TUTTOSCIENZE 21 giugno 95


UN SECOLO DOPO I LUMIERE Lo schermo è nel cervello Dal cinema ai segreti della percezione visiva
AUTORE: FIORENTINI ADRIANA, MAFFEI LAMBERTO
ARGOMENTI: OTTICA E FOTOGRAFIA, MEDICINA E FISIOLOGIA, CINEMA
LUOGHI: ITALIA

POCO meno di un secolo fa, il 28 dicembre 1895, avveniva la prima proiezione cinematografica pubblica. Qualche mese prima, il 13 febbraio 1895, i fratelli Lumiere avevano depositato il brevetto dell'invenzione, il cinemato graphe. Era nata l'immagine in movimento. O meglio il movimento, come immagine, aveva ottenuto il suo battesimo ufficiale. La fotografia non si limitava più a fissare in posa i personaggi, come avviene in un quadro, ma per la prima volta sulla superficie del quadro, dentro la sua cornice, i personaggi camminavano, spostavano oggetti, si salutavano con i gesti della mano. I successivi perfezionamenti del movimento delle immagini, e l'introduzione del sonoro e poi del colore, resero più gradevole e più naturale l'immagine cinematografica, ma non modificarono sostanzialmente il principio su cui si basa la sua riproduzione, e cioè la ripresa di una rapida successione di fotogrammi e la loro altrettanto rapida riproiezione. Ma perché delle immagini proiettate in rapida sequenza possono dare la percezione del movimento continuo? Occorre soffermarsi su due proprietà del sistema visivo del nostro cervello: la prima è quella che consente di apparire come fosse continua una luce che in realtà è discontinua perché costituita da una successione di intervalli di luce e di buio. E' il fenomeno della fusione delle luci intermittenti. La seconda proprietà è quella che sta alla base della percezione del movimento, che si sa essere propria di una speciale classe di neuroni della corteccia visiva. Il nostro sistema visivo, come ha dei limiti nella risoluzione spaziale, così ha dei limiti nella risoluzione temporale. Se una luce viene lampeggiata due volte consecutive, con un intervallo di tempo abbastanza lungo, i due lampi di luce ci appaiono come due eventi successivi. Se invece l'intervallo di tempo tra i due lampi di luce si accorcia, non riusciamo più a vederli come eventi separati nel tempo, ma ci appaiono come un unico lampo luminoso. Al di sotto di un certo intervallo di tempo avviene un'integrazione temporale dei due lampi di luce. Questo tempo di integrazione è di alcune decine di millisecondi, ma varia notevolmente al variare dell'intensità degli stimoli e della loro posizione nel campo visivo. Se le luci sono ripetitive, con una frequenza costante, per frequenze relativamente basse possono dar luogo a un apparente alternarsi di luce e buio o a una luce sfarfallante. Aumentando la frequenza di alternanza lo sfarfallio diminuisce fino a cessare del tutto e dar luogo, a partire da una certa frequenza critica, ad una sensazione di luce apparentemente continua. La frequenza critica di fusione cresce con l'intensità dello stimolo e per stimoli molto intensi è intorno alle 50 alternanze al secondo. Per luci più deboli è inferiore. Nel cinema, il fenomeno della fusione permette di non vedere l'interruzione delle immagini proiettate sullo schermo dovuta all'alternarsi di aperture e chiusure dell'otturazione. Per la percezione di oggetti o animali in movimento il cervello ha i suoi neuroni specializzati. Questi neuroni rispondono con scariche di impulsi nervosi solo quando le immagini che cadono sulla retina si muovono. Le immagini retiniche che non si muovono vengono ignorate da questi neuroni. Siamo ancora lontani dal capire perché una sequenza di fotogrammi possa dare l'illusione del movimento. Per capire questo bisogna introdurre il fenomeno del cosiddetto movimento apparente. Se due punti luminosi a una piccola distanza l'uno dall'altro vengono presentati uno dopo l'altro, alternativamente, a breve intervallo di tempo, anziché vedere i due punti accendersi e spegnersi l'uno dopo l'altro, si vede un unico punto che si muove dalla posizione occupata dal primo punto a quella del secondo e viceversa. Questo movimento ap parente è un'illusione inevitabile e si verifica anche con oggetti estesi, linee, figure geometrice. L'illusione avviene anche quando i due punti sono così vicini che l'occhio non è capace di distinguerli se essi vengono presentati simultaneamente. Questo prova che il fenomeno riguarda processi di puro movimento senza coinvolgere direttamente la percezione della posizione spaziale. Naturalmente per provocare il movimento apparente, occorre che la distanza tra i due punti (o oggetti) non superi un certo limite, e così pure l'intervallo di tempo tra le due presentazioni non sia troppo lungo. Per gruppi di punti luminosi la distanza massima che può generare movimento apparente è dell'ordine di 20 minuti primi d'arco, ma può essere anche assai maggiore per oggetti estesi o per punti visti con la periferia della retina. Per quanto riguarda l'intervallo di tempo, questo può essere dell'ordine del centinaio di millisecondi. Sul fenomeno percettivo del movimento apparente si basano le reclames luminose, dove una serie di lampadine che si accendono e spengono successivamente danno l'impressione di una scritta luminosa in rapido movimento. Il movimento apparente è anche alla base della percezione del movimento nel cinema. Sullo schermo vengono proiettate in rapida successione (24 al secondo o 48 per ripetizione dello stesso fotogramma) delle immagini in ciascuna delle quali le figure sono leggermente spostate rispetto alla scena precedente. Questi spostamenti intermittenti vengono interpretati dal sistema visivo come un movimento continuo della figura. Il fenomeno del movimento apparente delle figure, oltre che nel cinema, è ovviamente presente anche nella televisione dove ogni quadro viene presentato con frequenze comparabili a quelle del cinema. Il movimento apparente nel cinema e nella televisione si sottrae al controllo dell'attenzione ed è indipendente dal fatto che il soggetto sia a conoscenza del reale succedersi di singole immagini leggermente diverse tra di loro. Non è possibile cioè, nemmeno con uno sforzo volontario, percepire separatamente le immagini in sequenza. In sostanza il fenomeno si verifica in modo automatico: non è sotto il controllo di centri corticali superiori. Anche i neuroni corticali che presiedono alla percezione del movimento sono ingannati dal moto apparente e rispondono di conseguenza. Si potrebbe dire per paradosso che in fondo il cervello era già predisposto per andare al cinema e i fratelli Lumiere e altri prima di loro non erano che neurofisiologi dilettanti che, intuendo le proprietà dei neuroni del sistema visivo, hanno imparato a eccitarli con sequenze di immagini ferme. I neuroni hanno segnalato movimento: ed è stato il miracolo del cinema. Adriana Fiorentini Lamberto Maffei Scuola Normale di Pisa


EXPERIMENTA '95. CENTO ANNI DI MERAVIGLIE. LE TECNICHE DEL CINEMA. A TORINO Una mostra vi trasforma in registi
AUTORE: BIANUCCI PIERO
ARGOMENTI: OTTICA E FOTOGRAFIA, TECNOLOGIA, CINEMA, MOSTRE
NOMI: WERTHEIMER MAX
LUOGHI: ITALIA, TORINO (TO)

TRA le tante mostre dedicate al cinema per celebrare la prima proiezione dei fratelli Lumiere, «Experimenta 95», che si inaugura venerdì sera a Villa Gualino sulla collina torinese, è la più insolita. Il suo obiettivo, infatti, consiste nel portare il visitatore dentro la tecnologia cinematografica, facendogli scoprire i segreti della percezione visiva e i trucchi senza i quali questa macchina dei sogni non potrebbe farci incontrare E.T. o King Kong. Il cinema nasce come tecnologia al servizio della scienza. Poi diventa spettacolo, cronaca, storia, industria e, in qualche caso, arte. Ma le sue radici affondano nello studio del movimento. Per esempio quello delle zampe di un cavallo al galoppo. Le applicazioni scientifiche del cinema continuano anche oggi. Cineprese che riprendono sessantamila fotogrammi al secondo consentono di rallentare fenomeni velocissimi come l'esplosione di una bomba o la combustione della miscela aria-benzina in un motore a scoppio. Viceversa, riprendendo un fotogramma all'ora, è possibile accelerare fenomeni lenti, come un fiore che sboccia o un frutto che matura. Non solo: il cinema è servito a chiarire alcuni aspetti della percezione. I 24 fotogrammi al secondo che sono la velocità normale di proiezione derivano da misure della persistenza delle immagini sulla retina, la quale a sua volta dipende da fattori banali, come la luminosità dell'immagine, e da altri molto più sottili, come l'elaborazione che il cervello fa dei segnali visivi. Psicologi come Max Wertheimer hanno scoperto che il cervello integra i segnali luminosi: due luci contigue che si accendono e spengono in rapida successione le vediamo come una singola luce che si sposta. Fisiologi come David Hubel e Torsten Wiesel, premiati con il Nobel, hanno poi individuato le cellule cerebrali che presiedono alle varie fasi della visione. Organizzata dall'assessorato alla Cultura della Regione Piemonte, «Experimenta» (10 anni, un milione di visitatori) è da sempre una mostra interattiva che mette d'accordo divertimento e didattica, e a ciò il tema di questa edizione - «Cento anni di meraviglie / Le tecniche del cinema» - si presta in modo speciale. Un primo padiglione presenta esperimenti sulla camera oscura, sulla persistenza delle immagini e altri fenomeni percettivi, affiancati da un video che tratta le differenze tra immagini cinematografiche ed elettroniche. Accanto, si può provare l'emozione del cinema in tre dimensioni. Un altro padiglione, curato dal Museo nazionale del cinema di Torino, ripercorre le tappe del pre-cinema: l'opera dei Lumiere, infatti, è solo il coronamento di una ricerca durata tre secoli. C'è poi una sezione che illustra come si realizza un film, con esperimenti di regia, recitazione e doppiaggio (una specie di karaoke cinematografico); altre sezioni sono dedicate agli effetti speciali scenografici (con sperimentazione del chroma-key) e all'opera di Carlo Rambaldi, vincitore di due premi Oscar. C'è poi un padiglione sul film di animazione, anche questo interattivo, mentre il «cinema dinamico» consentirà ai visitatori di provare le sensazioni della caduta e del volo, anche interplanetario. Lo stesso «rotor», nel parco, è stato trasformato in un antenato del cinema: il «praxinoscopio». Ma colossale. Probabilmente il più grande che sia mai stato costruito. Piero Bianucci


FILM & RICERCA La cinepresa in laboratorio Uno strumento che aiuta l'occhio
Autore: VALERIO GIOVANNI

ARGOMENTI: STORIA DELLA SCIENZA, OTTICA E FOTOGRAFIA, RICERCA SCIENTIFICA, CINEMA
NOMI: MAREY ETIENNE JULES, MUYBRIDGE EADWEARD, MARINESCU GHEORGHE, PASINETTI FRANCESCO, FLAHERTY ROBERT
LUOGHI: ITALIA
TABELLE: D. Il movimento degli zoccoli di un cavallo al galoppo ricavato nel 1887 da una serie di fotogrammi

CATTURARE la realtà e riprodurla: il cinematografo è nato nei laboratori di ricerca proprio per questo scopo. Ai fisiologi Etienne-Jules Marey e Eadweard Muybridge, pionieri del cinema delle origini, interessava riprodurre «scientificamente» il movimento umano e animale. E fu per registrare il passaggio di Venere davanti al Sole che l'astronomo Janssen ideò nel 1874 il «revolver fotografico», uno dei tanti antenati dell'apparecchio dei Lumiere. Dal fisico Plateau al medico Fitton, la nascita del cinematografo rispondeva alle esigenze della ricerca dell'epoca, come ben testimoniano certe sezioni delle mostre dedicate al cinema che si apriranno a Torino e a Bologna il 24 giugno. Che ne è stato di tutto questo cinema «scientifico», svanito nelle mille luci di Hollywood? Già a finè 800 la la ripresa a passo uno (in pratica, un fotogramma alla volta) ha permesso l'accelerazione di fenomeni lenti. Così, è possibile osservare la crescita delle piante in pochi secondi. Nel corso dei decenni si è perfezionato anche il metodo per riprendere centinaia di fotogrammi al secondo, spingendo il ralenti a limiti incredibili, non solo per chi vuole rivedere i gol alla moviola ma soprattutto per analizzare fenomeni estremamente rapidi, come quelli di tipo balistico. Se la fotografia è stata definita la retina dello scienziato, il cinema diventa il suo occhio. Un occhio particolare, che può spingersi nella profondità dei mari, nella vastità dello spazio, o in altri luoghi inaccessibili. Si possono ingrandire fenomeni e oggetti molto piccoli, applicando la macchina da presa al microscopio e utilizzando pellicole ad alta definizione. Il cinema ha aperto allo scienziato anche nuove visioni, osservando fenomeni che avvengono a livello di radiazioni invisibili all'uomo, dagli infrarossi agli ultravioletti, fino ai raggi X e gamma. Con una lampada ad arco, uno specchio parabolico e alcuni accorgimenti ottici, è possibile anche «vedere» il moto dei fluidi attorno a un corpo, sfruttando le riprese schlieren o strioscopiche. Il cinema non ha soltanto potenziato il senso della vista. La pellicola consente anche una riproduzione visiva di eventi transitori o di fenomeni che sarebbe costoso o difficile riprodurre. Insomma, la replica (quasi) infinita dell'evento sperimentale. In campo medico, l'applicazione delle tecniche cinematografiche risale addirittura al 1861, quando il boemo Jan Purkinje presentò alla Società Reale delle Scienze l'immagine animata di un cuore pulsante. Pochi anni dopo, lo stesso Purkinje avrebbe realizzato la rappresentazione filmata della circolazione sanguigna. Nello stesso periodo, il francese Eugene Louis Doves fece riprendere le sue operazioni, imparando dai filmati a eliminare i gesti inutili che potevano rendere più lungo il tempo dell'intervento. Un altro medico, il romeno Gheorghe Marinescu, utilizzò la cinepresa per studiare analiticamente i movimenti dei suoi pazienti emiplegici. Tra i pionieri del cinema medico-scientifico ci sono anche molti italiani. Sin dai primi anni del secolo, il neurologo Camillo Negro filmò alcuni casi clinici. E proprio a Torino, nel 1908, presentò il celebre documentario «La neuropatologia», realizzato con la collaborazione di Roberto Omegna, uno dei fondatori della Ambrosio Film, prima società italiana di produzione cinematografica. Torinese, cugino del poeta Guido Gozzano, laureato in fisica e matematica, Omegna è il padre del documentario scientifico italiano. In meno di vent'anni di attività presso l'Istituto Luce, ha realizzato più di 150 film, dalla biologia alla medicina, dal mare agli insetti (come il celebre «La vita delle farfalle», che oggi definiremmo disneyano). A Bologna, a partire dagli Anni 40 ha operato Francesco Pasinetti, autore di numerosi documentari di argomento chirurgico. In questo campo, la tecnica ha portato all'endoscopia con fibre ottiche e al futuro dietro l'angolo degli interventi «virtuali». Con il passare degli anni, il cinema scientifico è uscito dai laboratori per affrontare le ricerche sul campo. Dall'eschimese «Nanouk» di Robert Flaherty ai documentari di Margaret Mead negli Anni 30, le tecnologie audiovisive sono state utilizzate nella ricerca etnologica, antropologia, sociologica. Da occhio per lo scienziato, il cinema scientifico sta diventando essenziale proprio per lo studio dell'organo della vista come avamposto del cervello. Nelle ricerche di psicologia della percezione, l'analisi del movimento degli occhi viene effettuata sfruttando la tecnica cinematografica, considerata parte integrante dell'esperimento. Il cerchio si chiude. Giovanni Valerio


NEGLI STATI UNITI Robot dal volto umano Sarà pronto entro la fine dell'estate
Autore: SCARUFFI PIERO

ARGOMENTI: TECNOLOGIA, ELETTRONICA, RICERCA SCIENTIFICA
NOMI: MARYANOVIC MATT
ORGANIZZAZIONI: MASSACHUSETTS INSTITUT OF TECHNOLOGY
LUOGHI: ITALIA

QUALCHE anno fa Rodney Brooks mise a soqquadro il mondo dell'Intelligenza Artificiale proponendo l'idea che un automa intelligente non debba essere necessariamente un abilissimo «risolutore di problemi» ma semplicemente un sistema in grado di interagire con l'ambiente. Da quelle ricerche ha avuto origine il progetto Cog del Massachusetts Institut of Technology (Mit) di Boston, il cui primo parto è stato il robot «Hannibal». Fra poche settimane «Hannibal» verrà superato da un nuovo «umanoide», ancora senza nome, che sarà forse il primo robot ad avere una faccia. Ma andiamo con ordine. L'obiettivo del gruppo che lavora con Brooks è di costruire robot umanoidi: umanoidi nella forma, nella funzione e nella cognizione. La definizione è importante, in quanto di robot ce ne sono ormai migliaia (il più vicino stabilimento della Fiat ne ha probabilmente un piccolo esercito), di robot «intelligenti» (ovvero in grado di imparare) ce ne sono pochissimi e di robot intelligente a forma e somiglianza dell'uomo non ce n'è nessuno. Nè sembrava utile o necessario fino a qualche anno fa: purché svolgessero il loro compito, i robot potevano avere qualsiasi forma. Brooks sostiene invece che la forma di un sistema cognitivo è tanto importante quanto la sua conoscenza o la sua abilità di fare conti. Insomma, se avessimo un corpo diverso, avremmo anche un modo di pensare diverso. Da qui l'origine della squadra di venti persone che Brooks ha messo insieme, e del quale fanno parte anche linguisti e filosofi (Dennett è il più illustre). L'idea che la cognizione sia determinata dalle interazioni con il mondo è diventata di moda anche grazie a risultati analoghi raggiunti da altre branche del sapere: Edelman sostiene che lo sviluppo del cervello dipende dalle esperienze che uno vive e Lakoff sostiene che qualcosa di simile accade con il linguaggio. Brooks e i suoi collaboratori si erano tradizionalmente concentrati su robot-insetti: pochi sensori, pochi attuatori (ovvero gradi di libertà) e pochi processori (ovvero comportamenti possibili). «Hannibal» ha in questo momento 60 sensori, 19 attuatori e 1500 processori. E continua a «crescere». Originariamente concepito per esplorare nuovi pianeti, Hannibal ha sei gambe. Il suo successore ne avrà due, così come avrà due braccia. E una faccia, che è appena stata ultimata. Proprio la crescita è una delle caratteristiche fondamentali di questo genere di ricerca. Infatti gli organismi naturali «crescono», mentre quelli creati dall'uomo rimangono sempre gli stessi finché qualcuno non li distrugge. «Hannibal» è cresciuto poco alla volta, anche se naturalmente la crescita è stata fisicamente compiuta dai ricercatori che gli hanno sostituito sensori, attuatori e processori. L'altro tema di ricerca è quello che riguarda le comunicazioni. I robot oggi in circolazione non sono in grado di comunicare. Il successore di Hannibal sarà in grado di gesticolare e di «studiare» i gesti del suo interlocutore umano. Inoltre sarà in grado di «udire», grazie a un sistema di tre microfoni (a differenza delle orecchie umane, che sono soltanto due, ma il nostro cervello usa anche altri stimoli per completare l'informazione tridimensionale su un suono). I pezzi del successore di Hannibal sono quasi tutti pronti. Si tratta adesso di metterli insieme. L'integrazione è iniziata in queste settimane e dovrebbe terminare prima della fine dell'estate. I ricercatori del Mit hanno anche studiato attentamente quale possa essere il test migliore per verificare che questo umanoide è in grado di compiere ciò per cui è stato progettato. Il test consisterà nell'afferrare un sonaglio: il sonaglio è difficile da maneggiare, ma i suoni che emette dovrebbero aiutare il robot. O perlomeno aiuterebbero un essere umano. Uno dei membri del team di Brooks, Matt Maryanovic, ha in mano la ricerca più affascinante: costruire un «cerebellum artificiale». Il «cerebellum» è la parte del cervello che coordina il sistema sensorimotorio: fatta quella, si sarà risolto gran parte del problema. Purtroppo nessuno sa ancora bene come funziona il cerebellum dell'uomo, per cui Maryanovic ha il compito, in pratica, di tirare a indovinare. Nonostante tutte le limitazioni dovute all'ignoranza che l'uomo ha ancora di se stesso nei laboratori del Mit sta nascendo un umanoide che sarà in grado di muoversi, gesticolare, comunicare e che avrà la forma di un essere umano, una tappa importante nel lungo cammino verso la comprensione di noi stessi. Piero Scaruffi


INTERNET Navigatori alla ricerca di bussole
Autore: MERCIAI SILVIO

ARGOMENTI: ELETTRONICA, INFORMATICA, COMUNICAZIONI
NOMI: TALBOTT STEPHEN
ORGANIZZAZIONI: INTERNET
LUOGHI: ITALIA

SICCHE' sei già stufo anche tu di Internet - mi ha detto un amico dopo aver letto che proponevo di fermarci un po' a riflettere sugli usi e sul significato della rete -. Sento che capita a molti». Francamente non mi sembra e sono ancora qui a scrivere perché immutato è il mio entusiasmo per le possibilità che Internet apre: ma - per me, almeno - è venuto il momento di domandarmi quali linee dare alla mia navigazione. Alcuni usano Internet solo a fini commerciali e ancora non so se questo uso si affermerà (in America ne sono convinti); altri - penso alle Università - la usano per scambiare notizie scientifiche, come prima si faceva con la posta «lumaca» o con le pubblicazioni. Questi utenti hanno le loro regole e le loro rotte prestabilite. Il problema si apre per tutti gli altri, quelli come me e credo come voi: che usano la rete non per necessità, ma per qualcosa che implica la conoscenza, la curiosità, il divertimento. Se ripenso a quest'ultimo anno, sono sbalordito da come le cose sono cambiate a ritmi velocissimi: reduce dall'esperienza di collegamento sulle BBS, che già mi era sembrata capace di aprire il mio personal computer su ampi orizzonti di comunicazione (come non ricordare il ruolo fondamentale svolto per tutti noi dai tanti BBS di Fidonet?), fu un'emozione intensa ricevere le prime e-mail dall'altra parte del mondo o connettermi con siti di tutto il mondo. Oggi ricevo circa 250 lettere al giorno e ho un elenco in sospeso di un centinaio di siti da visitare, elenco che aumenta ogni giorno. Sono, insomma, a rischio di infoglut (indigestione di informazioni) e di ad diction (tossicomania da rete). Il problema nasce dal fatto che l'offerta è estremamente ricca, in continua evoluzione e tale da solleticare la fascinazione (e l'onnipotenza) dell'utente. Un anno fa lavoravo con un'interfaccia a carattere, felice di ricevere della posta e di scaricare dei files con l'FTP o con il Gopher. Oggi posso girare il mondo di Internet con una sempre più accurata interfaccia grafica, ho a disposizione spazi virtuali tridimensionali, posso comunicare a viva voce con molti dei miei interlocutori, ascoltare programmi radio o visionare spezzoni di film. Per non parlare dell'offerta di contenuto, spesso inflazionata di chiacchiere o di informazioni fasulle, ma incomparabile rispetto ai metodi tradizionali per ricchezza e rapidità di interscambio: nella mia professione, per esempio, che è una delle più lontane dal computer, sono iscritto a scopo di aggiornamento a una ventina di mailing list e ricevo un centinaio di lettere al giorno: non sono mai stato così «aggiornato» , ma anche comincio a pensare che forse non ho più il tempo per riflettere sulle informazioni che ricevo. Problemi di cui molto ormai si discute: mi ha colpito, per esempio, la notizia (ovviamente pervenutami tramite la rete) della recente pubblicazione negli Stati Uniti di un libro di Stephen L. Talbott nel quale l'autore «mette in discussione la teoria sostenuta dagli entusiasti della rete, secondo la quale i computer espandono la creatività e il senso di comunità» . Per Talbott «Internet è il più potente invito mai ricevuto a rimanere mentalmente addormentati». Sono preoccupazioni che in linea di massima mi sento di condividere, anche se, mi sembra, l'errore di fondo è quello di domandarsi se Internet è un bene o un male: mi pare che la rete sia solo uno strumento (potentissimo) di cui a noi tocca imparare e sviluppare l'uso. Indirizzi. Andrea Borgnino mi segnala un «WWW - Sever tematico sui 100 anni dall'invenzione della radio e su Marconi» a http://www - users.alpcom.i t/amarad/index. html Francesco Fasoglio mi segnala come «indirizzo carino» http: //www.film.com Silvio A. Merciai


ASTROFISICA Quegli astri più veloci della luce Ma Einstein si salva, è soltanto un'illusione
Autore: CAGNOTTI MARCO

ARGOMENTI: ASTRONOMIA, FISICA
LUOGHI: ITALIA

DA tempo gli astrofisici non si stupiscono più nello scoprire oggetti celesti che espellono materia a velocità superiore a quella della luce. Non è una contraddizione con la teoria della relatività ristretta: il fenomeno è solo illusorio, si può dimostrare che un getto apparentemente superluminale è conseguenza di un'espulsione, con velocità prossime alla velocità-limite e lungo particolari direzioni rispetto alla linea di vista degli osservatori, da parte di una sorgente dotata di moto proprio. Le osservazioni di questi fenomeni hanno riguardato per lungo tempo solo oggetti estremamente lontani: quasar e nuclei galattici attivi. I meccanismi fisici per giustificare l'esistenza di sorgenti apparentemente superluminali di solito implicano la presenza di oggetti di grande massa e densità, come buchi neri giganteschi. Non stupisce il fatto che abbia destato interesse nella comunità scientifica la scoperta avvenuta l'anno scorso di una sorgente superluminale anche all'interno della Via Lattea, presentata in settembre da una coppia di astrofisici francesi e statunitensi sulla rivista Nature (un'altra è stata annunciata in aprile). L'oggetto in questione, noto come Grs 1915più105, mostra una coppia di getti di materia espulsi in direzioni opposte rispetto alla sorgente, osservati nel dominio delle onde radio alla fine di marzo 1994. La distanza stimata è compresa fra 36 e 46 mila anni-luce, e una delle due nubi di materia sembra muoversi a una velocità superiore del 25 per cento a quella della luce. Un conto più preciso porta a una valutazione realistica della velocità per entrambi i getti pari al 92% di c (c è la velocità della luce). Nel dominio dei raggi X, Grs 1915più105 risulta la sorgente più luminosa di tutto il cielo, perfino più di Gyg X-1, uno dei candidati più probabili alla presenza di un buco nero. Non si è ancora spento l'interesse per la scoperta di Grs 1915più105, quando un secondo gruppo di ricercatori australiani, statunitensi e sudafricani pubblica, sul numero del 9 marzo di Nature, un articolo che descrive la scoperta di un secondo oggetto apparentemente superluminale nella nostra galassia, Gro J1655-40, durante lo studio di una sorgente di raggi X nel cielo australe che ai primi di agosto del 1994 ha presentato un insolito «picco» di luminosità. Osservazioni interferometriche con radiotelescopi sparsi in diversi continenti hanno evidenziato la presenza di due getti di materia, uno dei quali sembra muoversi a una velocità del 50% superiore a quella della luce. Di nuovo, opportune correzioni relativistiche portano a una valutazione della velocità drasticamente minore, in ogni caso non inferiore alla metà di c. La distanza stimata della sorgente è compresa fra 9.800 e 16.300 anni-luce. Una caratteristica curiosa di questo oggetto celeste è la differenza di circa 12 giorni fra il massimo di luminosità nei raggi X e il massimo nelle onde radio, avvenuto un giorno prima dell'inizio dell'espulsione della materia. Per giustificarla i ricercatori ritengono che il disco di accrescimento che circonda l'oggetto denso e massiccio da cui è stata espulsa la materia abbia modificato le proprie caratteristiche fisiche e geometriche nel giro di pochi giorni, provocando dapprima una forte emissione di raggi X e solo in seguito un massimo nelle onde radio. Proprio il cambiamento del disco di accrescimento sarebbe la causa dell'espulsione dei due getti relativistici. La possibilità di osservare sorgenti superluminali nella nostra galassia - a quanto pare più numerose di quanto si pensasse - è l'occasione per conoscere in modo più approfondito questo tipo di fenomeni. Se i meccanismi fisici che li spiegano sono gli stessi, per quanto le energie coinvolte siano di alcuni ordini di grandezza inferiori, queste scoperte aiuteranno gli scienziati a costruire modelli soddisfacenti anche per le sorgenti superluminali extragalattiche. Marco Cagnotti


COMPUTER E DIDATTICA Un «addizionario» fatto dai bambini
Autore: GIORCELLI ROSALBA

ARGOMENTI: DIDATTICA, ELETTRONICA, INFORMATICA
ORGANIZZAZIONI: ISTITUTO DI LINGUISTICA COMPUTAZIONALE, CNR
LUOGHI: ITALIA

UN dizionario costruito dai bambini per i bambini, giorno dopo giorno, per imparare, giocare, esprimersi. E' in italiano ed è il primo dizionario «multimediale», parola amica perché vuol dire poter scrivere, disegnare, persino filmare i propri gesti, registrare la propria voce, memorizzare tutto sul computer e poterlo ritrovare in qualsiasi momento. Gli autori di «Addizionario» hanno una età compresa tra i 5 e i 14 anni, e si sono sbizzarriti; presentato al Salone del Libro di Torino, è un progetto coordinato dall'Istituto di Linguistica Computazionale del Cnr di Pisa con la partecipazione dell'associazione torinese Area. L'«Addizionario» comprende anche filmati in lingua dei segni per bambini sordi. Il dizionario può essere consultato da normodotati o disabili, con l'obiettivo di arricchire il vocabolario e le conoscenze grammaticali, ed è in fase sperimentale avanzata. Il primo nucleo raccoglie 800 parole reinventate da trecento ragazzi delle province di Torino e di Pisa riunendo definizioni, frasi, disegni e associazioni libere. Ne è uscito un dizionario con una struttura «a stella»: al centro stanno le definizioni condivise sulle quali si innestano i dizionari «speciali» (scritti da bambini sordi o con disabilità motorie, anche con il linguaggio iconico Bliss), i dizionari personali (per verificare il progresso di ogni bambino) e i dizionari «curiosi» (definizioni buffe o strane associazioni di idee emerse nel corso del lavoro). Ogni parola è un mondo, e le definizioni si «addizionano» via via per descrivere gli oggetti e i sentimenti nelle loro sfumature. La fantasia e la rappresentazione del mondo del bambino si confrontano poi con il riferimento «corretto», con l'insegnante: il computer è uno strumento didattico completo soltanto a condizione che il bambino abbia accanto un adulto. Trascritte con la codifica semplificata CHAT (propria del progetto Childes), anche le definizioni stravaganti vengono conservate: sia per dar modo al bambino di verificare i suoi progressi, sia per divertimento, sia per la convinzione che in ogni espressione c'è un pezzetto di vita, un pensiero da leggere con attenzione e qualche volta da meditare. Leggendo le righe più curiose, specialmente quelle scritte da bambini sordi, troviamo, per esempio, alla voce «animale»: «Avete mai visto un cane? Dovreste vedere come sono belli i cuccioli... Gli animali non sono fessi: sono tutti molto intelligenti». «Amico»: «E' meglio avere un amico: è più sicuro che stare da soli». «Chiesa»: «La chiesa è un posto sacro, per cui bisogna entrare seri, vestiti bene e senza tante smorfie». E ancora: «Città». «Quella che preferisco veramente è la mia città, Torino. Però, sarebbe bello avere degli amici, per esempio a Milano e fare degli scambi: tu una settimana vieni a casa mia e poi io una settimana vengo a casa tua». Infine, verso la scoperta della chimica dell'«allegria»: «A me piacerebbe che il mondo fosse tutto allegro, ma non è così, non è possibile. Ci sono delle persone che sono lasciate dai fidanzati e sono tristi, e poi incontrano un'altra persona e sono di nuovo allegre. Ma io ho visto che ci sono due persone diverse: c'è quella allegra e quella triste. Quella triste non ha voglia di divertirsi, mentre ci sono altre persone che sono proprio allegre di natura. Queste persone messe insieme alle altre riescono a far diventare tutti allegri». Rosalba Giorcelli


MINACCE AMBIENTALI Aiuto, non so più dove fare il nido
Autore: LAMBERTINI MARCO

ARGOMENTI: ECOLOGIA, ZOOLOGIA
ORGANIZZAZIONI: LIPU
LUOGHI: ITALIA

IL volo, le piume, il canto e i colori. Attivi e visibili, belli e invidiati, gli uccelli hanno da sempre attirato l'attenzione dell'uomo, nel bene per essere cantati da poeti e ritratti da artisti, ammirati e protetti da uomini sensibili; e nel male per soffrire invece di persecuzioni, cacce accanite, carcerazioni coatte. Recentemente gli scienziati hanno aggiunto un altro motivo di merito al mondo alato: fungere da ottimi indicatori ambientali. Così, a seguito di un grande lavoro di raccolta e coordinamento di dati provenienti da esperti e ricercatori di tutt'Europa, Birdlife International ha prodotto una «summa» dello stato delle popolazioni di uccelli europei nel corso dell'ultimo ventennio. Delle 514 specie che regolarmente nidificano in Europa, 278 sono considerate Spec (Species of European Conservation Concern) ovvero specie che sollevano preoccupazione per la loro conservazione e ben 195 (il 38 per cento del totale) versano in condizioni sfavorevoli. Di queste, 33 sono minacciate al punto da necessitare urgenti interventi di protezione per sfuggire al pericolo di una prossima estinzione. Tra queste, le anatre Gobbo rugginoso e Marmorizzata, le aquile Imperiale, Imperiale spagnola e Anatraia maggiore, il trampoliere Pavoncella gregaria e il passeriforme di palude Forapaglie macchiettato. Un dato interessante e anche sorprendente proviene dell'analisi ambientale delle specie in pericolo. Al primo posto, con quasi centoventi specie minacciate, è l'ambiente agricolo, la cui salute appare quindi prioritaria in Europa per moltissime specie. E non c'è troppo da stupirsi se si pensa che metà della superficie europea è ormai occupata dall'agricoltura. Seguono le zone umide, alle quali è legato il destino di circa ottanta specie in pericolo, e poi le foreste, le steppe, la tundra, le coste marine e gli ambienti alpini. Tra le minacce scopriamo invece che per circa la metà delle specie la più grave è l'intensificazione agricola che ha prodotto colture estensive e specializzate, un blocco della rotazione e della coltivazione a mosaico, l'abuso di pesticidi ed erbicidi con riduzione dell'abbondanza e soprattutto della diversità di insetti e piante selvatiche, l'eliminazione di alberi, siepi e ambienti marginali. Segue la caccia e la persecuzione, con reti, trappole e veleno, per circa un terzo delle specie. Interessante è l'analisi delle minacce e la loro geografia. Molte specie di campagna, come Allodola e Saltimpalo, in forte diminuzione in occidente sono ancora stabili nell'Est, dove resistono ancora pratiche tradizionali. Il Gufo reale invece, il più imponente rapace notturno europeo con oltre un metro e mezzo di apertura alare, così come molti grandi rapaci tra cui le Aquile anatraie, Aquila imperiale, Aquila reale e Aquila del Bonelli, evidenziano una stabilità nelle aree settentrionali e centrali ma un calo nelle regioni dell'estremo Est e meridionali, dovuto ancora in buona parte a caccia, persecuzione, bocconi avvelenati, disturbo ai nidi. Per molti migratori, come l'affascinante Airone rosso, si teme che, oltre alla riduzione delle zone umide europee, il declino sia imputabile a problemi nelle aree di svernamento africane, dove dilagano la distruzione degli habitat e l'inquinamento. Il calo del popolare Martin Pescatore invece è un chiaro indice del degrado dei fiumi, dove questa specie tuffatrice scava il proprio nido a tunnel. Ma c'è anche spazio per l'ottimismo e ci offrono lo spunto proprio tre specie rare e stupende. Il Pellicano riccio, localizzato a Sud-Est e con un migliaio di coppie; la Cicogna nera, per lo più nordica e con meno di diecimila coppie; l'Aquila di mare, maestosa e con poco più di tremila coppie, in aumento nel Nord e nel centro Europa ma in progressivo calo in area mediterranea. Oggi il maggiore rispetto dell'uomo e l'istituzione di parchi e aree protette offrono la possibilità di crescere e rioccupare aree abbandonate. Buone e cattive notizie, dunque, sono state presentate e discusse in occasione della XXX assemblea generale della Lipu dal 15 al 18 giugno a Montepulciano, con la presenza dei massimi esperti e ornitologi italiani, i responsabili di Birdlife International, il ministero dell'Ambiente, la Commissione Europea (segreteria c/o Lipu 0521- 233.414). La vecchia Europa, industrializzata, popolata, urbanizzata, intrecciata di strade e linee elettriche, densa di attività umane in conflitto con la natura, ospita ancora magnifici ambienti e affascinanti protagonisti alati, e sono questi stessi con i loro voli più o meno frequenti a segnalarci i «macroproblemi» ambientali su cui intervenire, e con i loro lunghi viaggi migratori a dimostrare l'esistenza di una natura senza frontiere. Marco Lambertini


PIANTE RECORD Fiore gigante alto 2 metri
Autore: ACCATI ELENA

ARGOMENTI: BOTANICA
LUOGHI: ITALIA

LA natura, nella sua infinita variabilità genetica, ci regala esemplari di forme viventi sia microscopici, sia mostruosamente grandi. Ad esempio, per restare nel settore botanico, il fiore, o meglio l'infiorescenza più grande appartiene alla famiglia delle Aracee, la stessa di cui fa parte il Philodendron, genere assai comune nei nostri appartamenti. Il primato spetta all'Amor phophallus titanius, conosciuto anche come Titan Arum, diffuso nelle foreste pluviali di Sumatra. Come tutti gli Arum, possiede una spata a forma di tromba della larghezza di 60 centimetri, dalla quale si diparte uno spatice di circa due metri di altezza] Il fatto strano, a proposito di questa pianta, è che, nonostante le sue dimensioni spettacolari, è praticamente sconosciuta. Il primo europeo ad osservarla è stato un botanico italiano, Beccari, a fine Ottocento, mentre stava studiando la flora di Sumatra. Appena si è trovato dinanzi alla pianta ha provato a sradicarla, constatando che il «fiore gigante» era prodotto da un organo sotterraneo di riserva ricco di lipidi, rigonfio, un cormo (simile a un bulbo), sferico, con una circonferenza di circa un metro, talmente pesante che due persone nel tentare di sollevarlo lo ruppero, il Beccari non si diede per vinto, riuscì a trovarne altri, molto più piccoli, li portò a Kew Garden, il giardino botanico più famoso del mondo, a Londra, dove hanno fiorito. Tuttavia le piante muoiono subito dopo la fioritura, quindi non vengono prodotti semi e non è possibile trasmettere ad altri Orti botanici questo esemplare. Non è neppure semplice individuare le piante nel loro habitat naturale in quanto la giovane pianta produce una foglia simile a un alberello che si eleva verticalmente, ricordando un tronco piuttosto che un picciolo fiorale. Si divide all'apice in tre ramificazioni che portano foglie disposte in modo da ricordare un ombrello. A completa maturazione una foglia può avere la lunghezza di sei metri e la larghezza massima di tre metri. Ogni anno viene prodotta una foglia enorme che elabora sostanze nutritive che vanno ad ingrandire il cormo, quindi muore. Attualmente un gruppo di botanici inglesi, in collaborazione con studiosi americani, sta compiendo delle spedizioni a Sumatra per studiare questa pianta incredibile e capirne i meccanismi di impollinazione e soprattutto per verificare se i lipidi di cui è ricca possono avere impieghi in medicina, come si sospetta. Parlando di esemplari mostruosamente grandi non si può dimenticare la Rafflesia, una pianta parassita, che a differenza dell'Amorphophal lus possiede un fiore enorme e non una infiorescenza. Le piante parassite presentano caratteri particolari: molti di essi costituiscono una regressione, cioè un ritorno della pianta verso un'organizzazione più primitiva, ossia una semplificazione della struttura: le foglie sono ridotte, scompare la clorofilla. La Rafflesia, presente a Sumatra e nel Borneo, è un notevole esempio di regressione parassitaria. Questo strano vegetale esotico i cui organi vegetativi rappresentati da semplici filamenti simili alle ife dei funghi si sviluppano nelle radici dell'ospite, un rampicante, il Cissus (anche questo comune nei nostri appartamenti). La Raffle sia potrebbe essere considerata un fungo, se non possedesse un fiore gigantesco di colore per lo più rosso arancio macchiato di crema con cinque petali curiosi, disposto sul terreno. Esso impiega molte settimane per raggiungere la dimensione finale, un metro di diametro circa. Secondo alcuni emette un odore di carne guasta che attirerebbe le mosche carnarie. Il fiore è l'unica parte della pianta sfuggita al decadimento parassitario imposto a tutto l'apparato vegetativo. A proposito dell'odore sgradevole posseduto dal fiore, non tutti sono d'accordo; infatti il nome indonesiano «bunga patma» non si riferisce nè al cadavere, nè alla morte, ma significa più piacevolmente fiore di loto, per alludere alla fertilità, in quanto il fiore in bocciolo potrebbe fare pensare alla gravidanza. La grande dimensione di questo fiore fa sì che su di esso si concentrino attualmente gli interessi scientifici di alcuni ricercatori desiderosi di comprendere chi sono i suoi veri impollinatori (c'è chi propenderebbe per un topo ragno) e di giustificare le dimensioni enormi del fiore. Secondo alcuni, le Rafflesia sarebbero il risultato di una lotta tra piante rivali per ottenere il servizio degli impollinatori. Elena Accati Università di Torino


I CASI-LIMITE Sei SOS Imputata: l'agricoltura
Autore: M_L

ARGOMENTI: ECOLOGIA, ZOOLOGIA
LUOGHI: ITALIA

I fiumi e il Martin pescatore Il declino di questa coloratissima specie in molti Paesi europei è stato talora collegato ai rigidi inverni che si sono susseguiti. In gran parte però la responsabilità va all'inquinamento industriale e agricolo di fiumi e aree umide, e alla canalizzazione dei corsi d'acqua, che hanno eliminato siti idonei alla riproduzione, che avviene in tunnel scavati dentro le scarpate terrose delle rive. L'inatteso calo del Torcicollo Circa metà della popolazione europea di questo originalissimo picchio non scavatore è stata interessata da un marcato calo negli ultimi vent'anni. La perdita e il degrado di prati marginali alle foreste per espansione dell'agricoltura sembra essere la causa principale, così come la riduzione delle formiche, cibo preferito di questa specie, a causa dei pesticidi. Starna, termometro delle campagne Seppure ancora diffusa in molti Paesi, la Starna ha registrato però un forte calo in tutt'Europa. Insieme a molte altre specie, sta soffrendo per l'intensificazione delle pratiche agricole, l'uso di pesticidi e ancor più di erbicidi che hanno ridotto la diversità erbacea, la diffusione di monoculture, la scomparsa di alberi e siepi. Barbagianni e Allodola Seppure ancora diffusa in molti Paesi, l'Allodola registra però un calo in tutt'Europa. Lo stesso vale per uno tra i più popolari rapaci notturni europei, il Barbagianni. Insieme a molte altre specie stanno soffrendo per l'intensificazione delle pratiche agricole, l'uso di pesticidi e di erbicidi che hanno ridotto la diversità di piante e di insetti, la diffusione di monocolture, la scomparsa di alberi e siepi. I problemi africani dell'Airone rosso Il marcato declino dell'Airone rosso evidenziato in tutt'Europa dal 1970 non sembra del tutto imputabile alla riduzione delle zone umide, disturbo o inquinamento nelle aree europee di riproduzione, in quanto la specie è in calo anche in paludi ampie e protette. Sembra invece più influente la mortalità durante la migrazione o lo svernamento in Africa. Em. l.Y


ALLARME ARIA Respiro e mi ammalo, dentro e fuori casa E' il problema ambientale più sentito dagli italiani, secondo un'indagine Demoskopea
Autore: DI AICHELBURG ULRICO

ARGOMENTI: MEDICINA E FISIOLOGIA, ECOLOGIA, ATMOSFERA
ORGANIZZAZIONI: DEMOSKOPEA
LUOGHI: ITALIA

GLI italiani si preoccupano molto, addirittura più degli altri europei, della qualità dell'ambiente, e in particolare dell'aria, come è emerso da un sondaggio svolto in tutta l'Europa da un pool di istituti demoscopici (per l'Italia Demoskopea) e riferito in un recente simposio a Villa d'Este di Cernobbio. La qualità dell'ambiente risulta nell'opinione pubblica europea al primo posto tra i problemi che le società avanzate devono e dovranno in futuro affrontare (e non da poco: disoccupazione, violenza, Aids, tumori... ). Nel complesso dell'Europa, l'aria è al secondo posto dopo l'acqua, in Italia è invece il tema più avvertito da tutti: dal 92% degli adulti dai 14 ai 79 anni interrogati in 160 comuni, contro il 90% per l'acqua. L'attenzione per l'aria risulta più forte nelle città medie e grandi, fra le donne (preoccupazione per i bambini e gli anziani), nel mondo della scuola (studenti, insegnanti). Da qui l'allarme per il progressivo degrado dell'aria che respiriamo, ben giustificato: da un altro sondaggio risulta infatti che in Italia un adulto (14-79 anni) su quattro, ossia quasi 12 milioni di persone, prende farmaci per bronchiti o tossi catarrali. Meglio dunque, nelle città, stare in casa piuttosto che uscire? No, e questa è la sorpresa: più insidiosa è l'aria nelle case e negli uffici. Negli ultimi tempi è aumentata l'attenzione sull'inquinamento dell'aria interna, l'inquinamento indoor se vogliamo usare la comune espressione anglosassone. Non si parla soltanto di fabbriche o di laboratori artigianali ma di abitazioni, uffici, scuole, ospedali, biblioteche. Gli inquinanti possono essere molteplici e di varia natura, fisica, chimica e biologica. Sono i bambini i più colpiti, in particolare nella prima infanzia: patologie bronchiali, asma in particolare. Ma tutti sono esposti: l'uomo trascorre l'80-90 per cento del suo tempo in spazi confinati, ufficio, abitazione, automobile. Inquinanti possono provenire da materiali di costruzione e di arredamento (radon, amianto, fibre minerali, composti organici volatili), da impianti di condizionamento (virus, batteri, ricordiamo il famoso batterio Legionella), dagli occupanti (fumo di tabacco, anidride carbonica), nonché naturalmente dalle macchine utilizzate per il lavoro (composti organici, ozono, ecc.). In altri casi gli inquinanti penetrano dall'esterno (prodotti di combustione degli impianti di riscaldamento, gas di scarico degli autoveicoli ecc.). Le malattie da aria interna appartengono a due gruppi: al primo quelle clinicamente ben definite, con causa specifica, usualmente severe, quali la malattia dei legionari (dal batterio Legionella) e l'asma bronchiale; al secondo la cosiddetta Sick Building Syndrome con disturbi prevalentemente di tipo irritativo a carico degli occhi, delle prime vie respiratorie, della cute, ed anche a carattere generale come mal di capo, sonnolenza, difficoltà di concentrazione. Nel citato simposio si è riferito d'uno studio condotto in Umbria su oltre 800 persone che lavorano in ufficio: il 70% denunciava questi disturbi. Sulle cause di questo secondo gruppo non ci sono ancora conclusioni concordanti, si parla di insufficiente ricambio dell'aria che sembra avere particolare importanza, temperatura elevata, bassa umidità relativa, fumo di tabacco, sostanze presenti negli umidificatori, inoltre «smog fotochimico» generato dalle lampade fluorescenti, gas irritanti, polveri, fibre di vetro, microorganismi sparsi nell'aria. E si parla anche di concause psico-sociali. Associati variamente fra loro questi agenti chimici, fisici, biologici, psichici agiscono in maniera sinergica. E' chiaro che la soluzione di questi problemi non riguarda esclusivamente il medico. Si tratta di costruzione e manutenzione degli edifici e conseguente alterazione della qualità dell'aria interna. Occorre l'intervento di gruppi interdisciplinari di esperti, costituiti da ingegneri, architetti, responsabili della manutenzione di impianti, medici del lavoro. Tali gruppi dovrebbero operare in modo coordinato, in stretta collaborazione con i responsabili della gestione degli edifici e con i rappresentanti di coloro che vi abitano o vi lavorano. Ulrico di Aichelburg


PINEALE Ghiandola della luce Il ruolo centrale della melatonina
Autore: TRIPODINA ANTONIO

ARGOMENTI: MEDICINA E FISIOLOGIA
LUOGHI: ITALIA

IL primo a parlarne fu Galeno, agli albori della medicina (130-200 d. C.). Osservandone la forma simile a quella di una pigna, le diede il nome di «corpus pineale». Nei secoli seguenti la ghiandola pineale, organo situato profondamente fra i due emisferi cerebrali, è stata oggetto di speculazioni per individuarne la funzione. Il ruolo più alto le venne attribuito da Cartesio (1595-1650), il quale riteneva che la sua funzione fosse quella di legare l'anima al corpo e che attraverso di essa si svolgesse un continuo processo di azione e reazione tra «spirito» e «materia». Il mistero è continuato fino a pochi decenni fa, quando ancora si poteva leggere nei trattati di fisiologia che la ghiandola pineale era da ritenersi un organo involutivo, privo di una specifica funzione. Soltanto nel 1958 Lerner e i suoi collaboratori isolarono da quest'organo una sostanza che chiamarono melatonina (per la proprietà di far contrarre i melanofori della cute degli anfibi e dei pesci) e la definirono chimicamente come N-acetil-5-metossitriptamina. Da allora fu un crescendo di sorprendenti scoperte, la più significativa delle quali è il suo ruolo di «trait d'union» tra organismo e ambiente esterno: qualcosa che ricorda molto da vicino la suggestiva ipotesi cartesiana. Quale «trasduttore del fotoperiodo», quest'organo è in grado di trasformare stimoli luminosi «esterni» in messaggi ormonali «interni», allo scopo di sincronizzare fondamentali funzioni dell'organismo in rapporto al variare delle condizioni ambientali. Un esempio molto significativo è la sincronizzazione della fase riproduttiva di alcune specie animali con il periodo della luce solare, in modo che la discendenza possa nascere nel periodo dell'anno più propizio alla sua sopravvivenza. In accordo con questa funzione, le pineali più grandi sono state riscontrate in specie animali che vivono al Nord del globo (dove maggiore è la variabilità della luce solare nel corso dell'anno). Studiando l'evoluzione filogenetica, si è giunti a ipotizzare che in origine tale organo potesse rappresentare una specie di «terzo occhio», dotato di cellule fotorecettrici. La più sofisticata organizzazione del sistema nervoso centrale dei vertebrati superiori ha ridotto in parte la dipendenza dai fattori ambientali esterni, per cui si è avuta un'evoluzione della pineale come ghiandola endocrina particolarissima, con un esclusivo meccanismo di regolazione. E' infatti un organo «foto- neuro-endocrino», in cui stimoli visivi provenienti dalla retina, attraverso una complessa rete del sistema nervoso simpatico, regolano la produzione della pineale, i pinealociti, per mezzo di scariche di nor-adrenalina. La melatonina viene prodotta e immessa in circolo con un chiaro ritmo circadiano, con livelli costantemente bassi di giorno e molto alti di notte (con il picco massimo tra le ore 0 e 4). Ritmo dettato dall'alternanza luce-buio: l'esposizione alla luce riduce la frequenza delle scariche di nor-adrenalina, deprimendo la produzione di melatonina. Esiste anche un ciclo annuale, con valori di melatonina più elevati nei mesi invernali (specialmente nei Paesi nordici). La melatonina, agendo sull'ipotolamo, dove è localizzato l'«orologio interno» o «pacemaker endogeno», modula a sua volta il ritmo degli ormoni dell'ipofisi e delle ghiandole endocrine ad essa sottoposte. E' questo il meccanismo attraverso il quale vengono fra loro sincronizzati i fondamentali bioritmi dell'organismo. Regola la cronologia dei cicli sonno-veglia e riposo-attività il cui sconvolgimento provoca non pochi disturbi, come ben sanno le persone che compiono lunghi viaggi transcontinentali in aereo, con attraversamento rapido di molti fusi orari (soprattutto verso Est). Il picco di melatonina che viene a cadere di giorno genera malesseri (sonnolenza, lentezza di riflessi) che vanno sotto il nome di «jet lag» (malessere da jet): occorrono circa 10 giorni per riaggiustare i sincronismi. Si sta sperimentando l'uso della melatonina per attenuare tali disturbi. Anche nella donna, così come in alcune specie animali, la ghiandola pineale influenza il ciclo riproduttivo: la melatonina è in grado di inibire l'ovulazione (inibendo le gonadotropine ipofisarie) e in alcuni casi di infertilità sono stati riscontrati livelli elevati di melatonina. Per tali presupposti sono in fase avanzata sperimentazioni per utilizzare tale sostanza come contraccettivo, sia maschile, sia femminile. Altro ruolo della melatonina è quello di regolazione della moltiplicazione cellulare: l'asportazione della ghiandola pineale induce un'accelerazione della crescita e della diffusione metastatica di alcuni tumori, mentre la somministrazione di melatonina sembra avere un effetto inibente. Effetto non esplicato direttamente sulle cellule tumorali, ma attraverso la competizione con altri ormoni stimolanti (gli estrogeni, per esempio) e attraverso la modulazione del sistema immunitario, anch'esso sincronizzato con le varianti ambientali. Tali osservazioni hanno ovviamente indotto la ricerca a sperimentare, con incoraggianti prospettive, l'uso della melatonina nella terapia di supporto di alcuni tumori. Un'alterazione del ritmo della melatonina è stata osservata in un certo numero di pazienti depressi, nell'anoressia nervosa, negli obesi con eccessi bulimici notturni («night eaters») e in pazienti affetti da «disordine affettivo stagionale» (o SAD) che si manifesta da dicembre a febbraio con depressione, ipersonnia, crescita di peso per la tendenza a consumare zuccheri: per tali disturbi si stanno tentando interventi fototerapici nell'intento di manipolare la secrezione di melatonina. Questi esempi dimostrano come il campo di ricerca intorno alla ghiandola pineale sia attualmente uno dei più promettenti per vari settori della medicina: non male per un organo che fino a pochi decenni fa era considerata un'inutile eredità filogenetica. Antonio Tripodina


EFFETTO PLACEBO E la parola attiva molecole e recettori
Autore: BENEDETTI FABRIZIO

ARGOMENTI: MEDICINA E FISIOLOGIA, PSICOLOGIA
LUOGHI: ITALIA

IL dibattito fra psicologia da una parte e neurobiologia dall'altra è sempre stato affrontato con toni molto accesi. Questo deriva dal fatto che la maggior parte degli psicologi ritiene che le molecole abbiano poco a che fare con la psiche, mentre un'altra parte ritiene che qualsiasi evento mentale è riconducibile ad atomi, molecole e cellule nervose. La psicoterapia, per esempio, è vista da gran parte degli psicoterapeuti come qualcosa di talmente complesso da non poter essere spiegata a livello molecolare. Secondo questo modo di vedere, la psicoterapia e la psicofarmacologia sarebbero due cose talmente diverse che è veramente difficile trovar loro dei punti in comune. Eppure, questa visione deve essere modificata. Infatti, in certe situazioni i meccanismi molecolari della psicoterapia sono in parte conosciuti e sono simili a quelli derivanti dall'iniezione di uno psicofarmaco. Quando per esempio prendiamo un potente antidolorifico come la morfina in seguito a un terribile mal di denti, la morfina, che null'altro è che una molecola, svolge la sua azione su altre molecole. La morfina agisce su recettori cellulari specifici, chiamati recettori mu, i quali, una volta attivati, fanno scomparire il dolore. Negli ultimi dieci anni è stato dimostrato che la suggestione è anch'essa in grado di attivare, sebbene in misura minore, i recettori mu in un terzo della popolazione, con la conseguente attenuazione del dolore. Infatti la percezione del dolore ha molte componenti; quella psichica, in particolare, svolge un ruolo importante. Supponiamo di dare a un individuo, subito dopo un'estrazione dentaria, un bicchiere d'acqua dicendogli che essa contiene un potente antidolorifico; in realtà, il bicchiere contiene solo dell'acqua fresca. In questo modo il soggetto viene suggestionato da ciò che noi gli diciamo e il dolore in parte diminuisce. Questo fenomeno va sotto il nome di effetto placebo e rappresenta una forma molto semplice ed elementare di psicoterapia, efficace in un terzo dei soggetti. Cioè, l'effetto antidolorifico non è dovuto al bicchiere d'acqua, bensì alle nostre parole che hanno influenzato la psiche del soggetto mediante un fenomeno di suggestione. All'inizio degli Anni Ottanta, è stato dimostrato che se si bloccano i recettori mu il soggetto non è più suggestionabile per cui il dolore non si modifica. Questi risultati sono stati successivamente confermati, ed è stato dimostrato che una frase del tipo «Ti dò una sostanza che diminuirà il dolore» scatena nel cervello la liberazione di endorfine ed encefaline, le quali sono sostanze chimiche che vanno ad agire sui recettori mu, proprio come la morfina. Ma questo non è tutto, poiché recentemente si è visto che altre molecole entrano in gioco in seguito a un fenomeno di suggestione. Per esempio, negli ultimi anni è stato scoperto che è possibile potenziare l'effetto placebo. Usando lo stesso paradigma esposto sopra, è stato dimostrato che una sostanza chimica che si trova nel cervello, la CCK-8, rende meno suggestionabili. Infatti, bloccando i recettori cellulari della CCK-8, è possibile ottenere un effetto suggestivo antidolorifico molto più potente. In altri termini, le parole dette al soggetto sono molto più efficaci quando la CCK-8 non funziona. Se invece diciamo incautamente una frase opposta a quella precedente, del tipo «Ti dò una sostanza che aumenterà il dolore» un individuo che ha un mal di denti moderato viene suggestionato in senso opposto, e il mal di denti in parte aumenterà, anche in questo caso in circa un terzo della popolazione. Questo fenomeno si chiama effetto nocebo. Se anche in questo caso la CCK-8 viene bloccata, l'effetto nocebo non avviene e la frase incautamente pronunciata non avrà alcun effetto. Il significato delle parole mette quindi in moto molte molecole del cervello. L'effetto placebo e l'effetto nocebo rappresentano forme di suggestione in cui la componente psichica del dolore viene modificata da una serie di eventi biochimici. Nel nostro cervello non ci sono nè fantasmi nè folletti, bensì un agitarsi incessante di molecole. Fabrizio Benedetti Università di Torino


LEGGI INADEGUATE I biologi protestano: «Per noi non c'è posto se non come precari»
Autore: DALLA ZONCA PAOLO

ARGOMENTI: BIOLOGIA, LAVORO
NOMI: DE LORENZO FRANCESCO
ORGANIZZAZIONI: USL, ORDINE DEI BIOLOGI
LUOGHI: ITALIA

PROPRIO mentre esplodeva lo scandalo del traffico di sangue non controllato, si è appreso che l'80-90 per cento dei biologi degli ospedali e delle strutture sanitarie, preposti a questo tipo di controlli, sono pagati con magre borse di studio o sono in posizioni precarie. Le nuove leve della ricerca, nelle università, sono costrette a languire per anni in uno stato di incertezza sul loro futuro e senza prospettive reali di carriera. La protesta dei biologi ha origine lontana nel recepimento da parte dei nostri legislatori di una norma Cee, che prevede un itinerario professionale parallelo per medici e altri operatori del ruolo sanitario. Si istituiscono le borse di studio per le scuole di specializzazione. Successivamente, il decreto 502 De Lorenzo del dicembre '92 ammette ai posti di dirigente di 1I' livello nelle Usl (l'aiuto ospedaliero) solo i possessori di diploma di specializzazione. Lo Stato, però, non ha abbastanza fondi, e per il triennio 1994-97 si possono creare solo 6500 posti retribuiti. Ma solo per medici: per i biologi (e chimici, farmacisti, chimici e tecnici farmaceutici) non c'è l'accesso se non a quattro scuole di specialità di tipo medico (microbiologia, patologia clinica, genetica medica, biochimica clinica). Mancano del tutto, anche per i medici, specialità nelle aree disciplinari di ambiente, prevenzione, igiene, nutrizione. Decreti successivi estendono a qualunque struttura sanitaria pubblica, e anche agli Istituti di ricerca, il decreto 502. L'Ordine dei Biologi non ha fatto nulla, negli anni passati, per pilotare un adeguamento della legislazione e della formazione biologica alle nuove conoscenze. Si è anzi sempre opposto, in forme più o meno larvate, a qualunque riforma. Il corso di laurea in Scienze biologiche, in Italia, è rimasto a lungo identico a com'era nel 1969, anno della sua istituzione. Il suo prolungamento da quattro a cinque anni e l'aumento del numero degli esami è stato tardivo e reso inutile dal decreto De Lorenzo. Diverse storie professionali sono state prese in esame: solo l'8% dei biologi oggi occupati in diverse strutture sono in possesso di un diploma di specialità e potrebbero partecipare ad un concorso, se bandito, per un posto in Usl, in ospedale ed ora anche in altre strutture di ricovero e cura a carattere scientifico. Per gli altri, lo stato attuale delle leggi e della finanza statale non promette altro che la certezza di non sapere cosa fare da grandi. Anche dopo quindici anni di borse di studio. Paolo dalla Zonca Coordinamento torinese dei biologi non strutturati


CONTRACCEZIONE Pillola: è sicura, ma piace sempre poco E' allo studio un nuovo dosaggio ormonale
NOMI: PINCUS GREGORY
LUOGHI: ITALIA

AVERE figli diventa sempre più spesso una scelta ragionata, commisurata alle esigenze e alle possibilità della coppia. La «pianificazione famigliare» può essere considerata un elemento che favorisce l'amore dei coniugi, riducendo le gravidanze indesiderate. Nel 1984, in Italia, le donne in età fertile che facevano uso di pillole contraccettive erano circa il 5,8%. Nel 1994 la percentuale è salita al 16,4%. Una percentuale ancor limitata, rispetto a nazioni europee, come la Francia e l'Olanda, dove si toccano punte del 44,7%. Ma è pur sempre un passo avanti, in una classifica che, suddivisa per regioni, vede primo il Trentino-Alto Adige (31,3%). Seguono la Sardegna con il 25,6%, l'Emilia-Romagna con il 23,3%, la Lombardia con il 22,8%, il Piemonte 21,2%. All'ultimo posto la Basilicata con il 7,2%. Nello stesso arco di tempo, le interruzioni volontarie di gravidanza sono diminuite dalle 252 mila del 1985 alle 150 mila del '93. Non bisogna credere che le pillole contraccettive oggi disponibili siano identiche a quelle in uso 30 anni fa (in Europa sono comparse nel 1961). Il progestinico utilizzato da Gregory Pincus nel 1956 in Portorico (un Paese particolarmente investito dai problemi della sovrappopolazione) era il noretindrone, alla dose di 9,75 mg al giorno per 3 settimane, insieme a 150 mg di mestranolo. Il piano di lavoro era basato sul principio che il progesterone secreto durante la gravidanza inibisce ulteriori ovulazioni. La sintesi dei progestativi attivi per via orale ha consentito il controllo dell'ovulazione. Oggi la ricerca ha realizzato ormoni che vengono utilizzati non più a milligrammi, ma a microgrammi, minimizzando gli effetti collaterali. La riduzione ha riguardato sia la componente estrogenica (etinilestradiolo: 20- 30 microgrammi), sia quella progestativa (levonorgestrel: 50-100 microgrammi). Inoltre sono state modificate le tecniche di somministrazione: oggi esistono contraccettivi orali con pillole divise in tre gruppi (o fasi). Ogni fase contiene estrogeni e progestinici in proporzione diversa, allo scopo di garantire un equilibrio ormonale che simuli le fluttuazioni del ciclo mestruale. In futuro la ricerca è proiettata a individuare nuovi principi ormonali che possano rispondere a esigenze individuali. Attualmente è in fase di studio il drospirenone, un progestinico che azzera i problemi di ritenzione idrica (tensione mammaria, aumento di peso e della pressione arteriosa) che alcune donne lamentano nel corso della somministrazione. I contraccettivi orali non provocano particolari problemi nelle donne sane (a livello mondiale oggi sono circa 70 milioni le donne che li usano). Tuttavia vale la pena di valutare i possibili effetti sfavorevoli quando persiste l'abitudine al fumo, oppure il soggetto è colpito da ipertensione o diabete. Non esistono invece prove di correlazione fra l'uso della pillola e neoplasie all'utero. Gli studi epidemiologici discussi a Firenze al congresso della Società Italiana per gli Studi sulla Fertilità e Sterilità hanno dimostrato che la pillola riduce il rischio di malattie infiammatorie delle ovaie, tube e utero. Renzo Pellati




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