I ricercatori della vista

Ridare la vista ai ciechi solleva domande sul meccanismo della vista

http://www.sciencenews.org/20031122/bob9.asp

In un caldo giorno dell’estate scorsa, un ragazzo di dieci anni ha fatto alcuni miracoli in un ospedale vicino a Calcutta in India. Il ragazzo ha preso un pezzo di carta arrotolato che gli è stato gettato e dopo l’ha inserito in un supporto. Osservando il pezzo di carta, il ragazzo ha identificato le illustrazioni di un elefante e di altri animali. Per concludere, si è rivolto ed ha salutato tutti i suoi medici e le infermiere, chiamando ciascuno per nome.

L’occhio ti osserva
In un villaggio vicino a Calcutta in India, Pawan Sinha sta testando la capacità visiva di una ragazza di 11 anni che è stata cieca prima di un intervento chirurgico di cataratta ad un occhio all’età di 7 anni. I parenti e le persone presenti stanno guardando Sinha. –
Non siete impressionati? Questi fatti sono sembrati miracolosi a Pawan Sinha, un neuroscienziato del Massachusetts Institute of Technology (MIT) che era a Calcutta in visita all’ospedale.

Sinha sapeva che il ragazzo aveva avuto dalla nascita cataratte gravi in entrambi gli occhi; è cresciuto in una famiglia povera e la causa della sua cecità non è stata diagnosticata fino che non ha avuto un incidente e si è rotto una gamba all’età di dieci anni. Un medico che ha curato la gamba del ragazzo ha notato immediatamente le cataratte del giovane ed l’ha aiutato ad avere un intervento chirurgico gratuito.

Cinque settimane più tardi il ragazzo ha riacquistato la vista. Non è ancora chiaro se un bambino privato della vista per molti anni può imparare a vedere il mondo con tutte le abilità e capacità di una persona che è cresciuta con una vista normale. I ricercatori stanno appena iniziando a radunare gli indizi su come il cervello risponde alla cecità in tenera età e poi come reagisce successivamente all’improvviso cambiamento che ripristina questa capacità dopo anni o persino decadi. Quello che è evidente è che la vista richiede molto di più che aprire semplicemente gli suoi occhi e lasciare entrare dentro la realtà. La percezione, tramite la vista o qualunque altro senso, è un capacità che si acquisisce.

Spesso, le persone imparano a dare un significato visivo ai volti e ad altri oggetti interessanti da neonati e durante l’infanzia, ma certe volte questo processo richiede molto tempo.

La visione che una persona ha del mondo nasce delle sue esperienze precedenti con lo spazio tridimensionale, con i particolari fisici di certi ambienti e con le forme ed i colori di vari oggetti.

Quando la perdita della vista si verifica in una persona giovane, altre capacità riempiono questo vuoto: zone del cervello di cui normalmente si pensava che fossero collegate solo alle capacità visive, compiono invece funzioni che variano dal tatto alla memoria verbale.

Sinha sta esplorando adesso come i cervelli dei ragazzi, abituati ad anni di cecità, rispondono all’insorgere della vista. Lui ed i suoi colleghi stanno seguendo il progresso di 20 bambini in India, con età compresa fra 6 e 15 anni, che sono cresciuti senza la vista prima della rimozione chirurgica delle loro cataratte. “Sono stupito di quanto questi bambini possono fare a livello visivo subito dopo l’intervento chirurgico della cataratta” afferma lo scienziato del MIT “Nessuno sa se la capacità visiva riprenderà ad usare le zone del cervello che durante la cecità erano utilizzate da altri sensi.”

Affrontare il tempo

Sinha dice che: “E’ particolarmente gratificante osservare il successo dei bambini precedentemente ciechi nel riconoscere i visi dei loro membri della famiglia, dei medici e delle altre persone.” Lui ha stimato che la cecità prodotta dalla cataratta affligge quasi 100.000 bambini in India. Il fatto che i bambini sottoposti all’intervento chirurgico di cataratta hanno un livello abbastanza buono nel distinguere i particolari li spinge a concentrarsi sulla “geografia” dei volti, ignorando le sfumature di occhi, bocche, nasi o capelli. Inoltre Sinha dice che questi bambini riconoscono spesso perfino immagini parziali o sfuocate dei volti familiari, e questo indica che i giovani fanno riferimento ad un “catalogo mentale” di tratti tipici facciali.

Egli teorizza che bambini, la cui vista è ancora sfuocata, possono percepire allo stesso modo le facce intere piuttosto che le caratteristiche facciali specifiche.

Tuttavia tale speculazione è collegata alla conoscenza limitata degli scienziati circa la natura della percezione dei visi nei bambini precedentemente ciechi.
(SN: 7/7/01. di p. 10: http://www.sciencenews.org/20010707/bob16.asp).
Alcune informazioni collegate all’argomento provengono dagli studi dei canadesi diretti dallo psicologo Daphne Maurer dell’Università McGill a Hamilton, Canada. La squadra di ricerca di Maurer ha rivelato nell’ottobre scorso sul giornale Nature Neuroscience che i bambini affetti dalla cecità indotta dalla cataratta soltanto nell’occhio sinistro, per i primi 2 – 6 mesi di vita, perdono un elemento cruciale per discernere le configurazioni facciali.
Come adolescenti ed adulti giovani, questi individui trovano difficoltà nel rilevare le differenze delle caratteristiche facciali tra una persona e l’altra.

Al contrario, individui della stessa età che hanno avuto la cataratta nell’occhio destro per 2 – 6 mesi dopo la nascita possono discernere la differenza fra le caratteristiche facciali altrettanto bene come le persone senza problemi di vista.

Nuovi sguardi

Ogni faccia nella fila superiore differisce dalle altre soltanto nelle dimensioni tra gli occhi e la bocca, quelle della fila centrale hanno tutte occhi e bocche diverse e quelle dell’ultima fila differiscono come forma del viso.

I bambini privati della vista solo dall’occhio sinistro e non quelli che a cui manca la vista nell’occhio destro, hanno difficoltà nel discernere le differenze nella prima fila. Entrambi i gruppi possono riconoscere le variazioni nelle altre due file.
LeGrand, Mondloch, Maurer, Bren

Malgrado la mancanza della capacità di riconoscere le differenze dei visi, adulti ai quali è stata rimossa la cataratta dall’occhio sinistro riescono ancora a riconoscere i loro amici e familiari e non hanno problemi nell’individuarli.

Evidentemente le diverse caratteristiche facciali guidano il riconoscimento. La psicologa Catherine J. Mondloch ed i suoi colleghi dell’Università McGill hanno scoperto che le persone private della vista dell’occhio sinistro da bambini sono riuscite a descrivere in modo accurato i cambiamenti fatti dai ricercatori quando avevano sostituito occhi o bocche differenti sulle immagini delle facce precedentemente viste o le avevano assottigliate o ingrassate con tecnologie digitali. I risultati, che finora derivano dalla ricerca fatta su 10 volontari nati con la cataratta dell’occhio sinistro e da altri 10 nati con la cataratta dell’occhio destro, implicano la parte destra del cervello è esperta nell’elaborazione delle immagini dei volti. È soltanto durante l’infanzia che le informazioni visive che entrano nell’occhio sinistro vanno principalmente trasmesse all’emisfero destro del cervello, mentre l’occhio destro trasmette la maggior parte del relativo input visivo all’emisfero di sinistra.
Quindi, la capacità di notare le distanze tra i tratti facciali si sviluppa soltanto se l’emisfero destro riceve lo stimolo visivo durante quel breve periodo di tempo. Secondo altri studi fatti da Mondloch, anche se questo accade, questa capacità non si sviluppa completamente fino all’età di 18 anni.

Per esempio, una volta chiesto di identificare somiglianze tra accoppiamenti di volti con forma uguale ma con distanze diverse fra gli elementi, i ragazzi di 10 anni che non hanno mai avuto problemi di vista hanno avuto risultati altrettanti scarsi come gli adulti che hanno avuto una cataratta dell’occhio sinistro.

Avendo uno sviluppo visivo normale, la capacità di elaborazione del viso migliora notevolmente fra 16 e 18anni, dice Mondloch.

Lei progetta di fare una ricerca di esplorazione sul cervello e sulle onde cerebrali sui pazienti affetti da cataratta per determinare le loro risposte neurali mentre vengono sottoposti alle immagini di volti. Inoltre i ricercatori dell’Università McGill desiderano scoprire se le persone alle quali è stata rimossa la cataratta dell’occhio sinistro possono essere addestrati a riconoscere le facce solamente in base alle distanze tra gli occhi e la bocca.

Sinha spera di poter fare studi similari sui giovani indiani curati per le cataratte. Mondloch sospetta che questi bambini diventeranno capaci di vedere, ma visto che sono stati ciechi per troppo tempo non diventeranno esperti nell’elaborazione dei tratti facciali. Lei dice che “è già troppo tardi fare un intervento di cataratta a distanza di due mesi dalla nascita”.

La rinascita degli occhi

Anche se i miglioramenti della vista sono marginali per bambini che sono stai condotti chirurgicamente nel mondo dei vedenti dopo anni di cecità, ci sono previsioni ottimistiche per il
loro adattamento a qualsiasi grado di vista acquistino. “I bambini che ho studiato dimostrano un buon adattamento emozionale dopo la chirurgia della cataratta” dice Sinha .”Probabilmente aiuta molto il fatto che gli adulti non hanno grandi aspettative su quello che questi bambini potrebbero fare come individui vedenti”.

Gli adulti che riacquistano la vista dopo essere stato ciechi per tutta o la maggior parte della loro vita non sono spesso così fortunati.

I rapporti pubblicati su tali casi, che risalgono a 1.000 anni fa, spesso descrivono un euforia iniziale per la possibilità di vedere, seguita da agitazione, depressione e perfino dal suicidio.

In suo libro “Un antropologo su Marte” (1995, Knopf), Oliver Sacks neurologo dell’Collegio di Medicina Albert Einstein di New York racconta la storia di Virgil, un uomo che ha visto poco prima dell’intervento chirurgco di cataratta all’età 50. Sacks definisce il comportamento di Virgil dopo la rimozione della cataratta come quello di una persona “mentalmente cieca” -qualcuno che vede ma non riesce a decifrare cosa si trova nel mondo esterno.

L’identità percettiva di Virgil, la consapevolezza di se stesso, era legata ad esperienze che non hanno avuto niente a che fare con la vista. Come primo istinto si è spesso sentito indeciso tra guardare gli oggetti o toccarli, come aveva sempre fatto prima. Quando aveva troppi stimoli visivi agiva come se fosse stato ancora cieco. Spesso confuso, Virgil sprofondò rapidamente nella depressione. Circa 4 mesi dopo l’intervento è morto di polmonite.

Michael G. May si è adattato molto più meglio al suo recupero della vista. Un trapianto di cellule staminali gli ha permesso di riacquistare la vista al suo occhio destro nel 2001 all’età di 43 anni dopo 40 anni di cecità. Ione Fine dell’università della California del Sud a Los Angeles e i suoi colleghi descrivono i progressi visivi di May nel numero di settembre della rivista Nature Neuroscience. May considera la sfida di imparare a vedere come un nuovo emozionante capitolo
della sua vita. Secondo Fine è positivo il fatto che May sia una persona attiva e ottimista con un coniuge che lo appoggia. “Sicuramente Mike vede il mondo in modo diverso rispetto agli altri,”lei nota. Due anni dopo l’intervento, May non ha ancora la padronanza intuitiva della percezione tridimensionale. Mentre le persone si allontanano da lui, le percepisce come se letteralmente si rimpicciolissero in dimensioni e deve ricordarsi che sono più lontane rispetto a prima.

Inoltre gli oggetti e le facce sconcertano May. Ha difficoltà nell’identificare le cose semplici del quotidiano, distinguere i visi maschili da quelli femminili e riconoscere le espressioni emotive sulle facce degli sconosciuti.
May riesce a memorizzare i visi delle persone notando la lunghezza dei capelli, la forma delle sopracciglia ed altre diverse caratteristiche.
Maggio osserva i propri movimenti e quelli altrui con molta precisione .Inoltre distingue le zone d’ombra da quelle illuminate.

Con queste capacità, è passato dall’essere uno sciatore cieco esperto, che dipendeva dalle istruzioni verbali di una guida vedente, all’essere uno sciatore vedente.

La visione frammentaria di May e i suoi miglioramenti fino ad adesso ottenuti danno incoraggianti, rimarca lo psicologo Richard L. Gregory dell’università di Bristol in Inghilterra. Gregory afferma: “E’ possibile vivere felicemente con acquisto ritardato della vista ed acquisire nuove esperienze.”

Cervelli ciechi

Il passaggio da una cecità prolungata ad una capacità improvvisa di vedere richiede solo elasticità psicologica. Richiede un nuovo assestamento del cervello. Ricerche sul cervello eseguite con tecnologie computerizzate indicano che le zone neurali adibite alla vista, che rappresentano nei primati quasi un quarto del cervello, assumono compiti totalmente diversi in individui ciechi. Per esempio, le regioni del cervello collegate alla vista sembrano facilitare le capacità tattili nei non vedenti. In 1996, i ricercatori hanno segnalato che la corteccia visiva nella parte posteriore del cervello dimostra un aumento di attività quando le persone cieche usa le punte delle loro dita per leggere le pubblicazioni in Braille.

Inoltre, ricerche psicologiche suggeriscono che le persone cieche riescono meglio di quelle vedenti nei test per la memoria verbale. Parti del sistema visivo del cervello -inclusi i tessuti che altrimenti servono come ingresso per le informazioni visive dell’occhio – diventano più attive quando i partecipanti ciechi ricordano parole precedentemente studiate e collegano verbi ad una lista di sostantivi scritta in Braille, secondo un rapporto pubblicato a luglio su Nature Neuroscience.

I volontari ciechi con le memorie verbali più forti hanno manifestato un’attività particolarmente intensa in queste zone del cervello quando hanno effettuato i test con le parole. Nei volontari vedenti, questi tessuti neurali sono rimasti inattivi durante le stesse prove verbali, afferma il neuroscienziato Ehud Zohary dell’Università Ebraica a Gerusalemme. Nelle persone vedenti le zone del cervello che si occupano della memoria verbale sono lontane dalla corteccia visiva.
Gli studi come quelli di Zohary suggeriscono che il cervello delle persone che sono state cieche dalla nascita all’età adulta opera una riorganizzazione importante, utilizzando tessuti che altrimenti sarebbero adibiti alla vista per esercitare altre funzioni sensoriali, come linguaggio e collegamenti mnemonici.

Se questo è esatto, il cervelli dei bambini che sono stati ciechi potrebbero fornire sorprese a livello scientifico.

Il paziente indiano di 10 anni seguito da Sinha senza dubbio aumenta la possibilità di avere altre rivelazioni sulla ricerca neurale. Nel caso di questo bambino la vista può favorire la comprensione.