Identificati alcuni schemi neurali che sembrano caratteristici della coscienza

Una collaborazione internazionale prova a fare luce su una delle più grandi domande irrisolte delle neuroscienze: che aspetto ha la coscienza, nel cervello?

coscienza
Qual è la "firma" di un cervello cosciente?|Shutterstock

In alcune tragiche circostanze conseguenti a una lesione cerebrale, non è affatto semplice stabilire quale sia il grado di coscienza di un paziente che sembra non rispondere a tutti, o ad alcuni stimoli.

 

Il fatto è che si sa ancora pochissimo sulla coscienza, intesa come la capacità di fare esperienza del mondo e riportarla agli altri o - se preferite - tutto quello che scompare quando dormiamo un sonno senza sogni, o quando ci troviamo sotto anestesia generale. Anche solo dare una definizione di questo stato è una sfida aperta, che si è posta a tutti i neuroscienziati della storia moderna.

 

Un nuovo studio pubblicato su Science Advances non dà una risposta vera e propria alla questione, ma fornisce alcuni utili appigli per ipotizzare, a partire dalle immagini cerebrali, quale sia il livello di coscienza di un paziente emerso da un coma.

In cerca di risposte. Un gruppo di ricercatori di Francia, Belgio, Regno Unito, USA e Canada ha sottoposto a risonanza magnetica funzionale (fMRI) 159 persone seguite in quattro diversi centri e ospedali. Tra questi c'erano 47 volontari che sono stati esaminati da svegli e poi, di nuovo, durante un'anestesia generale, e 112 pazienti con gravi lesioni cerebrali che sono stati suddivisi in due gruppi: alcuni si trovavano in uno stato di minima coscienza (davano cioè alcuni segnali di consapevolezza di sé e dell'ambiente circostante), altri in stato vegetativo, una condizione caratterizzata da assenza di responsività e di movimenti volontari, anche se possono permanere alcuni riflessi motori, nonché il normale ciclo sonno-veglia.

 

Esaminando le immagini cerebrali di ciascun gruppo, gli scienziati hanno identificato quattro pattern cerebrali, cioè schemi di attivazione neurale, ricorrenti, che si pensano collegati al livello di coscienza dei pazienti. Quando una regione cerebrale è più attiva, consuma più ossigeno e richiama un maggiore afflusso di sangue: esaminando gli esiti dell'fMRI si può pertanto riuscire a capire quando un'area si attiva, e il suo livello di comunicazione con le altre.

 

cervello e coscienza
Il più e il meno complesso tra gli schemi (pattern) neurali individuati: si distinguono per il numero di connessioni tra neuroni appartenenti a 42 regioni cerebrali importanti per i compiti cognitivi. | Illustration: E. Tagliazucchi & A. Demertzi, Science Advances

 

Un certo criterio. Il più complesso dei quattro schemi rappresentava le intricate interazioni neurali tra 42 diverse aree cerebrali con ruoli importanti nella coscienza: questo pattern è stato osservato in particolar modo nei pazienti sani svegli e, talvolta, in quelli con stati minimi di coscienza. I pazienti in stato vegetativo hanno mostrato questo schema neurale soltanto nei casi in cui avevano risposto positivamente a semplici test di immaginazione mentale (test in cui si chiedeva loro di immaginare un oggetto, e intanto si registrava la loro attività cerebrale). Nei pazienti che non avevano mostrato alcun tipo di attivazione a questa domanda, questo schema non è mai stato osservato.

 

Il pattern di attivazione cerebrale più elementare - quello che rifletteva le semplici connessioni fisiche tra regioni cerebrali collegate - è stato osservato soprattutto nei pazienti meno reattivi; mentre i due schemi intermedi per grado di complessità sono stati trovati in tutte le persone esaminate. Dato interessante, durante l'anestesia profonda il pattern più complesso scompariva - la prova (forse) che lo schema rifletteva davvero lo stato di coscienza e non, per esempio, il risultato delle lesioni cerebrali.

 

Punto di partenza. Secondo gli scienziati, queste lievi distinzioni potrebbero costituire un primo "mattone" per identificare i marcatori tipici della coscienza nel cervello, che potranno in futuro aiutare a distinguere pazienti in parte coscienti, ma impossibilitati a comunicare, da persone del tutto inconsapevoli del mondo esterno.

 

12 Febbraio 2019 | Elisabetta Intini
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