u Rappresentazioni mentali ordinate

Compito del nostro cervello è quello di rappresentare internamente la realtà per organizzare il comportamento. Il modo in cui lo fa è quello di mettere a disposizione delle mappe funzionali, cioè di mettere in corrispondenza un evento con uno stato mentale, realizzato per mezzo di una certa distribuzione ben definita di attività dei neuroni. Se nel caso delle funzioni cognitive superiori queste rappresentazioni sono difficili da interpretare, le mappe sensoriali e motorie sono invece facilmente leggibili, perchè hanno la caratteristica, proprio come le cartine geografiche che riproducono una regione della Terra, di riprodurre la topografia dell'evento rappresentato. Per topografia dell'evento intendiamo la distribuzione spaziale dei recettori sensoriali o dei muscoli.

Nella corteccia e in altre strutture cerebrali di tutte le specie di mammiferi esistono, infatti, delle rappresentazioni ordinate degli organi del corpo. Prendendo ad esempio la regione che risponde agli stimoli tattili, se si stimolano due porzioni attigue del braccio, si attiveranno zone attigue del cervello e così via.

Le mappe topografiche sembrano essere una comune strategia evolutiva di successo nei mammiferi: esse sono più numerose negli animali più evoluti. Quella che può cambiare da caso a caso è la corrispondenza area-funzione e le dimensioni dell'area che si attiva selettivamente per una parte del corpo. Le proporzioni del corpo non sono rispettate nelle mappe topografiche e il concetto generale è che parti più importanti per la specie, ed in particolare per quella modalità sensoriale (quel determinato senso, vista udito ecc.), hanno rappresentazioni più estese. Nell'uomo la rappresentazione dei recettori cutanei privilegia le mani e il viso (in particolare la bocca) rispetto, ad esempio alla schiena. Per topi e ratti è l'area che corrisponde ai baffi quella sproporzionatamente dilatata.
 

u L'esperienza disegna (e corregge) le mappe

Fondamentale per la formazione delle mappe topografiche è il principio della plasticità associativa, cioè del rafforzamento dei contatti sinaptici dei neuroni che si attivano contemporaneamente. I modelli di reti neurali hanno dimostrato come la plasticità associativa sia sufficiente a produrre mappe topografiche, anche in assenza di specifiche indicazioni genetiche. Con gli stessi modelli, ma più direttamente con esperimenti su animali e studi sull'uomo, si è poi visto come anche i meccanismi di riorganizzazione plastica delle mappe (ovvero di modifica delle funzioni delle diverse aree neuronali), in seguito a un danno neurologico o semplicemente a cambiamenti indotti dall'esperienza, rispettino la topografia della nuova rappresentazione. In un certo senso gli effetti dell'apprendimento, almeno di quello che è misurabile nelle aree sensoriali primarie, si trasferiscono alle regioni immediatamente vicine, poi in quelle un po' più distanti e così via. L'esperienza, e non il codice genetico, in questi casi, è il principio guida per l'organizzazione del cervello.