Gli esseri umani navigano il web e i computer navigano la mente umana. L’attività cerebrale che governa il nostro “io” è analizzabile e riconoscibile attraverso particolari tecniche di analisi. Andrea Pigorini, ingegnere biomedico, ci spiega il significato (e l’importanza) della “neuronavigazione” effettuata tramite calcolatore. – ventuno

di Andrea Pigorini

Definire cosa sia la coscienza risulta, ad oggi, ancora piuttosto complicato. Giulio Tononi, neuroscienziato trentino, da anni all’Università del Wisconsin (Usa), la definisce come: “quella cosa che svanisce ogni sera quando cadiamo in un sonno senza sogni, riaffiora nei sogni e si ripresenta appieno al mattino quando ci svegliamo. Coscienza è sinonimo di esperienza: è la capacità di pensare, di vedere il mondo, le luci, le forme e i colori, di sentire i suoni, di provare gioia e sofferenza, è l’essenza di tutto ciò che siamo” (Galileo e il Fotodiodo – LaTerza).

A partire da questa definizione risulta quasi ovvio che la coscienza sia qualcosa che nessun computer, per quanto sofisticato, può (almeno per il momento) provare. Tuttavia, un computer può permetterci di misurare il livello di coscienza, pur senza esperirla direttamente. E’ quello che è stato provato da Marcello Massimini, dell’Università Statale di Milano, e Giulio Tononi in una pubblicazione del 2005 sulla prestigiosa rivista Science. In questo lavoro, un gruppo di soggetti sani sono stati sottoposti a stimolazione magnetica transcranica (TMS), uno strumento non invasivo che induce brevi correnti elettriche nella corteccia cerebrale. Contemporaneamente, la risposta neuronale dei soggetti alla stimolazione è stata registrata mediante elettroencefalografia ad alta risoluzione (EEG). La stessa procedura è stata effettuata sia in veglia che in sonno profondo (sonno senza sogni) e sono state stimolate più aree cerebrali, distinte grazie ad un avveniristico sistema di neuro-navigazione che sincronizza la testa del soggetto con la sua risonanza magnetica (si veda immagine), mediante un sistema di sensori ad infrarossi.

I risultati di questa ricerca hanno evidenziato che quando una persona è cosciente, la risposta del suo cervello all’impulso magnetico viaggia rapidamente e a lunga distanza, rimbalzando da un’area all’altra del cervello mentre durante sonno profondo il medesimo stimolo produce un effetto completamente diverso. Infatti, in questo caso, la risposta del cervello anziché riecheggiare da una zona all’altra, rimane localizzata nell’area della corteccia cerebrale stimolata e svanisce nel giro di pochi millisecondi rivelando una sostanziale incapacità del cervello dormiente di generare interazione tra le varie aree.

Veglia:

Sonno profondo:

Studi successivi dello stesso gruppo di ricerca hanno dimostrato che in soggetti anestetizzati (assenza di coscienza farmacologicamente indotta) la risposta corticale alla stimolazione magnetica risulta del tutto simile a quella del sonno profondo (Ferrarelli, PNAS 2010). Invece, se si effettua la stessa procedura durante il sonno REM (quello in cui si sogna), si ritorna a valori alti, simili a quelli della veglia (Massimini, 2010).

Quest’ultimo risultato, tutt’altro che scontato, rende palese il fatto che è possibile essere coscienti anche se all’apparenza si direbbe il contrario; fatto che assume particolare rilevanza nel caso di pazienti neurologici con disturbi di coscienza. Si pensi ad esempio ad un paziente che dopo un periodo di coma a seguito di un incidente grave riapre gli occhi, respira, sembra sveglio, ma non risponde agli stimoli. E’ cosciente oppure no? Può sentire quello che gli viene detto? Comprende ciò che gli succede intorno o è solo un’illusione indotta dal battito delle ciglia? Casi come questi sono stati recentemente studiati dal gruppo di ricerca recentemente fondato a Milano da Massimini (iTCf – research group, www.thalamocortical.com) in collaborazione con i colleghi del Coma Science Group (www.coma.ulg.ac.be) dell’Université de Liège, in Belgio. Un loro progetto comune ha infatti permesso di distinguere su 17 pazienti con gravi lesioni cerebrali, chi aveva recuperato un livello minimo di coscienza, pur non riuscendo a comunicare con il mondo circostante (Rosanova, Brain, 2012).

Ovviamente questo risultato apre le porte ad una serie infinita di possibilità. Pertanto gli studi proseguiranno su larga scala coinvolgendo non solo l’iTCf – research group, ma anche l’ Ospedale Niguarda di Milano (www.ospedaleniguarda.it), che riceve pazienti in coma in fase acuta, la clinica Don Gnocchi (www.dongnocchi.it), per la lungodegenza di pazienti in stato vegetativo, e il Centro europeo per il coma di Liegi. La speranza dei ricercatori non consiste solamente nel poter distinguere i casi in cui sussiste coscienza da quelli in cui la coscienza non è riemersa, che già sarebbe un passo enorme. Ora si vuole capire quali siano i meccanismi cerebrali coinvolti nel recupero della coscienza, ovvero cosa innesca la connessione tra i neuroni e cosa, invece, la interrompe. Solo così, infatti, sarà forse possibile stimolare gli stessi meccanismi e promuovere il recupero cognitivo.

Voi cosa ne pensate? Può veramente una macchina analizzare e determinare la coscienza delle persone?
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Andrea Pigorini è un Ing. Biomedico che  da qualche anno si dedica alla ricerca di base nell’ambito delle neuroscienze. Durante il corso di dottorato in Fisiologia si è occupato di stati di coscienza studiando i meccanismi che regolano l’attività cerebrale umana in sonno, anestesia, epilessia e coma. Attualmente continua a occuparsi degli stessi argomenti con l’iTCf – research group di Marcello Massimini.