Interview with Marco Iacoboni: L’impatto dei neuroni specchio sulla psicologia e le possibili conseguenze mediche

Dr Andrea Valdrinini speaks with with Prof Marco Iacoboni about MIRROR neurons a hot new territory for investigation. In this interview, Prof. Iacoboni talks about the many aspects of this revolutionary discovery and it's impact on general and cognitive psychology. 

MARCO IACOBONI, MD PhD, is a neurologist and neuroscientist originally from Italy. Today he is Professor of Psychiatry and Biobehavioral Sciences at the David Geffen School of Medicine at UCLA, and Director of the Transcranial Magnetic Stimulation laboratory of the Ahmanson-Lovelace Brain Mapping Center. Iacoboni pioneered the research on mirror neurons, the "smart cells" in our brain that allow us to understand others.

A partire dagli anni '80 il neurologo Giacomo Rizzolatti e la sua equipe dell'università di Parma (tra gli altri V. Gallese, L. Fadiga e L. Fogassi) riscontrarono che nella corteccia premotoria nel cervello della scimmia si trovavano dei neuroni particolari. Questi neuroni presentavano la sorprendente proprietà di non attivarsi solo nel momento in cui la scimmia pianifica la sua azione, ma anche quando osserva altri che agiscono. Per questo hanno poi ricevuto il nome di "neuroni specchio". Successivamente i ricercatori trovarono riscontri della presenza di cellule specchio anche nel cervello umano (per una ricostruzione complessiva e dettagliata si vedano Rizzolatti e Sinigaglia 2006 e Iacoboni 2008).

Marco Iacoboni è entrato in contatto dalla metà degli anni '90 con il gruppo di Parma come esperto delle nuove metodologie cliniche per lo studio delle cellule specchio, in particolare della stimolazione magnetica transcranica (TSM). Questa tecnica, di cui Iacoboni ci parlerà in breve, ha permesso di applicare all'uomo una forma di osservazione del cervello molto efficace e poco invasiva, necessariamente differente da quelle usate sui primati. Con Iacoboni facciamo il punto sul significato della scoperta dei neuroni specchio e sull'impatto di essa nei confronti della psicologia, della psichiatria. In particolare discuteremo con lui le conseguenze mediche e terapeutiche che la presenza delle cellule specchio nel cervello umano comporta.

Professor Iacoboni, può raccontarci intanto in che modo è entrato in contatto con Giacomo Rizzolatti e colleghi?
Le mie interazioni con il gruppo di Parma sono cominciate in modo casuale, con un incontro con Giacomo Rizzolatti a Praga durante un meeting scientifico nel 1995. Quelli erano davvero i primi tempi della ricerca sui neuroni specchio. I parmensi volevano studiare il sistema anche nell'uomo, con tecniche di neuroimmagini (che a Parma non erano disponibili). Rizzolatti aveva eseguito un paio di studi PET, uno in collaborazione con un gruppo di neuroscienziati di Los Angeles, all'Universita' della California del Sud (USC). Comunque, volevano usare la nuova (all'epoca) tecnica di risonanza magnetica funzionale (fMRI), che permette una maggiore risoluzione spaziale e temporale. Così abbiamo cominciato a collaborare. Io ero già a UCLA e il nostro centro per il Brain Mapping era uno dei pochi centri al mondo ad avere un sistema fMRI a 3 Tesla, adesso molto comune.

1. Questioni di metodo

La scoperta dei neuroni specchio, come spesso accade nella scienza, è stata casuale. Si è partiti dallo studio del sistema motorio nei primati e si arrivati poi agli uomini. Cosa ha permesso di estendere la scoperta al nostro genere? Si tratta di congetture o ci sono evidenze neuroscientifiche?
L'ipotesi di base, anche morale, della ricerca sulle scimmie, è che esiste una continuità evolutiva tra il cervello della scimmia e il cervello dell'uomo. E d'altra parte la premessa di base di tutta la sperimentazione animale è che c'e' una continuità evolutiva tra gli animali e gli uomini, così che gli studi effettuati sugli animali possono ispirare gli studi effettuati sull'uomo. Questa ovviamente non è solo una congettura, perché ci sono una quantità enorme di dati scientifici in supporto della continuità evolutiva tra la biologia animale e quella umana e in particolare tra il cervello di primati non umani e quello dell'uomo. 

Proprio le tecniche di neuroimaging a cui ha fatto riferimento in apertura, sono preziose per verificare la premessa teorica della gradualità delle specie. In qualche modo potrebbero renderla palpabile. Lei è uno dei maggiori esperti di stimolazione magnetica transcranica. Quale vantaggio ha portato questa tecnica alla ricerca sui neuroni specchio? Quali differenze ci sono rispetto a PET o fMRI?
Il vantaggio della stimolazione magnetica transcranica e' che ci da' informazioni sui rapporti causali tra attivita' cerebrale e comportamento. Le tecniche di neuroimmagini come PET o fMRI possono solo darci informazioni "correlative" tra attività cerebrale e funzioni cognitive. Con la stimolazione magnetica transcranica possiamo testare l'importanza di queste correlazioni, interferendo transitoriamente con l'attivita' di una regione cerebrale. Se la funzione cognitiva investigata viene alterata, allora possiamo concludere che l'attività di quella regione cerebrale e' essenziale per quella funzione cognitiva.

2. Neuroni specchio e psicologia e teoria

Lasciamo da parte le premesse metodologiche e veniamo alla psicologia. In un recente saggio, Carlo Umiltà e Paolo Legrenzi (2009) attaccano frontalmente la tendenza all'uso eccessivo del neuroimaging. Il loro punto è che questa tendenza costituisce l'esempio di un trend eliminativista in cui il cervello finisce per prevalere su quanto possiamo definire "mente", o in altri termini la neurologia schiaccia la psicologia. Anche lei vede questo rischio? O pensa che il riduzionismo di gran parte delle neuroscienze sia una chance?
Non avendo letto il saggio, mi è difficile commentare. Comunque, se la posizione di Umiltà e Legrenzi è riassunta bene in questa domanda (e il titolo del saggio mi fa pensare che è cosi'), mi sembra che essa sia permeata da un dualismo anacronistico. Neurologia e psicologia usano livelli diversi di descrizione. I meccanismi mentali descritti dagli psicologici sono ovviamente prodotti dal cervello. Quello che le neuroscienze cercano di fare è di capire i meccanismi neurali che implementano i meccanismi mentali. Ovviamente, le nostre conoscenze sono limitate e quindi non è pensabile che le neuroscienze al momento attuale riescano a descrivere in modo completo come l'attività neurale implementi le funzioni mentali. Ma questo non giustifica una contrapposizione tra psicologia e neurologia. Al contrario, le interazioni tra psicologia e neurologia sono di giovamento ad entrambe le discipline.

Al contrario in Mirroring People è Lei ad attaccare in qualche modo le teorie psicologiche. Afferma che la "teoria della teoria" e in generale ogni teoria della mente è troppo complessa per essere una buona ipotesi del funzionamento della nostra psiche. Se non ricordo male, afferma che la anche la "teoria della simulazione" ha ancora troppo di teorico (forse è un cattivo compromesso). I neuroni specchio bastano alla spiegazione di come possiamo capire e interagire le azioni dei nostri simili. Ma il ragionamento complesso può davvero essere basato, a suo avviso, sull'empatia?
Non direi che nel mio libro attacco "le teorie psicologiche". Trovo inadeguate alcune specifiche teorie psicologiche in relazione a specifici comportamenti umani, sia sulla base di considerazioni logiche che sulla base di dati neurali. Certamente la "teoria della teoria" mi sembra molto macchinosa quando vuole spiegare la gran parte delle interazioni umane quotidiane, che sono incessanti, veloci, e basate su attività spesso ripetitive. Invece la "teoria della simulazione" mi sembra perfettamente adeguata a spiegare a livello psicologico come "leggiamo la mente altrui" durante la maggior parte delle interazioni quotidiane. E' vero che ci sono due varianti di questa teoria, e a me sembra che la variante più automatica sia più verosimile e più facilmente spiegabile sulla base delle nostre scoperte sui neuroni specchio. Ma con questo non intendo negare la possibilità che in situazioni molto più complesse i neuroni specchio non bastano. Infatti e' molto probabile che non bastino. Comunque al momento attuale non abbiamo ancora scoperto altri meccanismi neurali che possano essere collegati in modo plausibile a ragionamenti complessi. Ed inoltre, sottolineerei di nuovo che gran parte delle interazioni quotidiane della gente comune non richiedono un'intelligenza machiavellica.

3. Neuroni specchio, disfunzioni cognitive e psichiatria

Qual è l'importanza dei neuroni specchio per discipline come la psicologia in generale? Quale per la psicologia cognitiva? Quali aspetti del comportamento interpersonale e sociale vengono toccati?
A me sembra che la scoperta dei neuroni specchio sia molto rilevante per la psicologia, sia generale che cognitiva. Dato che queste cellule sono specializzate nel codificare le azioni proprie e altrui, e presumibilmente ci permettono di mappare le azioni altrui sulle nostre, così che capiamo queste azioni in modo diretto, qualunque aspetto del comportamento interpersonale e sociale che coinvolga azioni di qualsiasi tipo viene toccato. Stiamo quindi parlando di gran parte del comportamento interpersonale e sociale. Ovviamente con questo non voglio dire che i neuroni specchio da soli possono gestire questa gran parte del comportamento interpersonale e sociale. Quello che i neuroni specchio fanno è importante (perché senza queste cellule rischieremmo di percepire in modo fortemente alterato le azioni altrui) ma necessita anche l'interazione di altri sistemi neurali. L'esempio più classico che origina proprio dalle mie ricerche e' quello dell'empatia. Nel nostro modello, descritto in dettaglio nel libro (c'e' una figura che lo descrive, la Figura 2 a pagina 106 di Iacoboni 2008), i neuroni specchio contribuiscono alla nostra capacità di empatizzare quando, per fare un esempio, vediamo qualcuno piangere, perché ci permettono di "simulare" il pianto altrui e perché mandano segnali neurali ai centri emozionali classici del lobo limbico, così che possiamo anche "sentire" le emozioni che tipicamente associamo al pianto. Senza le interazioni con il lobo libico, l'attività dei neuroni specchio non basterebbe a implementare la capacità di empatizzare. Il caso dell'empatia è un buon esempio che ci ricorda come i neuroni specchio sono certamente essenziali ma non sufficienti per funzioni cognitive complesse. Infatti sarebbe altamente inefficiente segregare una funzione complessa in un singolo sistema neurale, e fortunatamente il processo evolutivo non è inefficiente.

Quale è l'importanza per la psichiatria? Parliamo dell'autismo ad esempio. La spiegazione attraverso i neuroni specchio E' una ipotesi interessante se paragonata ad altre? Come neurologo e neuroscienziato, quale applicazione possibile vede a livello terapeutico?
Direi che è necessario premettere che l'autismo ha un fenotipo molto complesso, ed è probabile che nessuna teoria può spiegare tutte le forme di autismo descritte in letteratura, perché probabilmente ci sono in gioco fattori multipli che interagiscono in modo complesso. Comunque, rispetto ad altre teorie sull'autismo, la teoria di un deficit dei neuroni specchio ha due grossi vantaggi: il primo è che può spiegare una costellazione di sintomi apparentemente disgiunti, e il secondo è che può ispirare interventi terapeutici immediati e relativamente semplici, che possono essere attuati in bambini molto piccoli.

     Infatti, i neuroni specchio sono cellule motorie, e quindi i disturbi motori dei soggetti con autismo sono facilmente spiegabili. Inoltre, i neuroni specchio sono stati collegati a funzioni linguistiche, e  quindi i disturbi del linguaggio dei pazienti con autismo sono anche spiegabili da un deficit dei neuroni specchio. Infine, i neuroni specchio sono stati connessi in molti studi alla capacità di socializzare, e quindi i disturbi sociali dei soggetti con autismo sono anche spiegabili da un deficit dei neuroni specchio. 

     Riguardo al secondo punto, la teoria di un deficit dei neuroni specchio ha ispirato una serie di interventi terapeutici basati sull'imitazione che sembrano, almeno a giudicare dai dati iniziali, estremamente promettenti, e che possono essere applicati a bambini molto molto piccoli, anche al di sotto dei due anni. Questo mi sembra in assoluto l'aspetto più promettente dell'applicazione della teoria al trattamento terapeutico.

Ci sono ulteriori possibili applicazioni rispetto alla psicologia clinica (o neuropsicologia o psichiatria) oltre al caso dell'autismo? In quale direzione bisogna ancora lavorare?
Ovviamente il caso dell'autismo è quello che abbiamo sviluppato meglio, studiato più a lungo, e supportato con il maggior numero di dati empirici. Comunque ho l'impressione che lo studio di molte altre condizioni psichiatriche possa beneficiare dalla ricerca sui neuroni specchio. Uno dei denominatori comuni di molte condizioni psichiatriche è l'incapacità di avere una vita sociale normale. Il ruolo dei neuroni specchio nella socialità mi fa pensare che in qualche modo l'attività di questo sistema neurale e' probabilmente alterata in varie condizioni psichiatriche. Ovviamente, e' possibile che in certi casi questa alterazione sia un effetto, più che una causa. Comunque è un po' troppo presto per raggiungere una qualunque conclusione. Al momento attuale quello che dobbiamo fare è studiare più a fondo l'attività di questo sistema neurale nelle malattie psichiatriche.

4. Neuroni specchio e filosofia

In conclusione, cosa può insegnare alla filosofia la scoperta dei neuroni specchio ? Lei parla in Mirroring People di una sorta di esistenzialismo fenomenologico.
Direi proprio che, come nel caso di neurologia e psicologia, la ricerca neuroscientifica sui neuroni specchio può facilitare interazioni tra la filosofia e le neuroscienze. Nel campo della filosofia della mente, molti autori hanno scritto su meccanismi mentali che sembrano collegati all'attività dei neuroni specchio, come la capacità di capire gli stati mentali altrui e di connettere emozionalmente con gli altri. Nel libro parlo di fenomenologia esistenziale (e propongo persino il termine neuroscienze esistenziali) per due motivi principali. In primo luogo, la ricerca sui neuroni specchio ha decisamente beneficiato da un approccio molto fenomenologico, che fa estrema attenzione ai fenomeni naturali sotto investigazione senza una visione preconcetta di "come dovrebbero essere". Solo così si sono potute scoprire le straordinarie proprietà dei neuroni specchio, e solo così si può fare attenzione all'aspetto quotidiano delle interazioni umane (le piccole cose che formano il tessuto dei nostri rapporti sociali), piuttosto che enfatizzare in continuazione quello machiavellico. In secondo luogo, i neuroni specchio sembrano esemplificare a livello neurale quei temi di "coinvolgimento", "prendersi cura" e "impegno" che spesso ricorrono in esponenti di punta dell' esistenzialismo. Infine, i neuroni specchio ci ricordano con forza di dubitare dell'utilità di dicotomie rigide. Nelle scienze cognitive, la dicotomia tra percezione e azione è sostanzialmente falsificata (in senso popperiano) dalla scoperta dei neuroni specchio. In filosofia, la forte divisione tra una scuola analitica (scientifica) e una continentale (che include fenomenologia e esistenzialismo, apparentemente più artistico-letteraria e meno logica in senso stretto) sembrano altrettanto inutili e controproducenti, se si guarda al caso dei neuroni specchio.

Riferimenti bibliografici.

1. Testi citati nell'intervista

Iacoboni M. (2008), Mirroring People. The New Sciente and How We Connect with Others, Farrar, Straus & Giroux, New York, tra. it, I neuroni specchio. Come capiamo ciò che fanno gli altri. Bollati Boringhieri, Torino.
Legrenzi P., Umiltà C. (2009), Neuro-mania. Il cervello non spiega chi siamo. Il Mulino, Bologna.
G. Rizzolatti, C.Sinigaglia (2006), So quel che fai. Il cervello che agisce e i neuroni specchio, Cortina, Milano 

2. Testi scientifici di riferimento. Neuroni specchio, empatia, autismo e disfunzioni nel sistema

Iacoboni, M., "Imitation, Empathy, and Mirror Neurons", Annual Review of Psychology (2009).
Iacoboni, M., Dapretto, M., "The mirror neuron system and the consequences of its dysfunction", Nature Reviews Neuroscience, 7:942-951 (2006).
Dapretto, M., Davies, M.S., Pfeifer, J.H., Scott, A.A., Sigman, M., Bookheimer, S.Y., Iacoboni, M., "Understanding Emotions in Others: Mirror Neuron Dysfunction in Children with Autism Spectrum Disorder", Nature Neuroscience, 9:28-30 (2006).
Rizzolatti G.? "The mirror neuron system and its function in humans", ?Anat Embryol, 210(5-6):419-21 (2005).
Rizzolatti G., "Wolpert D.M.?Motor systems",?Current Opinion in Neurobiology,  15(6):623-625, (2005).
Tettamanti M., Buccino G., Saccuman M.C., Gallese V., Danna M., Scifo P., Fazio F., Rizzolatti G., Cappa S.F., Perani D., "Listening to Action-related Sentences Activates Fronto-parietal Motor Circuits", ?Journal of Cognitive Neurosciences., 17(2):273-8 (2005).
Iacoboni, M., Molnar-Szakacs, I., Gallese, V., Buccino, G., Mazziotta, J.C., Rizzolatti, G., "Grasping the intentions of others with one's own mirror neuron system", PLoS Biology, 3(3): e79 (2005).
Iacoboni, M., "Neural mechanisms of imitation", Current Opinion in Neurobiology, 15:632-637 (2005).
Aziz-Zadeh L., Cattaneo L., Rochat M., Rizzolatti G.,? "Covert Speech Arrests Inducted by rTMS over Both Motor and Nonmotor Left Hemisphere Frontal sites",?Journal of Cognitive Neuroscience, 17(6):928-938 (2005).
Fogassi L., Ferrari P.F., Gesierich B., Rozzi S., Chersi F., Rizzolatti G., "Parietal Lobe: from Action Organization to Intention Understanding".,?Science, 308(5722):662-7 (2005).
Wilson, S.M., Saygin, A.P., Sereno, M.I., Iacoboni, M., "Listening to speech activates motor areas involved in speech production", Nature Neuroscience 7:701-2 (2004).
Rizzolatti G., Craighero L.,? "The Mirror-Neuron System" ?Annual Revue of Neuroscience, 27:169-92 (2004).
Buccino G., Vogt S., Ritzl A., Fink G.R., Zilles K., Freund H.J., Rizzolatti G. ?"Neural circuits underlying imitation learning of hand actions: an event related fMRI study".?Neuron, 42:323-334 (2004).
Buccino G., Lui F., Canessa N., Patteri I., Lagravinese G., Benuzzi F., Porro C.A., Rizzolatti G. ? "Neural circuits involved in the recognition of actions performed by non-conspecifics: an fMRI study".?Journal of Cognitive  Neurosciences., 16:114-126 (2004).
Gallese V., Keysers C. and Rizzolatti G.? "A unifying view of the basis of social cognition". Trends in Cognitive Sciences, 8: 396-403 (2004).
Carr, L., Iacoboni, M., Dubeau, M.-C., Mazziotta, J.C., and Lenzi G.L., "Neural mechanisms of empathy in humans: A relay from neural systems for imitation to limbic areas", Proceedings of the National Academy of Science USA, 100:5497-5502 (2003).
Wicker B., Keysers C., Plailly J., Royet J-P., Gallese V.,Rizzolatti G.? "Both of us disgusted in my insula: The common neural basis of seeing and feeling disgust". Neuron, 40: 655-664 (2003).
Ferrari P.F., Fogassi L., Gallese V., Rizzolatti G.? "Mirror neurons responding to the observation of ingestive and communicative mouth actions in the monkey ventral premotor cortex.", ?European Journal of Neuroscience, 17 (8), 1703-1714 (2003).
Rizzolatti G., Fogassi L., Gallese V.? "Motor and cognitive functions of the ventral premotor cortex". Current Opinion Neurobiology 12: 149-154 (2002).
Kohler E., Keysers C., Umiltà M.A., Fogassi L., Gallese V., Rizzolatti G. "Hearing sounds, understanding actions: action representation in mirror neurons". Science, 297: 846-848 (2002).
Gallese V., Fadiga L., Fogassi L., Rizzolatti G.? "Action representation and the inferior parietal lobule", ?In Prinz, W., and Hommel, B. (Eds.) Common Mechanisms in Perception and Action: Attention and Performance, Vol. XIX. Oxford: Oxford University Press, 247-266 (2002).
Iacoboni, M., Koski, L., Brass, M., Bekkering, H., Woods, R.P., Dubeau, M.-C., Mazziotta, J.C., and Rizzolatti, G., "Re-afferent Copies of Imitated Actions in the Right Superior Temporal Cortex", Proceedings of the National Academy of Science, USA, 98:13995-9 (2001).
Fogassi L., Gallese V., Buccino G., Craighero L., Fadiga L., Rizzolatti G. "Cortical mechanisms for the visual guidance of hand grasping movements in the monkey: a reversible inactivation study".?Brain 124:571-586 (2001).
Rizzolatti G., Fogassi L., Gallese V.? "Neurophysiological mechanisms underlying the understanding and imitation of action.?", Nature Reviews Neuroscience, 2: 661-670 (2001).
Umiltà M.A., Kohler E., Gallese V., Fogassi L., Fadiga L., Keysers C., Rizzolatti G.?"I know what you are doing: a neurophysiological study". ?Neuron: 32; 91-101 (2001).
Buccino G., Binkofski F., Fink G.R., Fadiga L., Fogassi L., Gallese V., Seitz R.J., Zilles K., Rizzolatti G., Freund H.J.? "Action observation activates premotor and parietal areas in a somatotopic manner: an fMRI study".?European Journal of Neurosciences 13: 400-404 (2001).
Luppino G., Rizzolatti G.? "The organization of the frontal motor cortex".?News in Physiological Sciences 15:219-224 (2000).
Fadiga L., Fogassi L., Gallese V., Rizzolatti G. "Visuomotor neurons: ambiguity of the discharge or 'motor' perception?"?,International Journal of Psychophysiology, 35:165-77 (2000).
Iacoboni, M., Woods, R.P., Brass, M., Bekkering, H., Mazziotta, J.C., and Rizzolatti, G., "Cortical mechanisms of human imitation", Science, 286:2526-8 (1999).
Rizzolatti G., Arbib M.A..? "Language within our grasp". ?Trends in Neurosciences, 21: 188-194 (1998).
Rizzolatti G., "Luppino G., Matelli M.?The organization of the cortical motor system: new concepts". ?Electroencephalography and Clinical Neurophysiology, 106: 283-296 (1998).
Murata A., Fadiga L., Fogassi L., Gallese V., Raos V., Rizzolatti G.?"Object representation in the ventral premotor cortex (area F5) of the monkey". ?Journal of Neurophysiology 78: 2226-2230, (1997).
Rizzolatti G., Fogassi L., Gallese V.? "Parietal cortex: from sight to action". ?Current Opinion in Neurobiology, 7: 562-567 (1997).
Rizzolatti G., Fadiga L., Fogassi L., Gallese V. "The space around us". ?Science, 277: 190-191 (1997).
Gallese V., Fadiga L., Fogassi L., Rizzolatti G. ? "Action recognition in the premotor cortex". Brain 119: 593-609 (1996).