Scoperto il “motore della coscienza” nel cervello dei macachi

Capire esattamente come funziona la coscienza potrebbe aiutare a migliorare le tecniche di anestesia e portare a nuovi trattamenti per le persone con disturbi della coscienza

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Un team di ricercatori ha trovato un “motore della coscienza” nel cervello, un’area attraverso la quale, almeno nei macachi, passa la consapevolezza.

La coscienza è un mistero. Non sappiamo con certezza perché le creature siano talvolta sveglie e talvolta addormentate o quali meccanismi del cervello siano più importanti per uno stato cosciente. In questo nuovo documento, tuttavia, i ricercatori sostengono di aver scoperto alcuni importanti indizi.

Utilizzando elettrodi inseriti nel cervello di macachi svegli e addormentati, nonché macachi in diverse forme di anestesia, il team ha trovato due percorsi chiave per l’attivazione della coscienza. I ricercatori hanno anche trovato una specifica regione del cervello che sembra far avanzare quei percorsi. Il talamo laterale centrale.

Ciò non significa che abbiano trovato la sede della coscienza nel cervello.

È improbabile che la coscienza sia specifica di una posizione nel cervello“, ha affermato Michelle Redinbaugh, studentessa laureata in psicologia all’Università del Wisconsin-Madison e autrice principale dell’articolo, pubblicato il 12 febbraio sulla rivista Neuron.

Ricerche precedenti hanno già dimostrato che rimanere coscienti implica un’attività diffusa in tutto il cervello, ma il lavoro del team dimostra che il talamo laterale centrale probabilmente gioca un ruolo chiave.

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Cosa significa “coscienza”

È importante capire che, nel contesto di questo studio, “coscienza” si riferisce più o meno all’essere svegli.

“La parola” coscienza “ha molte definizioni”, ha affermato Michael Graziano, neuroscienziato dell’Università di Princeton che non era coinvolto nello studio. “Un modo di pensare alla coscienza è da una prospettiva clinica di veglia, eccitazione e reattività agli stimoli. In questo senso, le persone che dormono non sono coscienti, e anche le persone in coma non lo sono“.

E non è del tutto chiaro il perché o il modo in cui le persone passano da uno stato all’altro. Questo studio rappresenta “un lavoro elegante” su questo argomento difficile, secondo la neuroscienziata dell’Università del Minnesota Sarah Heilbronner, che non è stata coinvolta nella ricerca.

Il lavoro si concentra su una domanda ristretta: cosa rende le persone consapevoli?

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Vi è, tuttavia, una diversa concezione della coscienza [che è] molto più difficile da studiare: l’esperienza soggettiva che viene fornita con alcuni casi di elaborazione delle informazioni nel cervello, la componente” come ci si sente “nella nostra vita interiore”, Spiega Graziano in una dichiarazione rilasciata a Livescience. “Studi come quello attuale non affrontano questo tipo di coscienza“.

Un interruttore nel cervello

Heilbronner ha spiegato che lo studio delle scimmie fa seguito a uno studio particolarmente convincente che ha coinvolto l’uomo.

Nell’agosto 2007, i ricercatori del Weill Cornell Medical College di New York City pubblicarono uno studio innovativo sulla rivista Nature. Uno dei loro pazienti aveva trascorso mesi in un ospedale in uno “stato di minima coscienza” dopo una lesione cerebrale traumatica. L’uomo era per lo più inconsapevole di ciò che lo circondava, ma a volte diventava più consapevole e attivo. Speculando che le sue condizioni potrebbero comportare una certa “sottoattivazione” di importanti reti nel suo cervello, impiantarono elettrodi che per stimolare il suo talamo centrale riportando miglioramenti significativi nel suo livello di coscienza.

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Nel nuovo studio sulle scimmie, Redinbaugh e il suo team hanno portato le cose molto oltre.

Usando gli elettrodi, i ricercatori hanno inviato piccoli impulsi elettrici in diverse aree del cervello delle scimmie quando erano addormentate o sedate usando diversi tipi di anestesia. Per lo più, le scimmie dormivano. Ma l’invio di un impulso a una frequenza specifica al talamo laterale centrale svegliava le scimmie – anche da una profonda anestesia – e permetteva loro di sperimentare il mondo.

Le prove convergenti del sonno e di molteplici forme di anestesia sono particolarmente impressionanti, poiché sappiamo che queste hanno meccanismi d’azione diversi“, ha affermato Heilbronner.

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In altre parole, non ti addormenti per le stesse ragioni per cui perdi conoscenza in anestesia e diverse forme di anestesia funzionano in modi diversi.

Ma diverse forme di anestesia e sonno “apparentemente convergono su questo circuito nei loro effetti sulla coscienza”, ha detto Heilbronner.

Registrando dal cervello delle scimmie mentre procedevano avanti e indietro tra stati consci e inconsci, i ricercatori hanno ristretto la coscienza a due ingredienti chiave.

La coscienza ha sempre coinciso con due percorsi attivati“, ha detto Redinbaugh.

Uno di questi circuiti critici trasporta informazioni sensoriali dal talamo alla corteccia cerebrale, la regione del cervello che svolge molte forme di pensiero complesso. Sia quel circuito che un altro percorso – quello che “porta feedback su previsioni, priorità di attenzione e obiettivi nella direzione opposta” – dovevano essere attivi perché la coscienza funzioni, ha detto Redinbaugh.

Il talamo laterale centrale, hanno concluso i ricercatori, probabilmente gioca un ruolo chiave nell’attivazione e nel mantenimento di questi due percorsi. Sembra agire come un interruttore.

Questa ricerca non è utile solo da una prospettiva puramente scientifica, ha detto Redinbaugh. Capire esattamente come funziona la coscienza potrebbe aiutare a migliorare le tecniche di anestesia e portare a nuovi trattamenti per le persone con disturbi della coscienza, come l’uomo nello studio del Weill Cornell Medical College.

Il legame tra l’attività nel talamo e la corteccia è particolarmente interessante per le cure mediche, ha affermato Heilbronner.

Rispetto al talamo, “la corteccia cerebrale è anche un bersaglio più attraente [per un trattamento]“, ha detto. Questo perché i trattamenti non invasivi, come la stimolazione magnetica transcranica, possono raggiungere la superficie della corteccia, ma non possono raggiungere il talamo, che è sepolto in profondità nel cervello, appena sopra il tronco encefalico. “Forse costruendo un modello di circuito come questo, potremmo avere un impatto non invasivo su entrambi“.

Nonostante le interessanti prospettive, c’è motivo di ricontrollare i risultati“, ha affermato Laura Fernandez, neuroscienziata all’Università di Losanna in Svizzera.

È uno studio limitato a sole due scimmie. Un campione troppo ridotto“, ha detto Fernandez a Live Science. “Sarebbe bello provare nei roditori con un campione di numero superiore“. I ricercatori dovrebbero anche ricontrollare la posizione degli elettrodi posizionati nel cervello, per assicurarsi che stessero veramente attivando il talamo laterale centrale e non altre regioni cerebrali vicine, ha aggiunto Fernandez.

Tuttavia, ha sottolineato, i risultati si adattano perfettamente a quelli di un recente studio sui roditori; quel documento, pubblicato a giugno 2018 sulla rivista https://vanilla.tools/livescience/articles/YGExvsCXa4AWnp5ubygZY9 Nature Neuroscience, suggeriva che c’è un “cambiamento” tra il sonno e la veglia da qualche parte nel talamo.

Originariamente pubblicato su Live Science .