Uno degli obiettivi principali delle neuroscienze moderne è capire come la variazione nel comportamento, nella cognitività e nell’emotività, si relaziona ai meccanismi neurali sottostanti. Un enorme dimostrazione in quest’ambito è proprio sotto il nostro naso: i cani domestici. 

Gli esseri umani hanno allevato selettivamente i cani con abilità e specializzazioni diverse, utili ai loro scopi: proteggere il bestiame, cacciare con la vista o l’olfatto, custodire proprietà o far compagnia. Differenze significative di razza in termini di temperamento, addestrabilità e comportamento sociale sono visibili anche da un osservatore occasionale e sono state documentate da diversi studi.

Queste specializzazioni comportamentali si basano su connessioni neurali specifiche. Un certo numero di studi ha messo in evidenza queste variazioni neurali nei cani, incluse ad esempio, gli effetti sulla forma del cranio, sulla morfologia del cervello e i correlati anatomici dell’aggressività.

Cerchiamo di capire com’è possibile tutto questo.

Il sistema nervoso nasce per farci interagire con l’ambiente. Come?

Per capire le basi biologiche del comportamento facciamo una carrellata di questi elementi:

• le neuroscienze che studiano il cervello, i neuroni ed i neurotrasmettitori; 
• il sistema nervoso con la sua neuroplasticità e l’apprendimento Hebbiano che gestisce la motivazione e l’emozione, l’attenzione e l’apprendimento, la memoria e i processi mentali;
• il sistema endocrino.

Il cervello è costituito da differenti tipi di cellule. 

I neuroni sono cellule nervose, costituite da ramificazioni che ricevono informazioni dalle ramificazioni di altre cellule, attraverso i dendriti (recettori) e l’assone (incaricato di inviare l’informazione).

Tra l’assone e i dendriti delle cellule nervose c’è uno spazio: le sinapsi, attraverso il quale circolano gli impulsi elettrici e /o le particelle dei neurotrasmettitori. 

La comunicazione tra neuroni può essere di tipo elettrico o chimico, a seconda del meccanismo di trasmissione sinaptica. 

Le sinapsi chimiche sono le più comuni e possono essere neuronali o neuromuscolari; l’impulso elettrico provoca la liberazione di una sostanza chimica, cioè il neurotrasmettitore. 

Le sinapsi elettriche invece sono scarse, sono sinapsi neuronali in cui l’impulso si trasmette direttamente tra due neuroni uniti strettamente e senza la mediazione dei neurotrasmettitori. 

I neurotrasmettitori, i neuropeptidi e gli ormoni sono gli elementi chimici causa-effetto dell’attività cerebrale, delle funzioni del corpo e delle emozioni tramite, il sistema nervoso. 

Per semplificare:

• I neurotrasmettitori sono dei messaggeri chimici e si trovano sopratutto nel cervello;
• I neuropeptidi sono dei segnali chimici, che fungono da collegamento tra il cervello e il corpo; 
• Gli ormoni sono degli elementi chimici, responsabili delle reazioni fisiche nel corpo.

Gli ormoni hanno un’enorme rilevanza e vengono prodotti dal sistema endocrino:

• l’adrenalina viene prodotta in situazioni stressanti o eccitanti, aumenta la frequenza cardiaca e il flusso sanguigno, portando a un’inconscia spinta fisica e una maggiore consapevolezza;
• la noradrenalina influenza l’attenzione e le azioni di risposta nel cervello coinvolte nella lotta o nella fuga. Aiuta la circolazione nei vasi sanguigni, aumentandone il flusso;
• la dopamina è il neurotrasmettitore delle sensazioni di piacere, ma anche di dipendenza, movimento e motivazione. Gli esseri viventi tendono a ripetere i comportamenti che portano al rilascio di dopamina.
• la serotonina contribuisce al benessere e alla felicità; aiuta il ciclo del sonno e la regolazione del sistema digerente. È coadiuvato dall’esercizio e dall’esposizione alla luce solare;
• gaba, calma i nervi, alti livelli di quest’ormone migliorano la concentrazione, livelli bassi causano ansia. Contribuisce anche al controllo motorio e alla vista;
• l’acetilcolina è coinvolta nel pensiero, nell’apprendimento e nella memoria. Attiva l’azione muscolare nel corpo ed è associato anche all’attenzione e al risveglio;
• il neurotrasmettitore cerebrale più comune è il glutammato. Coinvolto nell’apprendimento e nella memoria, regola lo sviluppo e la creazione di nuovi contatti nervosi;
• l’endorfina viene rilasciata durante l’esercizio, l’eccitazione e il sesso, produce benessere ed euforia, riducendo anche il dolore.

L’emotività è correlata dal circolo di questi ormoni nel corpo, nello specifico…

• Le sensazioni che possiamo chiamare affiliative sono date dall’unione di dopamina ed ossitocina in circolo. Quest’ultimo, è un ormone che agisce come un neurotrasmettitore e, come la dopamina, svolge un ruolo nelle relazioni sociali. È associata al piacere e ai sentimenti di generosità e fiducia.
• Della sensazione di tristezza si occupa la noradrenalina o epinefrina, che funziona sia come ormone che come neurotrasmettitore. Inoltre, è responsabile di mantenerci in allerta per allontanarci dal pericolo e attiva il nostro istinto naturale. Ha anche un ruolo importante negli stati di preoccupazione. Bassi livelli di noradrenalina possono causare mancanza di attenzione, bassi livelli di concentrazione e depressione.
• Nella paura interviene la dopamina, la serotonina e la noradrenalina. L’unione di questi tre neurotrasmettitori, in proporzioni diverse, ci fa provare angoscia e ansia. In questo frangente interviene anche la biochimica dello stress, il cortisolo, che in situazioni di paura peggiora il comportamento e lo rende instabile.
• I sentimenti d’ira sono causati dall’accumulo di stress e dai livelli di serotonina nel corpo. Questo neurotrasmettitore funziona come inibitore della rabbia, della temperatura del corpo, e dell’aggressività. 

Studi recenti dimostrano che il cervello del cane è molto simile al nostro. Anche se ci sono delle differenze i prodotti chimici dei comportamenti (ormoni, neurotrasmettitori, ecc) sono gli stessi, e per quanto riguarda le emozioni, nel cane si attivano le stesse aree neurali che si attivano nelle persone.

Dall’elenco che hai appena letto, puoi capire quanto gli ormoni sono importanti per tutte le funzioni; ma anche come, mettere in circolo sensazioni negative sia in fase di addestramento che nella vita di tutti i giorni sia controproducente per la cognitività del cane.

La neuroplasticità

La capacità del cervello di riorganizzarsi, adattarsi e modificarsi dura tutta la vita, questo implica: poter modificare reti neurali già esistenti, eliminarne o formarne di nuove.

La plasticità del cervello rimane dinamica per tutta la vita e coinvolge le cellule cerebrali diverse dai neuroni. Può verificarsi come risultato dell’apprendimento, dell’esperienza e della formazione della memoria o come risultato di un danno al cervello.

Mentre un tempo si credeva che il cervello rimanesse statico dopo una certa età, ricerche più recenti hanno rivelato che invece non smette mai di cambiare in risposta all’apprendimento.

In caso di danni al cervello, come durante un ictus, le aree del cervello associate a determinate funzioni possono essere danneggiate ma in seguito, le altre parti sane possono assumere funzioni e capacità che possono ripristinare quelle mancanti.

La filogenia del sistema nervoso indica come nel tempo tutti i mammiferi si sono evoluti in base alle necessità date dall’ambiente circostante. Non è stato diverso nei nostri cani, che si sono evoluti sopratutto in funzione di quanto da noi richiesto.

Nel cane il bulbo olfattivo ad esempio, rappresenta l’area cerebrale più estesa, all’interno del quale le informazioni vengono elaborate, tradotte in memoria olfattiva e condivise poi con le altre aree del cervello.

La corteccia cerebrale è divisa in quattro lobi, sezionati per capacità e presenti in entrambi gli emisferi:

• il lobo frontale che controlla il linguaggio parlato e scritto, e i movimenti;
• il lobo parietale che elabora le informazioni sensoriali della cute o della propria posizione nello spazio;
• il lobo occipitale che interpreta gli stimoli visivi;
• il lobo temporale che comprende il linguaggio scritto e parlato, interpreta i suoni, ecc.

Il cervello tripartito invece è un modello dell’evoluzione che lo propone come costituito dal complesso rettiliano, dal complesso paleomammifero (sistema limbico) e dal complesso neomammifero (neocorteccia), considerati ciascuno come cosciente e indipendente, e come strutture aggiunte sequenzialmente al proencefalo nel corso dell’evoluzione.

Ognuna di queste parti ha aggiunto strati al nostro cervello in maniera da gestire gli stimoli e assicurare la sopravvivenza della specie nel tempo.

La parte più profonda, il complesso rettiliano è responsabile dei comportamenti istintivi tipici delle specie, aggressività e dominanza, territorialità e sopravvivenza.

La parte centrale è il sistema limbico di cui fa parte l’amigdala e l’ipotalamo, ed è responsabile della motivazione e dell’emozione, dell’alimentazione, del comportamento riproduttivo ed epimeletico. L’amigdala può anche essere chiamata la sentinella del corpo, perché sta costantemente attenta a ciò che ci può mettere in pericolo e fa tutto il possibile per evitarlo.

La neocorteccia è la parte che più di recente si è sviluppata in alcuni mammiferi conferendo la capacità di linguaggio, di pianificazione, percezione e razionalità. I mammiferi moderni, i primati ed alcuni cetacei hanno un cervello molto più sviluppato rispetto ai mammiferi primitivi, cosicché oltre ai sentimenti possiedono anche un migliore processo di apprendimento.

Il comportamento è quindi un riflesso diretto del funzionamento del sistema nervoso centrale.

In principio, a livello comportamentale, le emozioni servivano a creare vincoli con le nuove generazioni e ad assicurarne la sopravvivenza. Attualmente, alcune emozioni ci servono per stabilire la nostra posizione nell’ambiente, avvicinarci alle persone, oggetti, azioni e idee; altre servono ad allontanarci. Caratteristica dell’apprendimento, valutato secondo il punto di vista cognitivo, è quella di non essere considerato come qualcosa che dà origine ad un automatismo, bensì, come ciò che modifica gli strumenti e le dotazioni dei soggetti attraverso le conoscenze.

L’apprendimento, non deve essere svincolato dalle caratteristiche soggettive, per permettere ad un individuo di apprendere occorre partire dalle sue attitudini e dalle sue capacità per cercare di modificare la sua struttura mentale nel complesso.

Quali sono i tipi di apprendimento che sono stati individuati nel tempo per l’addestramento del cane:

• Condizionamento classico (da Pavlov);
• Condizionamento operante;
• Per imitazione;
• Inferenziale          

Quando l’apprendimento non riesce? E perché i sistemi coercitivi non sono efficaci?

Lo stress causato dagli stimoli avvertivi/coercitivi provoca uno squilibrio nei neurotrasmettitori dell’apprendimento, quindi se l’obiettivo è apprendere, in queste condizioni la capacità sarà insufficiente o nulla.

Durante una minaccia accade che:

• come risposta emozionale si ottiene paura, ira, ansia o tristezza;
• come risposta biologica aumenta l’insulina, la tachicardia e la pressione sanguigna;
• come risposta comportamentale il soggetto fugge o lotta (se può) o rimane statico/in freezing (se gli viene concesso). 

Se nell’immediato il soggetto riproduce il comportamento richiesto, in seguito non lo ricorderà perché i sistemi di ragionamento e memoria vengono sovrastanti da quelli di sopravvivenza che prendono piede in condizioni di paura. Il cortisolo e l’adrenalina in eccesso, in forma cronica, inibiscono i processi cognitivi e l’apprendimento.

Studi recenti sul cervello, associano la mancanza di sonno cronica con l’aumento delle placche B-amiloidi, che causerebbe una maggiore probabilità di soffrire di deterioramento cognitivo. Il sonno ed il riposo sono importantissimi nell’apprendimento, sono la chiave per fissare quanto appreso.

Altra cosa da tenere in considerazione durante l’apprendimento/addestramento è che quando un animale presenta comportamenti istintivi molto forti ed innati, che si sovrappongono alla risposta condizionata, è possibile che si verifichi uno spostamento della risposta condizionata stessa, verso la risposta istintiva, anche se ciò, comporta il mancato ottenimento del rinforzo e crea una condizione disadattativa. Ciò vuol dire che il cane non farà sempre e comunque quanto richiesto solo perché gli diamo qualcosa in cambio, bisogna sempre tenere in considerazione la soggettività e le predisposizioni di razza.