L’odissea scientifica di John Carew Eccles, uno dei padri fondatori della neurofisiologia e vincitore del Nobel per il suo contributo alla scoperta del meccanismo ionico alla base della trasmissione sinaptica

Nel 1977 John Carew Eccles, vincitore del premio Nobel per la medicina per il suo contributo alla scoperta del meccanismo ionico alla base dell’impulso nervoso nel sistema nervoso centrale e periferico, scrive della sua esperienza da ricercatore nell’articolo La mia Odissea scientifica. Il riferimento al grande poema classico non è casuale ma è sinonimo della sua ecletticità culturale. La sua odissea, durata più di cinquant’anni attraverso tre continenti, inizia a Melbourne nel 1903. Eccles manifesta da subito interesse per le discipline scientifiche ma anche per la filosofia, e legge molto sul rapporto mente-cervello. Il tentativo di spiegare questa interazione influirà sulla sua decisione di studiare neurofisiologia, e sarà il filo rosso di tutta la sua carriera scientifica e filosofica.

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Dopo la laurea si trasferisce ad Oxford nel laboratorio “dell’unico uomo al mondo che avrei voluto come maestro”, Sir Charles Sherrington, celebre neurofisiologo e suo mentore. La vivacità intellettuale inglese è fondamentale per la maturazione culturale di Eccles. La sua decisione di lasciare Oxford, successivamente rimpianta, matura negli anni Trenta, frutto dell’incertezza politica in Europa. Fino ai primi anni Cinquanta, Eccles lavora prima a Sydney e successivamente insegna fisiologia a Dunedin, in Nuova Zelanda. In questo periodo la sua attività di ricerca risente dell’isolamento accademico, della necessità di collaborare a progetti di ricerca militari e dell’eccessivo impegno dell’insegnamento universitario. Eppure il suo amore per la trasmissione nervosa persiste e proprio in questi anni avvengono alcuni eventi significativi per la sua carriera.

Le cellule nervose, dette neuroni, sono in comunicazione tra loro e con le altre cellule del corpo attraverso le sinapsi. Tali strutture consentono la propagazione dell’impulso nervoso, sotto forma di risposta elettrica, in seguito ad un cambiamento del potenziale di membrana neuronale. In quegli anni si sapeva pochissimo sui meccanismi alla base della trasmissione nervosa, e le teorie proposte erano principalmente due: quella seguita da Eccles, il quale credeva che la trasmissione sinaptica neuromuscolare fosse solo di tipo elettrico e quella del suo compagno di Oxford, Henry Dale, che sosteneva che la trasmissione nervosa fosse mediata da trasmettitori chimici, ovvero piccole molecole, rilasciate dai neuroni, in grado di legarsi a specifici recettori sulla superficie cellulare e trasmettere l’impulso nervoso. In seguito ad ulteriori esperimenti, Eccles cambia idea e scrive a Dale una lettera di capitolazione, dimostrando così la sua onestà intellettuale.

A Dunedin, inoltre, incontra il filosofo Karl Popper la cui visione della scienza modifica l’approccio alla ricerca di Eccles. Tra i due nasce subito una profonda amicizia e collaborazione che porterà anche alla pubblicazione del libro L’io e il suo cervello. Popper pensava che la scienza dovesse essere deduttiva, ossia che nuove ipotesi scientifiche andassero testate sperimentalmente con la consapevolezza che gli esperimenti possono smentire o, nella migliore delle ipotesi, corroborare tali teorie ma mai verificarle completamente. In quest’ottica, anche l’insuccesso sperimentale di una teoria a lungo coccolata può essere visto come una vittoria della scienza stessa perché “la verità è altrove”. Quest’ultimo aspetto condiziona profondamente la visione della scienza di Eccles, e lo convince a pubblicare la sua ipotesi della trasmissione sinaptica di tipo elettrico a livello del sistema nervoso centrale, a beneficio della scienza stessa. Ironicamente, il suo contributo alla messa a punto di una tecnica di registrazione intracellulare dei potenziali elettrici neuronali contribuisce alla successiva smentita della sua teoria.

L’Accademia australiana della scienza a Canberra, in Australia. Credits: Wikimedia Commons

La fase d’oro della sua carriera inizia dopo questi eventi e coincide con il suo trasferimento a Canberra, dove beneficia del clima di sostegno del governo australiano che favorisce lo sviluppo di un ambiente universitario multiculturale. La costruzione della sede dell’Accademia australiana della scienza, completata proprio durante la presidenza di Eccles, è il simbolo della crescente importanza della scienza nella cultura australiana di quegli anni.

È grazie alle intense attività di ricerca di questi anni e alle sue scoperte sul meccanismo ionico alla base dell’eccitazione e dell’inibizione sinaptica, che nel 1963 viene insignito del premio Nobel per la medicina e la fisiologia insieme ad Alan Hodgkin e Andrew Huxley. Tutte le cellule, incluse quelle neuronali, sono delimitate da una membrana cellulare che divide l’ambiente interno da quello esterno. La concentrazione dei diversi ioni disciolti è differente nei due ambienti, e sulla membrana cellulare sono presenti canali specifici che regolano il passaggio di questi ioni tra i due lati. La composizione ionica è all’origine dei potenziali di membrana, e ogni sua variazione provoca un’alterazione del potenziale dal suo valore di riferimento, definito potenziale di riposo. La variazione di concentrazione di alcuni ioni può avere un effetto inibitorio, quella di altri, invece, un effetto eccitatorio. Le scoperte di Eccles contribuiscono a definire questo meccanismo, poiché negli anni Cinquanta la trasmissione dell’impulso nervoso era un meccanismo ancora tutto da definire. I suoi studi aggiungono pezzi fondamentali al puzzle ancora irrisolto rappresentato dal funzionamento del cervello umano.

L’ultima parte della sua odissea si svolge negli Stati Uniti ed è “la più breve, la meno proficua e la più infelice della mia carriera da ricercatore”. Ritiratosi in pensione, si trasferisce in Svizzera dove si dedica attivamente alla sua attività filosofica sul rapporto mente-cervello. Con un richiamo alla filosofia di Cartesio, Eccles tenta di identificare il luogo fisico del cervello in cui risiede l’interazione con la mente. Indica delle strutture di collegamento (liason brain) nella corteccia cerebrale dell’emisfero ospitante i centri del linguaggio, la funzione caratterizzante della specie umana. La riflessione filosofica occupa attivamente gli ultimi anni della sua vita e si basa sia sulla conoscenza acquisita nei suoi cinquant’anni di ricerca applicata sia sulla sua enorme creatività intellettuale. Sebbene il dibattito sul rapporto mente-cervello rimanga ancora aperto, è innegabile che l’amore per la scoperta e la conoscenza abbia contraddistinto la vita di Eccles e lo abbia spinto oltre le colonne d’Ercole del sapere umano.

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