"Il cervello plastico. Fondamenti neurofisiologici e strategie efficaci per l’apprendimento permanente", paper presentato a DIDAMATICA 2014. Nuovi processi e paradigmi per la didattica, Napoli, 8 maggio 2014. http://didamatica2014.unina.it

1. DIDAMATICA 2014
Il cervello plastico. Fondamenti
neurofisiologici e strategie efficaci per
l’apprendimento permanente.
Eleonora Guglielman
Learning Community
Via di Tor Fiorenza, 17 - 00199 Roma (RM)
guglielman@learningcom.it
I progressi delle neuroscienze dimostrano che
l’invecchiamento intellettuale può essere reversibile: il
cervello è plastico in tutte le età della vita. Ciò consente una
ristrutturazione delle mappe cerebrali e un miglioramento
delle funzionalità mentali attraverso esperienze di
apprendimento. Attività cognitive in grado di stimolare nuove
connessioni neuronali e di riorganizzare le mappe corticali
possono rendere l’apprendimento in età adulta
un’esperienza efficace e gratificante. Applicare le
conoscenze derivate dalle neuroscienze sulla plasticità può
contribuire a promuovere l'apprendimento permanente
attraverso la creazione di ambienti di apprendimento 2.0
basati sulla complessità, l'ibridazione di spazi e linguaggi,
l'interazione sociale e l'apertura ai social media e ai social
network.
1.La sfida dell’apprendimento in età adulta
Secondo le ultime rilevazioni ISTAT, la popolazione italiana è destinata ad
invecchiare gradualmente nei corso dei prossimi decenni, con una percentuale
di ultra65enni che passerà dal 20,3% del 2011 al 33,2% del 2056. Lo scenario
italiano riflette la trasformazione demografica in atto in Europa e nel mondo; la
costante crescita della popolazione in età adulta e il progressivo
invecchiamento sono dovuti a diversi fattori, quali il miglioramento delle
condizioni di vita e di salute, il declino della mortalità e il decremento delle
nascite [ISTAT, 2011]. L'aumento della popolazione in età edulta e anziana
pone delle sfide in ambito educativo: migliorare l'accesso alle attività di
formazione degli adulti, incrementando la partecipazione ai percorsi di
istruzione, rendere i percorsi formativi motivanti e performanti, migliorare la
qualità della vita di adulti e anziani consentendo la partecipazione alla società
della conoscenza. L'Organizzazione Mondiale della Sanità ha infatti evidenziato
come i bassi livelli di istruzione siano correlati a un aumento del rischio di
disabilità e morte nelle persone adulte. L'apprendimento permanente supporta
adulti e anziani nell'acquisizione di nuove capacità necessarie per vivere in
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modo autonomo e indipendente; l'apprendimento contribuisce a mantenere le
persone attive e dinamiche [WHO, 2002].
La peculiarità dell’adulto richiede la messa a punto di strategie e approcci di
tipo andragogico che rispondano espressamente al suo fabbisogno, attraverso
l'individuazione dei fattori e delle variabili da tenere sotto controllo affinché
l’azione formativa sia efficace. L’apprendimento nella terza età è quello che
appare più problematico: l’involuzione senile legata all’invecchiamento dei
tessuti cerebrali provoca una perdita di efficienza della mente che progredisce
con l’avanzare dell’età [OECD, 2007]. Con l’età diminuisce la capacità di
generare nuove sinapsi tra i neuroni in risposta a stimoli esterni, capacità che è
alla base di funzioni fondamentali e complesse come memoria e
apprendimento. Acquisire nuove conoscenze e apprendere nuove abilità
diviene così più difficile, e l’esecuzione di compiti richiede uno sforzo maggiore
rispetto a quello che devono affrontare i discenti più giovani. I dati dell’OECD
mostrano che nell'intervallo di età tra i 20 egli 80 anni l'individuo subisce un
declino generale di molte capacità cognitive; tale declino accelera dopo i 50
anni ed è caratterizzato da vuoti di memoria, rallentamenti nel ragionamento,
difficoltà comunicative, difficoltà nella lettura e nel riconoscimento di lettere e
parole, lapsus [OECD 2002].
Oggi le ricerche compiute nel campo delle neuroscienze dimostrano che è
possibile ovviare al decadimento delle facoltà intellettuali, e che è possibile
mantenere attive le funzionalità del cervello per apprendere in modo efficace e
soddisfacente anche in tarda età; che, insomma, l’apprendimento può davvero
essere permanente. La parola chiave è neuroplasticità.
2. La neuroplasticità
Quando parliamo di neuroplasticità facciamo riferimento al cambiamento che
si verifica nel cervello come conseguenza di un’esperienza e che implica il
trasferimento di determinate funzioni ad aree cerebrali diverse da quelle
originariamente ad esse destinate. In passato gli scienziati ritenevano che le
diverse aree del cervello umano fossero predefinite e immutabili e che la
produzione di neuroni cessasse dopo l’età dello sviluppo, ad eccezione delle
strutture dedicate alla memoria, le quali seguitano a produrre neuroni anche in
età adulta. Ciò faceva del cervello un organismo che, una volta raggiunto il suo
pieno sviluppo, diveniva statico e incapace di crescere ulteriormente ed era
perciò condannato a un lento e inesorabile declino. Nella seconda metà del
Novecento ha iniziato a diffondersi, suffragata da dati sperimentali, l’idea che il
cervello è sufficientemente plastico da potersi riorganizzare in caso di bisogno
anche in età adulta. Il cervello umano non è “cablato” con circuiti neurali fissi e
immutabili; la rete sinaptica cerebrale e le strutture correlate, compresa la
corteccia cerebrale, si riorganizzano attivamente grazie all’esperienza e alla
pratica [Mahncke et al., 2006; Doidge, 2007].
La neuroplasticità è legata al concetto di competitività: se smettiamo di
esercitare le nostre capacità mentali non solo le dimentichiamo, ma la mappa
corrispondente è automaticamente assegnata ad altre funzioni che continuiamo
a svolgere. La competitività spiega perché è così difficile “disapprendere”
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qualcosa: se abbiamo acquisito un comportamento che è divenuto dominante
occupando una mappa estesa, esso offre resistenza ai tentativi di sostituirlo con
un comportamento diverso, impedendo che quella stessa mappa sia occupata
da altre funzioni. Spiega anche la difficoltà di abbandonare le cattive abitudini, e
l’importanza di apprendere un comportamento nell’infanzia, quando le mappe
cerebrali sono in via di strutturazione. Il declino fisico, chimico e funzionale del
cervello è originato da modificazioni cerebrali che avviano un processo di
plasticità negativa che comprende quattro componenti:
1. Disuso. Le funzioni cerebrali rispondono alla legge “use or lose it” (“se non lo
usi, lo perdi”); spesso gli anziani si limitano a svolgere attività mentali familiari e
ripetitive che non richiedono sforzi di applicazione o acquisizione di nuove
capacità. Esercitare attività di questo tipo non è sufficiente a mantenere il
cervello nella sua piena funzionalità: se smettiamo di apprendere cose nuove
siamo destinati a invecchiare cerebralmente.
2. Processi “rumorosi”. Nel cervello degli anziani il deterioramento sensoriale
provoca “rumore”, ossia disturbo di fondo; se, ad esempio, l’udito è peggiorato, i
segnali sonori inviati al cervello sono più difficili e confusi da interpretare. Ciò
causa una memoria più povera e una capacità di ragionamento meno elastica.
3. Indebolimento della funzione neuromodulatoria. In tarda età il cervello
produce un minor numero di neuromodulatori, delle sostanze chimiche, come
dopamina e acetilcolina, che rivestono un ruolo essenziale nell’apprendimento e
nella memoria.
4. Apprendimento negativo. Le persone che iniziano a sentirsi mentalmente
meno agili di un tempo tendono ad attuare dei meccanismi di compensazione.
Se, ad esempio, il loro udito si è indebolito, spengono il televisore o imparano a
leggere le parole sulle labbra [Merzenich, 2005].
La nostra esperienza di vita cambia il nostro cervello, e il cambiamento del
cervello modifica la nostra vita. Jensen afferma che le varianti che esistono
negli essere umani non sono spiegabili facendo ricorso esclusivamente ai fattori
genetici: i nostri geni sono influenzati da quanto apprendiamo nella vita e di
conseguenza alterano i nostri processi chiave vitali in base a ciò che
apprendono. Alcuni fattori sono in grado di modificare le nostre funzioni
cerebrali: tra di essi l'esercizio, lo stress e l'apprendimento di cose nuove;
comprendendo tali fattori possiamo ottenere risultati positivi e aumentare il
potenziale di tutti gli studenti [Jensen, 2009].
Con l'età si verifica il declino di capacità riconducibile all'intelligenza fluida,
ossia velocità di elaborazione dell'informazione, memoria di lavoro,
ragionamento; la così detta intelligenza cristallizzata, ossia la conoscenza,
rimane intatta o aumenta. Le ricerche con tecniche di neuroimaging dimostrano
che negli anziani si sviluppano meccanismi di compensazione che mitigano gli
effetti dell'età. Secondo la STAC, Scaffolding Theory of Aging and
Cognition, il cervello reagisce al deterioramento dato dall’invecchiamento
creando o riorganizzando reti alternative, ossia impalcature, che agiscono da
strutture di supporto e permettono di mantenere un buon livello di
funzionamento cognitivo. Lo scaffolding consiste nel reclutare circuiti addizionali
che sostituiscono le funzioni cerebrali divenute insufficienti, confuse o entrambe
le cose. Sono attivati circuiti complementari o alternativi quando le precedenti
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strutture si dimostrano insufficienti. La plasticità cerebrale, e quindi
l'ampliamento e miglioramento della struttura di supporto, è incrementata dalla
risposta neuronale a esperienze esterne: nuovi apprendimenti, impegno
sociale, esercizio cognitivo. Anche gli interventi di potenziamento della memoria
evidenziano una riorganizzazione funzionale delle aree cerebrali [Park e
Reuter-Lorenz, 2009; Park e Bischof, 2011]. Secondo questa teoria il training
cognitivo o l'impegno in un nuovo compito o un nuovo ambiente possono
potenziare la capacità di scaffolding.
3. Quale paradigma per l’apprendimento permanente?
Merzenich sostiene che la struttura del cervello e le sue capacità cognitive
possono essere migliorate attraverso un esercizio appropriato. Le mappe
cerebrali si trasformano secondo ciò che facciamo nel corso della nostra vita;
cosa più importante, esse sono in grado di modificarsi a tutte le età, anche in
quella adulta. Partendo dall’idea che l’apprendimento consiste nel creare nuovi
legami tra i neuroni attraverso la loro attivazione simultanea e ripetuta,
Merzenich ha elaborato una teoria secondo cui la struttura neuronale può
essere modificata dall’esperienza: ciò significa che anche le persone che
presentano problemi congeniti o lesioni in determinate aree cerebrali possono
sviluppare nuove connessioni neuronali. Ecco le strategie per ovviare a questi
problemi:
• Per combattere il disuso: impegnare il cervello in nuovi compiti che
costituiscono una sfida;
• Per aiutare il cervello a fare ordine tra i segnali confusi: svolgere attività
che richiedono attenzione e concentrazione;
• Per regolare la produzione di neuromodulatori: svolgere attività in grado
di attivarne la produzione;
• Per eliminare i comportamenti adattivi compensativi: impegnarsi in
attività che sono divenute complicate da eseguire, anziché evitarle.
Per scongiurare l’invecchiamento cerebrale è utile svolgere attività di tipo sia
cognitivo sia motorio. Le attività più efficaci sono quelle che richiedono una
distinzione tra i segnali sensoriali e l’utilizzo di queste informazioni per
raggiungere obiettivi sempre più difficili. Esse dovrebbero essere nuove e
sfidanti: apprendere a suonare un nuovo strumento, imparare una lingua
straniera, imparare giochi di destrezza, imparare un nuovo ballo, completare un
puzzle difficile, giocare a ping pong [Merzenich, 2005].
A livello cosciente non abbiamo idea di come attivare parti del cervello che
non usiamo per potenziare le nostre funzioni cognitive, e c'è ancora molto da
capire su come l'esercizio cognitivo possa contribuire a potenziarle. Le richieste
da parte dell'ambiente sono fondamentali: nel momento in cui l'individuo è
sottoposto a richieste differenti dallo stato cognitivo o dagli obiettivi che
desidera, si manifesta la plasticità. Jensen elenca una serie di fattori che
influenzano l'apprendimento: l'esercizio fisico; le condizioni sociali; la
neuroplasticità; lo stress; l'istruzione personalizzata; la granularità per diminuire
il carico cognitivo; l'educazione artistica; il ruolo delle emozioni; le terapie
riabilitative; infine, la plasticità della memoria [Jensen, 2010].
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5. Il cervello plastico
Un'attività mentale costante e continua costituisce un fattore decisivo nel
ritardare la comparsa di sintomi di degenerazione cognitiva. La comprensione
approfondita del cervello e del suo funzionamento appare decisamente
rilevante per l'educazione: può aiutarci a sviluppare metodologie e strategie di
insegnamento e apprendimento più efficaci e appropriate alle diverse età e a
mantenere gli individui attivi per l'intero arco della vita [Lovat et al., 2011; Willis
et al., 2009; Greenwood e Parasuraman, 2012].
Secondo Siemens l'apprendimento non è lineare, bensì reticolare, olistico e
caotico: la nostra vita è strutturata secondo un sistema reticolare di
interconnessioni, e per favorire un apprendimento efficace e significativo
occorre rovesciare gli schemi tradizionari in favore di una visione
connettivista. Ciò genera una dissonanza cognitiva e crea il terreno favorevole
per apprendimenti fondati su attività non ripetitive, problematiche e sfidanti
[Siemens, 2006]. Sulla base di questi presupposti è possibile progettare
ambienti di apprendimento 2.0 multimodali, sociali, interattivi e dinamici, che
favoriscano:
• molteplici modalità di rappresentazione: uso di immagini, testi, video,
audio, multimedialità e ipermedialità, codici e linguaggi differenti;
• molteplici modalità di comunicazione: sincrona e asincrona, uno-a-uno.
uno-a-molti e molti-a-molti, testuale, visuale, audio;
• molteplici modalità di coinvolgimento: integrazione di spazi virtuali e
reali, interazione tra diversi social media e social networks, transito tra i
diversi spazi e costruzione di un ambiente di apprendimento ibrido.
Tali ambienti data la loro complessità possono generare disorientamento,
eccessiva informazione, sensazione di smarrimento di fronte al rovesciamento
della struttura familiare costituita dalla lezione/unità didattica in un ambiente
omogeneo e strutturato. Ciò è ancora più evidente nel caso di persone adulte e
anziane, senza competenze tecnologiche e con forme mentali modellate su
routine e ripetizioni. L'approccio connettivista può favorire i cambiamenti
neuroplastici, facilitando almeno tre delle strategie individuate da Merzenich:
impegnare il cervello in nuovi compiti che costituiscono una sfida; svolgere
attività che richiedono attenzione e concentrazione; impegnarsi in attività che
sono divenute complicate da eseguire, anziché evitarle. Tali attività, infatti,
richiedono lo sviluppo di capacità complesse quali l’utilizzo di canali e codici
comunicativi differenti, il sapersi orientare e transitare attraverso ambienti
virtuali eterogenei, il saper distinguere le informazioni rilevanti dal rumore e
assegnare loro una valenza significativa, e, non ultimo, saper concentrare
l’attenzione in maniera selettiva in ambienti in cui il caos genera distrazione e
disorientamento [Rheingold, 2012; Guglielman et al., 2014]. L'esercizio
dovrebbe essere progressivo e continuo e mirare allo sviluppo di competenze
per familiarizzare all'uso delle tecnologie, procedendo per successivi stadi verso
l'uso consapevole di esse per individuare, selezionare, organizzare e curare
l'informazione, allenare l'attenzione e rinforzare i processi mnemonici, saper
distinguere e scegliere formati, linguaggi e codici, personalizzare il proprio
spazio, interagire usando le risorse e gli strumenti del social web [Castello et
al., 2013].
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6. DIDAMATICA 2014
4. Oltre le neuromitologie: problemi aperti e sviluppi futuri
L’incontro tra educazione e neuroscienze ha dato vita a una nuova disciplina
di confine, la “neuroeducation”, o “brain based education”, che esplora i
processi coinvolti nell’acquisizione delle competenze di base (leggere, scrivere
e far di conto), l’apprendere ad apprendere, il controllo e la flessibilità cognitiva,
la motivazione, l’esperienza emozionale e sociale. La nuova disciplina si
propone di individuare strategie basate su principi che derivano dalla
comprensione del cervello [Jensen, 2008].
Allo stato attuale, tuttavia, sono ancora molti i fattori di criticità, e spesso
anziché fondarsi su dati reali l'incontro tra i due campi di sapere ha dato luogo a
false credenze e neuromitologie. Alcuni aspetti individuati come efficaci dalle
neuroscienze sono incompatibili con una strategia di apprendimento motivante
e gratificante: sappiamo, ad esempio, che la ripetizione ha effetti benefici sulla
memoria, ma far ripetere ha un impatto negativo sulla motivazione degli allievi e
la monotonia può annullare gli effetti positivi dell’esercizio [Willingham, 2009].
Malgrado sia possibile supportare la pratica didattica sulle evidenze delle
neuroscienze, negli anni recenti è sorto un business di pacchetti di
"neuroapprendimento" destinati a scuole e insegnanti, molti dei quali fondati su
assunti scientificamente discutibili quali la predominanza di emisfero destro o
sinistro, o l'esistenza di una nuova forma di "intelligenza digitale" che alimenta il
mito dei nativi digitali [Goswami, 2006; Rivoltella, 2012].
Ciò che le ricerche sulla neuroplasticità confermano è che l'apprendimento
in età adulta e anziana ha una maggiore efficacia se il cervello è impegnato in
compiti nuovi e sfidanti, nella risoluzione di problemi e in genere in attività
complesse. L'apprendimento dipende completamente dall'esistenza della
neuroplasticità, la quale consente la ritenzione, rappresentazione ed
elaborazione di nuove informazioni. La sfida è quella trasformare i vecchi
modelli pedagogici ripensando l'educazione degli adulti in una prospettiva di
flessibilità e personalizzazione che rifletta la complessità e fluidità del mondo
reale [Willis, 2010; Keeling, Tevens Dickson e Avery, 2011; Boulton-Lewis e
Tam, 2012; Hartman-Stein e La Rue, 2011].
I progressi raggiunti attraverso l'esercizio devono essere mantenuti
attraverso prestazioni continuate. Attualmente è difficile predire quanto un
esercizio può incrementare o diminuire l'attività neuronale, come interagisce
con l'età, quanto sono durevoli nel tempo i suoi effetti. E' anche difficile valutare
se i cambiamenti indotti a livello cerebrale riflettono un cambiamento nella
capacità neuronale o siano solo un cambiamento di strategia. Non è chiaro
neppure se mantenere uno stile di vita attivo protegga dall'invecchiamento
cognitivo o se, piuttosto, le persone che mantengono un buon livello cognitivo
tendono ad avere una vita attiva in tarda età: si sa solo che le due cose sono
correlate [Park e Bischof, 2013].
Secondo le teorie andragogiche, i percorsi di educazione per gli adulti
devono essere focalizzati su temi e problemi significativamente connessi con la
vita reale e la pratica quotidiana secondo un approccio situazionale, con compiti
concreti. Le ricerche delle neuroscienze dimostrano che occorre proporre
strategie e attività che attivino le attività neuroplastiche per migliorare le funzioni
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7. Il cervello plastico
cognitive e assicurare che i processi educativi costituiscano un'esperienza
efficace, soddisfacente e motivante. E' necessario modificare le abitudini
mentali consolidate riguardo l'insegnamento e l'apprendimento, tenendo
presenti le caratteristiche dei nuovi scenari educativi: ibridi, liquidi e ubiqui.
5. Conclusioni
I progressi compiuti negli ultimi anni dalle neuroscienze dimostrano che
l’apprendimento non è riservato soltanto alle generazioni più giovani e alle
persone con una mente in piena efficienza, ma che può essere attuato in tutte
le età della vita con uguale efficacia; e, cosa più rilevante, che apprendere
sempre contribuisce a incrementare la rigenerazione neuronale e a scongiurare
gli effetti dell’invecchiamento [Guglielman, 2012].
Capire come funziona il cervello nell’individuo adulto può aiutarci
nell’elaborazione di metodologie di insegnamento e apprendimento più efficaci
e adeguate alle diverse età e a mantenere le persone attive durante l’intera vita.
Il modello statico del cervello basato sull’idea del decadimento neuronale
irreversibile è stato per molto tempo alla base del pregiudizio secondo cui gli
anziani sono incapaci di apprendere cose nuove. L’apprendimento non ha età,
è un processo cumulativo che continua per tutta la vita; se le modalità di come
si apprende si modificano e diversificano con l’età, la capacità di apprendere
permane. L’applicazione delle teorie delle neuroscienze sulla plasticità del
cervello al campo dell’educazione degli adulti appare rilevante per promuovere
l’apprendimento permanente, attraverso la creazione di ambienti di
apprendimento basati sulle competenze, l’apprendimento situato e la
costruzione attiva di conoscenze; ambienti in cui siano proposte strategie e
attività che sfruttano i principi della neuroplasticità per migliorare le funzioni
cognitive e far sì che l’educazione in età adulta sia un’esperienza piacevole,
gratificante ed efficace.
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