostacolare la digestione e creare un ambiente più accogliente per i batteri che inducono l’ulcera nello stomaco, afferma Strick.
Altri studi sulle connessioni vaghe suggeriscono che influenzano la memoria e l’apprendimento. In uno studio del 2018 sui ratti, il neuroscienziato Scott Kanoski della University of Southern California ha interrotto le connessioni sensoriali vagali tra lo stomaco e l’ippocampo, una regione del cervello cruciale per la formazione dei ricordi.
L’interruzione ha impedito agli animali di ricordare nuovi oggetti e luoghi e ha rallentato la nascita dei neuroni. I segnali interocettivi aiutano l’ippocampo a formare ricordi vitali: dove abbiamo trovato l’ultima volta uno spuntino davvero buono, ad esempio, o quale pasto ci ha fatto ammalare.
Sebbene alcuni disturbi psichiatrici abbiano chiaramente origine solo nel cervello, “Sono convinto che in altri casi possano avere origine nel corpo”, afferma il neurochirurgo Kevin J. Tracey, presidente dei Feinstein Institutes for Medical Research. Il suo team ha studiato come i segnali tra il cervello e i visceri modulano il sistema immunitario e recentemente ha identificato un gruppo di cellule nel tronco cerebrale del topo che regola l’infiammazione inviando segnali alla milza attraverso il nervo vago.
