La Teoria del controllo a cancello: perché tocchiamo dove ci fa male?

Medico chirurgo, Anestesista, Rianimatore

Luglio 30, 2020

La Teoria del controllo a cancello: perché tocchiamo dove ci fa male?

Quando avvertiamo una sensazione spiacevole, come il dolore dopo aver preso un colpo, o il prurito in seguito ad una puntura di insetto, la reazione più istintiva è quella di strofinare o grattare il punto dolente o pruriginoso. Lo facciamo tutti, perché sappiamo istintivamente che quando strofineremo la parte dolente o gratteremo dove ci prude, il dolore o il prurito diminuiranno.

Questi sono tra gli esempi più comuni e più famosi di reazioni comportamentali spiegate dalla teoria del controllo a cancello, o “Gate control theory”, un’importante teoria scientifica riguardante il tema del dolore, pubblicata su Science da Ronald Melzack e Patrick Wall nel 1965. In questo articolo vediamo di cosa si tratta.

Il dolore e la sua percezione

Il dolore in tutte le sue forme (colpi, punture, bruciature, malesseri, dolori acuti, etc.) è una risposta sensoriale che ci segnala che una parte del nostro corpo ha subìto un danno. Il segnale doloroso spesso provoca congiuntamente una risposta comportamentale ed emotiva che ci spingerà a reagire al danno e limitarlo, oltre che ad evitare la sorgente del danno in futuro. Possiamo dire quindi che il dolore è una risposta protettiva, che si è evoluta per attirare la nostra attenzione sulle condizioni patologiche acute o croniche che ci colpiscono.

Il segnale doloroso nasce quando vengono stimolati dei recettori nervosi specializzati a livello della cute e dei tessuti molli, detti nocicettori. I nocicettori sono in grado di cogliere diversi tipi di danno: i nocicettori termici vengono attivati a temperature troppo distanti dalla temperatura corporea, mentre i nocicettori meccanici vengono attivati da stimoli pressori di intensità troppo elevata.

Tutti i tipi di nocicettori, quando stimolati, producono un segnale nervoso che viaggia attraverso i loro lunghi assoni, delle protrusioni lunghissime che, come bracci o autostrade nervose, giungono fino alla parte posteriore del midollo spinale. Qui, nel cosiddetto corno dorsale, i nocicettori trovano degli altri neuroni a cui “passano” il segnale doloroso. Questo continuerà il suo cammino verso varie parti del cervello dove avverrà l’elaborazione del segnale doloroso, esplicitandolo a livello conscio. Questo ultimo passaggio permette quindi la percezione del dolore.

La teoria del cancello: modulazione del segnale doloroso in entrata

La teoria del controllo a cancello di di Melzack e Wall suggerisce che uno stesso stimolo doloroso non porta necessariamente alla stessa percezione del dolore. Infatti, i due scienziati spiegano come il segnale doloroso, prima di arrivare al cervello, incontri sul suo percorso dei “cancelli nervosi” che lo modulano, modificandone l’intensità. I cancelli possono essere più permissivi, determinando a valle una percezione del dolore più immediata ed intensa. In altri casi, la modulazione del cancello minimizza i messaggi di dolore, o addirittura potrebbe del tutto bloccarli.

Vediamo in dettaglio come si attua questo meccanismo.

Abbiamo visto come quando ci procuriamo una ferita vari tipi di nocicettori trasmettano il segnale doloroso attraverso il loro assone ai neuroni nel corno dorsale del midollo spinale. I meccanismi a cancello che operano per modulare i segnali dolorosi si collocano proprio in questa zona, nel corno dorsale. In quest’area le fibre nervose dei nocicettori, di piccolo diametro, quindi dette fibre piccole, si interfacciano con i neuroni specializzati nella trasmissione del dolore ai centri superiori.

Le fibre piccole, però, si interfacciano anche con un altro tipo di neuroni detti interneuroni inibitori. Questi si collegano e influenzano i neuroni che trasmettono i segnali dolorosi al cervello a seconda dei segnali che ricevono dagli altri neuroni. Le fibre piccole dei nocicettori non sono le uniche a prendere contatto con gli interneuroni inibitori; anche le fibre nervose di grande diametro, che portano altri tipi di informazioni non relative al dolore (come quelle tattili, pressorie, vibratorie) dalla stessa area periferica, si interfacciano con queste cellule.

Effetto dei segnali sensoriali in entrata sugli interneuroni inibitori

Il segnale in entrata che viaggia in ciascun tipo di fibre (grandi e piccole) sortisce un effetto diverso sugli interneuroni inibitori:

Nessun segnale. I neuroni inibitori prevengono che il neurone trasmetta segnali di dolore al cervello (perché non ci sono lesioni!). In questo caso il cancello è chiuso e non viene percepito dolore.
Segnale dalle fibre piccole dei nocicettori. Impedisce agli interneuroni di bloccare il segnale doloroso in entrata, lasciando che questo prosegua il proprio viaggio. In questo modo il segnale doloroso arriverà al cervello dove verrà percepito in maniera conscia. In questo caso il cancello è quindi aperto e il dolore viene avvertito.
Segnale delle fibre grandi dei recettori non-nocicettivi. Lo stimolo tattile o pressorio ha l’effetto opposto rispetto al segnale dei nocicettori: eccita gli interneuroni inibitori, aumentando la loro capacità di impedire la trasmissione del dolore al cervello. In questo caso il cancello è chiuso ed il dolore viene bloccato o percepito con minore intensità.

Riassumendo, gli interneuroni inibitori possono ricevere segnali dalle fibre grandi alle fibre piccole contemporaneamente e quindi l’insieme costruttivo dei segnali determina la modulazione finale del segnale doloroso in uscita. Per questo motivo, se l’attività delle fibre grandi, che portano i segnali tattili, per esempio, è alta, il dolore percepito diminuisce. Questo spiega il perché quando prendiamo un colpo, ci viene istintivo di strofinarlo: l’aumento dell’attività sensoriale tattile contrasta l’attività delle fibre piccole, diminuendo la sensazione di dolore.

Applicazioni terapeutiche della teoria del controllo a cancello

Grazie alla teoria del cancello sono state sviluppate alcune terapie del dolore basate sulla stimolazione dei recettori non-nocicettivi, che inibiscono il dolore. È il caso della stimolazione elettrica transcutanea (SETC), in cui le fibre non-nocicettive di grande diametro dell’area lesionata sono stimolate in maniera selettiva grazie a degli elettrodi. Allo stesso modo possono essere stimolate elettricamente le colonne dorsali corrispondenti all’area dove si avverte il dolore. Questo tipo di strategie analgesiche sono spesso utilizzate nei soggetti che non possono assumere determinati farmaci antidolorifici oppure abbinati ad essi.

Conclusioni

Prima della pubblicazione della teoria del controllo a cancello di Melzack e Wall gli scienziati avevano un’idea molto statica del dolore: si pensava che uno stesso stimolo doloroso provocasse sempre la stessa quantità di dolore in persone diverse o in momenti diversi. La teoria del cancello, pur non essendo all’epoca del tutto definita in tutte le sue forme, ha presentato una maniera innovativa di concepire il dolore, introducendo il concetto di soggettività dell’esperienza dolorosa dell’individuo, mostrando che l’intensità dello stimolo doloroso può essere modulata in maniera estrema da alcune condizioni esterne. Di conseguenza ne deriva che uno stimolo doloroso identico, applicato nelle stesse condizioni, su più persone diverse, può provocare risposte diverse.

Questo tipo di approccio ha anche aperto la strada ad una concezione non più univoca del dolore, ma legata alla risposta specifica di ciasucun individuo. Grazie agli studi sulla teoria del cancello oggi il trattamento del dolore non è più standardizzato, ma è personalizzato per ogni singolo individuo.