L'esercizio fisico può essere associato ai cambiamenti nella struttura del cervello. Tradotto in linguaggio popolare, significa che l'attività sportiva (o il movimento in generale) ha un ruolo nel determinare cambiamenti non solo sul nostro corpo, ma anche sui volumi di materia grigia. Lo ha rivelato uno studio sui gemelli omozigoti condotto presso la University of Jyväskylä, in Finlandia. Si tratta della prima ricerca del genere a stabilire un legame (seppure ancora da esplorare) fra l'attività fisica e quella cerebrale.
La scelta vincente. Per la scienza, stabilire che qualcosa ha degli effetti a lungo termine sull'organismo è un compito arduo, perché entrano in gioco fattori altamente variabili, come il corredo genetico o il background di esperienze. La ricerca del gruppo finlandese, pubblicata su Medicine and Science in Sports and Exercise è stata quindi condotta su coppie di gemelli omozigoti, che condividono il medesimo Dna. Non solo: i gemelli sono stati selezionati con un criterio preciso: le loro abitudini, quanto ad attività fisica, dovevano essere molto simili durante l'infanzia, ma diverse in età adulta.
Il team di ricerca è riuscito a individuare 10 coppie di gemelli, nelle quali uno dei due ha mantenuto un livello di esercizio fisico elevato, mentre l'altro ha praticamente smesso di fare movimento. L'indagine si è appoggiata a FinnTwin16, un esteso database che raccoglie informazioni fisiche e mediche sui gemelli di tutta la Finlandia, aggiornato ogni 5 anni.
Glicemia e materia grigia. Gli scienziati hanno preso in esame i valori della glicemia (la concentrazione di glucosio nel sangue) e messo sotto la lente di ingrandimento la struttura dell'encefalo. Si è così scoperto che oltre ad aver sviluppato un fisico differente, i gemelli presentano delle divergenze in alcune regioni del cervello. Nonostante le consuetudini alimentari simili, il gemello più attivo della coppia mostra percentuali più basse di grasso corporeo e una maggiore efficienza nel regolare i livelli di zucchero. Inoltre, e qui sta la novità, possiede anche una quantità maggiore di materia grigia in due aree cerebrali, una delle quali risulta coinvolta nella coordinazione corporea.
Causa o effetto? Nel tempo, la scienza ha stabilito diverse connessioni fra attività fisica e salute complessiva del nostro corpo: sappiamo che l'esercizio determina cambiamenti nella chimica del cervello che hanno ricadute positive sull'aumento dell'autostima e sulla riduzione di ansia e depressione. In attesa di ulteriori approfondimenti, è ancora presto per concludere che uno stile di vita attivo sia la causa diretta delle modifiche nella struttura cerebrale, ma la ricerca finlandese getta comunque nuove prospettive sul rapporto cervello-movimento.
A occhio e croce. I numeri non sarebbero una costruzione culturale, ma incarnati nelle proprietà fisiche del nostro cervello e in quello di molti altri animali. È la conclusione cui stanno giungendo sempre più numerosi studi di neurobiologia.
Osservazioni condotte su vari animali, dalle rane ai pulcini, dalle scimmie ai pappagalli, rendono sempre più evidente l'esistenza di un senso del numero innato: quello che per esempio ci consente di valutare se la fusione di due stormi di uccelli all'orizzonte darà luogo a uno più grande o più piccolo rispetto a un terzo stormo. Questo senso del numero avrebbe avuto una grande importanza nella storia evolutiva e nella lotta per la sopravvivenza. Anche popoli che non hanno elaborato un sistema formale e simbolico di matematica, per esempio alcune tribù amazzoniche che hanno solo le parole per contare fino a cinque, sono in grado di stimare le grandezze al pari di un occidentale.
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Anche i leoni contano. Uno studio effettuato nel parco nazionale del Serengeti, in Tanzania, ha mostrato come le leonesse, che si organizzano in branchi per vari scopi, tra cui la difesa del territorio, decidono se reagire o no all'intrusione di un branco avversario in base al numero di invasori da cui è composto. Grazie al senso del numero riuscirebbero a fare una stima numerica degli avversari non solo su base visiva, ma anche dai versi e dai ruggiti che sentono. Più sono le leonesse amiche e meno le nemiche (stimate in base ai ruggiti) più aumenta la probabilità di reazione del gruppo.
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Piccole probabilità. Perfino i bambini di pochi mesi sarebbero dotati di un'innata capacità di fare stime probabilistiche. In un esperimento recente, un gruppo di psicologi cognitivi ha presentato a bambini di un anno un'urna sferica, con un'apertura sul fondo, contenente tre palline gialle e una blu. I bimbi guardavano la scena più a lungo, dimostrandosi "sorpresi", quando dall'urna usciva la pallina blu (evento più improbabile) rispetto a quando usciva quella gialla.
Nonostante questa intuizione precoce, però, fino a cinque-sei anni i bambini non sono in grado di fare previsioni probalistiche esplicite. In età da asilo, e prima di qualunque apprendimento formale di matematica, sono però in grado - secondo altri studi - di fare stime corrette di somme di quantità numeriche.
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Aritmetica intuitiva. A dimostrare che linguaggio e cultura non sono essenziali per alcune forme elementari di calcolo c'è anche uno studio condotto presso alcune popolazioni indigene, come i Kaqchikel del Guatemala (nella foto). Individui adulti e privi di istruzione sanno fare stime di probabilità e proporzioni tanto correttamente quanto bambini occidentali che hanno ricevuto un'istruzione scolastica formale.
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I numeri in testa. Gli scienziati hanno individuato neuroni localizzati nel lobo parietale che rispondono in modo selettivo alla numerosità degli stimoli. Sono la radice biologica del senso del numero?
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La biologia dei numeri reali. Nel corso dei millenni la matematica è diventata sempre più generale e astratta, sempre più potente e raffinata. L'avvio di questa evoluzione culturale è stata la scoperta dei numeri reali, ossia i numeri che possono essere seguiti da una serie finita o infinita di decimali. Ma alla base di questo complesso concetto potrebbe esserci - secondo la neurobiologia del numero - proprio la struttura del nostro sistema nervoso: in grado di rappresentare quantità discrete (insiemi di oggetti che si possono contare) solo in misura imprecisa e approssimativa.
Superdotati. Oltre a un senso del numero che consente agli uomini e a molti animali di fare stime in modo approssimativo, sembra che per piccole quantità (fino a 3-4 elementi) sia all'opera un meccanismo, probabilmente basato sulla memoria e l'attenzione, che ci consente di fare calcoli esatti. Può esistere analogo meccanismo per quantità più numerose?
Il neurologo e scrittore Oliver Sacks ha raccontato il caso di due gemelli autistici che potevano calcolare a colpo d'occhio il numero di fiammiferi rovesciati da una scatola. E queste capacità eccezionali sono state riferite altre volte. Secondo l'ipotesi di alcuni autori questi individui non sarebbero capaci di contare a colpo d'occhio quantità molto numerose, ma sarebbero più bravi a usare strategie percettive per fare una stima delle quantità.
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Innaturale come lo zero. Quello che non c'è non può esser contato, si legge nella Bibbia. La notazione simbolica dello zero è stata introdotta tardi nella storia della matematica: i primi a impiegarlo come un numero alla stregua di tutti gli altri sono stati i matematici indiani tra il terzo e il sesto secolo d.C.
Anche i bambini hanno difficoltà a sviluppare il concetto di zero: forse perché, a differenza dei numeri interi che rappresentano entità concrete, lo zero ha poca utilità nella vita quotidiana. È un simbolo sofisticato che non ha corrispettivi immediati nel cervello.
Numeri in fila. Sembra che ci siano anche neuroni specifici per l'aspetto ordinale del numero. Esisterebbe una retta numerica mentale su cui ci rappresentiamo i numeri: le quantità più piccole, come diversi esperimenti dimostrano, sarebbero rappresentate a sinistra, le più grandi a destra. Questo modo di rappresentare i numeri non sarebbe determinato da fattori culturali, come il fatto che scriviamo e leggiamo da sinistra a destra, ma sarebbe innato.
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Vertici del pensiero. Come si è passati dalla matematica innata, non verbale, approssimata con il senso del numero che condividiamo con gli animali, al sistema altamente complesso della matematica formale e simbolica?
C'è chi nega che vi siano relazioni tra le due. Altri studi farebbero però pensare il contrario: chi ha un senso del numero più spiccato sembra anche più dotato in matematica a scuola. Il senso del numero costituisce il fondamento della matematica formale? È una questione ancora irrisolta, ma varie ricerche farebbero propendere per il sì.
Nella foto: una tavola sulla trigonometria dall'Enciclopedia di Diderot e D'Alembert.
Foto: © Contrasto
Matematica in culla. Se, come sembra, le capacità matematiche, tra cui quella di contare, identificare i numeri, e fare alcuni calcoli elementari, sono basate sul senso del numero, si potrebbe pensare di partire da questa capacità innata, facendo fare esercizio fin da piccolissimi, per sviluppare le competenze matematiche e facilitare l'apprendimento a scuola. È un filone di ricerca aperto.
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