Sostanza nera, artigiana di movimenti e apprendimenti

2 Dicembre 2019
La sostanza nera è protagonista di importanti meccanismi cerebrali. Influisce, per esempio, sul sonno, sullo stato d’animo o su come reagiamo quando non vengono soddisfatte le nostre aspettative

Una delle strutture cerebrali più misteriose è la sostanza nera, o substantia nigra. Osservandone le dimensioni ridotte, potremmo essere portati a credere che non abbia un ruolo importante. Ma sbaglieremmo. Si tratta infatti di una sostanza vitale per il nostro organismo.

In questo articolo cercheremo di descrivere la sostanza nera e le sue funzioni, inoltre vi mostreremo quali malattie possono essere associate a un’alterazione della stessa.

Sostanza nera, cos’è?

Si tratta di una struttura che fa parte dei gangli della base, un circuito di nuclei interconnessi tra loro. Si trova nell’area del mesencefalo, ma ve n’è traccia anche su entrambi i lati del cervello. Questo vuol dire che la sostanza nera è presente in ogni nostro emisfero cerebrale.

Ma come mai si chiama così? Il nome è dovuto alla colorazione scura dei neuroni che compongono questa struttura e che è conseguenza della neuromelanina, presente nei neuroni dopaminergici, a loro volta presenti in grande quantità nella sostanza nera.

Gangli della base nel cervello
I gangli della base

Le funzioni della sostanza nera

La sostanza nera è composta da due parti, ognuna dotata di funzioni proprie che descriviamo qui di seguito:

  • Compatta: incaricata della trasmissione di segnali ai gangli della base, ma anche dell’avvio e della regolazione della capacità motoria dell’organismo attraverso la proiezione di neuroni dopaminergici. Questa zona della sostanza nera è la più scura, visto che contiene il maggior numero di neuroni dopaminergici.
  • Reticolata: invia segnali provenienti dai gangli della base a diverse zone dell’encefalo, soprattutto al talamo (uno dei centri di controllo delle informazioni). Al suo interno, questa zona contiene una quantità minore di neuroni dopaminergici.

Per evitare fraintendimenti, non crediate che soltanto perché è fornita di un numero minore di neuroni dopaminergici, la parte reticolata non svolga un ruolo altrettanto essenziale. Questa parte è infatti responsabile dell’inibizione neuronale attraverso il neurotrasmettitore GABA.

Apprendimento

La sostanza nera è associata ai meccanismi di apprendimento, dato che si occupa di mediare la risposta cerebrale agli stimoli. La sua funzione è quella di facilitare l’apprendimento grazie agli effetti della dopamina. Ed è specializzata nell’apprendimento spaziale.

Perché questa funzione? Quando compaiono stimoli che non avevamo previsto, viene prodotta una grande quantità di neuroni dopaminergici. Proprio questo aspetto rende protagonista dell’apprendimento la sostanza nera, che come abbiamo più volte detto contiene un elevato numero di questi neuroni. La sostanza nera non gestisce da sola l’apprendimento, ma si avvale dell’aiuto di tante altre strutture cerebrali.

Mobilità

Come detto all’inizio dell’articolo, la sostanza nera fa parte dei gangli della base, un insieme di nuclei che intervengono nel movimento. Rispetto a questa funzione, cosa fa esattamente la sostanza nera? Inizia e controlla i movimenti che necessari per attivare la nostra capacità motoria.

I movimenti oculari influiscono sull’attivazione degli scambi tra la parte reticolata e il talamo e altre strutture del nostro sistema nervoso. Queste strutture lavorano assieme per stabilizzare lo sguardo, i movimenti del volto e della testa. Intervengono, inoltre, nel fenomeno visivo.

Rinforzo e ricompensa

I neuroni dopaminergici si attivano anche quando proviamo sensazioni piacevoli. Intervengono infatti nei circuiti di ricompensa. Secondo Bear, Connors e Paradiso, autori del libro Neuroscienze. Esplorando il cervello, la materia scura facilita condotte che portano a gratificazione.

Di conseguenza, anche quando ci troviamo a ripetere condotte comportamentali gratificanti, stiamo agendo grazie alla sostanza nera. Questo perché stabiliamo delle associazioni tra stimoli e reazioni. Essa è quindi legata a: motivazione, rinforzi e dipendenze; dato che può essere innescata dall’uso adattivo dell’apprendimento.

Regolazione del sonno

Un’altra sfera in cui ritroviamo l’influenza dei neuroni dopaminergici è quella del sonno. Grazie a essi, viene regolato il ritmo biologico del nostro sonno, in particolare per quanto riguarda la veglia. Ci riferiamo alla fase del sonno più vicino al risveglio. Oltre a questo, sono relazionati alla percezione del tempo e al rilevamento degli intervalli di stimolo.

Donna che dorme tranquillamente

Malattie associate alla sostanza nera

Come abbiamo visto, questa struttura cerebrale agisce su moltissime funzioni motorie del nostro organismo. Per questo motivo, un suo eventuale deficit può incidere sullo sviluppo di diverse malattie. Ne elenchiamo due tra le più importanti:

  • Schizofrenia. Si tratta di un disturbo in cui si verifica un’alterazione delle vie dopaminergiche, oltre a un aumento dei livelli di questi neurotrasmettitori. Non è quindi raro che questa malattia presenti sintomi associati alla motivazione e allo stato d’animo.
  • Morbo di Parkinson. Malattia che comporta una degenerazione dei neuroni dopaminergici, in particolare quelli presenti nella zona compatta della sostanza nera. Se riflettiamo inoltre sulle funzioni che quest’ultima ricopre nell’organismo, possiamo notare come molte di esse siano legate ai sintomi di questa malattia. Parliamo, per esempio, delle alterazioni motorie, dello stato d’animo e del sonno.

In conclusione, la sostanza nera interviene nel movimento, nella motivazione, nel sonno, nel rilevamento degli intervalli di stimolo, nello stato d’animo, nell’apprendimento e nella connessione di segnali nervosi. Un’alterazione potrebbe dunque causare gravi problemi ai meccanismi di cui è protagonista.

Bear, M. F. Connors, B. W., PAradiso, M.A. Nuin, X.U., Guillén, X.V & Sol Jaquotor, M.J. (2008). Neurociencias la exploración del cerebro. Wolters Kluwer/Lippicott Williams & Wikins.

Kandel, E. R., Schwartz, J. H., & Jessel, T.M. (2001). Principios de neurociencia. Madrid: McGrawHill Interamericana