di scienza e altro

UNA CITTÀ n. 244 / 2017 novembre

Intervista a Marcello Massimini
realizzata da Fausto Fabbri

LA COSA PIU' GRANDE CHE ESISTA
Cosa succede quando ci addormentiamo, e quando ci risvegliamo? Cos’è che caratterizza la coscienza? Una nuova teoria che non parte dalla materia del cervello, ma dall’esperienza, cercando di verificare, e magari pure misurare, le due proprietà fondamentali della coscienza: la ricchezza di informazioni, straordinaria, e l’assoluta unitarietà; lo studio dell’eco prodotto dalla perturbazione dei neuroni e la metafora dell’orchestra... Intervista a Marcello Massimini.

Marcello Massimini, medico e neurofisiologo, è professore di Fisiologia umana presso l’Università degli Studi di Milano e Senior fellow del Canadian Institute for advanced research. In Italia sta sviluppando nuovi strumenti per lo studio del sonno, della coscienza e delle sue alterazioni. Per Baldini & Castoldi è uscito Nulla di più grande. Dalla veglia al sonno, dal coma al sogno, scritto con Giulio Tononi (2013).

Da tempo ti occupi dello studio del rapporto tra cervello e coscienza. Puoi parlarcene?
Sono un neurofisiologo, quindi mi occupo di come funziona il cervello e in particolare di come funziona dal punto di vista elettrico; potremmo dire che sono un elettricista che studia i circuiti del cervello umano.
Fin da bambino, al momento di addormentarmi, mi ha sempre incuriosito questa sensazione di cessare di esistere, o di sognare un mondo che non era quello di cui avevo esperienza durante la veglia; di qui il mio interesse, in primis allo studio del sonno e poi allo studio della coscienza, in particolare del correlato neurale che sta dietro la perdita e il successivo recupero dell’esperienza soggettiva.
Quindi mi sono appassionato al tema della coscienza seguendo interrogativi infantili, esistenziali. Fortunatamente a Milano, quando mi sono laureato in medicina, vi era un’ottima scuola del sonno, creata da Mauro Mancia, neurofisiologo e psicoterapeuta, scomparso nel 2007, dove ho potuto imparare i rudimenti grazie al professor Maurizio Mariotti, da poco in pensione. Poi ho sentito la necessità di andare all’estero, mi sono così trasferito in Canada, dove ho imparato a capire come funzionano i neuroni in stato di sonno e veglia. Si è trattato di un passaggio molto importante per il mio percorso. In seguito ho letto un libro di Giulio Tononi e Gerald Edelman, Un universo di coscienza, dove viene abbozzata una vera e propria teoria della coscienza. Ho quindi contattato Tononi, medico psichiatra e neuroscienziato di origine italiana, ma naturalizzato americano, e grazie a una borsa di studio americana sono potuto andare a studiare da lui, negli Stati Uniti, in Wisconsin. Nel frattempo avevo maturato delle esperienze, in particolare nel campo dell’elettrofisiologia; stavo studiando la possibilità di utilizzare la Tms (Stimolazione magnetica transcranica) e l’Eeg (l’elettroencefalogramma); intuivo che era importante misurare come il cervello comunicava con se stesso, e l’unico modo per farlo è stimolarlo direttamente e misurarne le risposte. Queste mie idee si incastravano perfettamente con quello che proponeva la teoria di Tononi.
In Wisconsin, al nostro primo incontro, seduti sul divano di casa sua, tirammo fuori contemporaneamente lo stesso articolo, molto di nicchia, che diceva che si poteva fare questa misurazione. Lui c’era arrivato per una via, io per un’altra. A quel punto abbiamo deciso che valeva la pena andare avanti.
Puoi spiegarci questa nuova teoria sulla coscienza?
È una teoria molto interessante e molto promettente perché affronta il problema di petto. Ha degli aspetti rivoluzionari anche proprio nel modo in cui approccia la questione.
Normalmente, per scandagliare il mistero della coscienza si è sempre partiti dal cervello cercando di strizzarne fuori i cosiddetti "correlati neurali” della coscienza. Cosa vuol dire? Che sostanzialmente si è visto come cambia l’attività cerebrale in diverse condizioni, e da lì s’è detto che forse sono i livelli di attività dei neuroni, forse è il fatto che il cervello abbia accesso a informazioni dalla periferia, che i neuroni siano attivi all’unisono, e così via.
Nessuna di queste ipotesi ha veramente funzionato. Tuttora non c’è un aspetto dell’attività cerebrale che ci possa dire oggettivamente, senza doverlo chiedere al soggetto, se è cosciente o meno. Significa che non ci siamo. Ma perché l’approccio è sbagliato: quando si parla della coscienza, non bisogna partire dalla materia del cervello, ma dall’unica cosa che sappiamo sulla coscienza, cioè dalla nostra esperienza. La teoria fa questo. È inutile fare esperimenti se prima non abbiamo stabilito degli assiomi che ci dicono che cosa dobbiamo cercare.
Questi assiomi, essendo per definizione autoevidenti, non possono che derivare dalla introspezione, cioè dalla fenomenologia, dalla nostra esperienza stessa, che è l’unica cosa che conosciamo direttamente. Possiamo dubitare di tutto, anche che esista l’universo, ma che noi siamo in questo modo, in questo momento, e che la nostra esperienza è questa; ecco, di questo non possiamo dubitare.
Questa teoria esamina in primo luogo, non tanto il cervello, ma quali sono le proprietà fondamentali dell’esperienza. E l’assioma fondamentale, semplificando molto, è che ci sono due proprietà fondamentali della coscienza: la sua ricchezza di informazioni, straordinaria, e la sua assoluta integrazione, unitarietà. Questo non è da dimostrare. Basta osservare e fare introspezione. La ricchezza di informazione non è tanto perché adesso, per esempio, siamo in un parco e vedo tanti bambini che giocano, diversi colori, gli alberi, ecc.; non è nella ricchezza di ciò che vedo, ma è nel fatto che se io adesso chiudessi gli occhi, in quella frazione di secondo in cui vedo tutto nero, il mio cervello escluderebbe una quantità di alternative possibili incredibilmente grande, smisurata. Perché in questo momento potrei essere in un parco a Bombay piuttosto che a Milano, o addirittura su un altro pianeta. Insomma, in ogni frazione di secondo c’è la capacità di entrare in uno tra i molteplici stati possibili, inclusi tutti quelli che possiamo sognare; questo significa che internamente il cervello è estremamente differenziato, che ha un repertorio intrinseco smisurato. Questa ricchezza di informazione è la prima cosa.
Nessuno ci fa caso, perché in realtà si associa l’informazione a ciò che ci arriva attraverso i sensi e alla complessità di ciò che si percepisce, ma la ricchezza non è lì: è in ciò che si esclude nel momento in cui si percepisce. L’informazione è in ciò che non è, ma sarebbe potuto essere. Questo è un ulteriore aspetto rivoluzionario della teoria. È una nuova definizione di informazione.
L’altra proprietà è che quando entra in uno dei tanti stati possibili, il cervello ci entra come un tutt’uno e gli stati non possono essere divisi in due. Ci sono mille esempi. Non so se hai presente quella figura in cui si vedono i due profili oppure il vaso: o vedi uno o vedi l’altro, non puoi avere coscienza di tutti e due contemporaneamente.
La coscienza è assolutamente unitaria, integrata. Ora, questo bilancio tra informazione e integrazione, differenza e unità, che è un bilancio molto arduo a tutti i livelli, politico, sociologico; ecco, in un sistema fisico è ancora più difficile. Questo equilibrio si è miracolosamente realizzato nel cervello umano. Questo è quello che dice la teoria. Allora, se vogliamo cercare la coscienza, dobbiamo andare a cercare questo equilibrio, tanto per cominciare dentro al cervello, individuando le aree dove si realizza massimamente, che guarda caso sono quelle che contano di più per la coscienza.
Tu hai cominciato analizzando il sonno, ma poi il campo si è esteso alle malattie del cervello, ai traumi...
I nostri studi avevano un obiettivo duplice. Come dicevo, siamo partiti dal postulato che quello che conta è l’informazione integrata in un sistema fisico. Siccome la teoria propone delle misure, abbiamo cercato di fare delle approssimazioni, partendo da condizioni in cui i soggetti ci potevano "dire” se erano coscienti o meno, erano svegli oppure dormivano, erano anestetizzati e poi si svegliavano dall’anestesia e così via. Abbiamo dunque cercato di validare, o meglio falsificare, il postulato teorico. Questo è stato il primo obiettivo, che abbiamo raggiunto analizzando situazioni in cui avevamo delle verità di controllo, delle certezze che derivavano dal fatto che i soggetti riferivano la presenza o l’assenza di coscienza.
L’altra questione che abbiamo dovuto affrontare, di necessità, è stata un’esigenza clinico-etica. Siccome non abbiamo una buona misura della coscienza che non sia comportamentale, cioè fondata sul fatto che uno ce lo dica, ci troviamo nella spiacevole situazione di non saper o di non essere abbastanza sensibili o capaci di vedere la coscienza dopo lesioni cerebrali. Spesso infatti le lesioni cerebrali non aboliscono la capacità di un soggetto di essere cosciente, ma aboliscono la sua capacità di esprimerlo, muovendosi (perché il soggetto è paralizzato), parlando (perché il soggetto è afasico), o semplicemente perché il soggetto è incapace di mettersi in connessione con l’ambiente esterno in quanto non riceve o non elabora le informazioni sensoriali.
In tutti questi casi ci troviamo nella difficoltà reale di decidere se un paziente è cosciente o meno, con le implicazioni etico-cliniche che si possono immaginare, anche perché stiamo salvando sempre più cervelli da lesioni devastanti, lesioni che solo 50 anni fa avrebbero portato alla morte. Quindi facciamo sopravvivere pezzi di cervello, cervelli che sono mutilati, monchi, che magari sono coscienti ma non riescono a esprimerlo. Di qui l’imperativo etico di sviluppare nuove misure.
Quindi, per validare la teoria delle misure, abbiamo prima condotto esperimenti in condizioni in cui si sapeva se la coscienza c’era o meno (sonno, veglia, anestesia, ecc.); una volta validata la misura, l’abbiamo applicata per scovare una capacità di coscienza laddove non era evidente nel comportamento. In questo senso, si è trattato di un duplice sforzo, inizialmente di validazione e poi di applicazione. Adesso siamo nella fase di applicazione.
Ma come si misura la coscienza?
La teoria dice che bisogna misurare questo bilancio tra differenza e unità, cioè dimostrare che le diverse aree cerebrali, molto diversificate tra di loro, sono in grado di comunicare come un tutt’uno. L’unità di misura fondamentale di informazione integrata è Phi, una misura di irriducibilità: tanto più alto il valore di informazione integrata, tanta più coscienza; questa misura però è inapplicabile per il momento a sistemi biologici reali, men che meno al cervello umano. Per cui abbiamo cercato di fare delle approssimazioni, misurando l’informazione che viene generata dall’interazione tra le diverse aree cerebrali.
L’idea di principio è molto semplice: abbiamo sostanzialmente bussato sul cervello, in particolare sulla corteccia cerebrale (la parte che si presume essere fondamentale per la generazione della coscienza), mettendo così in moto dei neuroni, e poi abbiamo registrato l’eco che questa perturbazione produceva. Per fare questo, abbiamo utilizzato due tecniche. Per bussare sul cervello, abbiamo usato la stimolazione magnetica transcranica (Tms), una tecnica non invasiva che attiva i neuroni localmente; per registrare l’attività dei neuroni, con una buona risoluzione spazio-temporale, abbiamo usato l’elettroencefalografia, con moltissimi elettrodi sulla superficie cerebrale.
L’indagine deve essere abbastanza densa spazialmente e temporalmente ben definita, perché dobbiamo misurare l’attività sui millisecondi.
Ebbene, quando bussiamo sull’area cerebrale, se il sistema è integrato risponde tutto. E questa è la prima cosa che verifichiamo. Ma non basta, il sistema deve essere anche differenziato, quindi deve rispondere tutto, ma in modo diversificato. Sostanzialmente la perturbazione deve produrre un’eco che è diffusa e ricca, diversificata, complessa, quindi qualcosa che va un po’ da tutte le parti ma ogni parte fa il suo spartito.
È come dare il la a un’orchestra: fai partire uno strumento, se il sistema funziona bene, ci sarà integrazione tra tutti gli elementi, per cui tutti partiranno a suonare. Se viene fuori una bella melodia, cioè tanti spartiti ben coordinati, allora vuol dire che c’è informazione integrata. Se risponde solo lo strumento che abbiamo stimolato, vuol dire che non c’è integrazione, vuol dire che le varie parti non si parlano; se rispondono tutti, ma lo fanno all’unisono, con lo stesso spartito, vuol dire che c’è integrazione, ma non informazione.
Ecco come misuriamo il bilancio, un modo abbastanza elegante, ma soprattutto efficace perché di fatto funziona bene.
In questo modo abbiamo verificato che quando il soggetto si addormenta, entra in un sonno profondo, perde coscienza, quello che succede è che si perde questo bilancio. A quel punto si ottiene o una risposta locale, risponde un solo strumento, o un boato che non ha nessuna ricchezza e nessuna complessità.
Lo stesso succede quando la coscienza viene abolita in anestesia o nel coma. In conclusione, quando vediamo complessità, cioè l’eco complessa, la sinfonia di una orchestra, sappiamo che il paziente è cosciente, anche se non ci dice nulla.
Qual è la fisiologia della coscienza?
Il cervello è un sistema fisico speciale perché, come dicevo prima, è complesso, è composto da elementi fisici estremamente diversificati tra loro. Pensa solo alle diverse aree corticali che abbiamo per la distinzione dei volti, dei colori, del movimento, e così via. Sono circuiti distinti, con specifiche connessioni, che però sono in grado di interagire. Quindi la chiave fisica della coscienza è la capacità di interagire in modo stretto e causale di elementi diversi. Non si può ridurre ad altro che a questo. Dopodiché non possiamo dire che la coscienza si basi su particolari tipi di neuroni o neurotrasmettitori, o che abbia bisogno della biologia per forza, potrebbe essere sviluppata anche su supporto non di carbonio, ma in silicio. La coscienza potrebbe realizzarsi anche al di fuori del nostro cervello, in altri sistemi biologici, o perfino al di fuori della biologia, in altri sistemi fisici. Questa almeno è la predizione teorica. Tuttavia, ciò che conta, è l’informazione che un sistema fisico può integrare come un tutt’uno al di sopra delle parti, una proprietà che per definizione non è riducibile. Che poi questo si verifichi in sistemi biologici, artificiali, di questo pianeta o di un altro, probabilmente non è rilevante.
Quali sono i vostri obiettivi di medio e lungo termine?
Una volta consolidato il legame tra informazione integrata (o la complessità, per come la possiamo misurare noi adesso) e coscienza,  quello che rimane da definire, da capire, è come mai questa complessità collassi, sparisca e riemerga, nel cervello, in modo reversibile quando ci addormentiamo e ci risvegliamo, ma anche quando uno si risveglia dal coma. Vorremmo capire meglio i meccanismi neurali che sono responsabili della perdita e del recupero della capacità di integrare informazioni.
Questo richiede studi più sofisticati, come quelli che stiamo facendo al Niguarda, dove attraverso delle registrazioni intracraniche andiamo a registrare più vicino ai neuroni, nel cervello umano, il sonno-veglia, cercando di capire cosa cambia e come i neuroni cessano di comunicare tra loro, e perché a un certo punto recuperano.
La triade storica con cui abbiamo interagito negli ultimi dieci anni producendo molti dei lavori importanti che abbiamo fatto, è situata tra Milano, Wisconsin e Liegi. C’è una squadra a Milano che si occupa degli aspetti sperimentali, di sviluppare le misure e di capire anche nei pazienti come le cose funzionino. Al Niguarda c’è una squadra eccezionale, di cui fa parte Lino Nobili, che fa esplorazioni dall’interno del cervello per curare l’epilessia, ma anche per studiare il sonno e in generale per capire come funziona il cervello. Devo dire che soprattutto a Milano ci sono realtà di assoluta eccellenza; non solo il Niguarda, ma anche il Don Gnocchi, dove opera Guya Devalle, una persona eccezionale con i pazienti e di grande valore scientifico. Poi a Monza c’è il professor Giuseppe Citerio, con cui abbiamo un’eccellente collaborazione.
Poi c’è una controparte fondamentale teorica, e anche sperimentale, nel Wisconsin, dove c’è Tononi; abbiamo una stretta collaborazione con l’Università di Liegi, dove c’è il Coma Science Group, guidato da Steven Laureys, un centro di riferimento europeo. Infine, da un paio d’anni partecipiamo, come Università, allo "Human Brain Project”, un importante progetto europeo per la mappatura del cervello.
Per tornare alla domanda, il nostro obiettivo principale oggi è quello di studiare il meccanismo del recupero e della perdita di coscienza, con l’ambizione di sviluppare, un giorno, nuove strategie terapeutiche per promuovere il recupero della complessità dopo lesioni cerebrali. Teniamo presente che oggi, grazie alla medicina, sopravvivono sempre più persone con lesioni cerebrali importanti.
Questa nuova teoria della coscienza ha un impatto anche sulla nostra cultura, su come ci percepiamo...
Sì, la teoria dell’informazione integrata ha ricadute fondamentali e non troppo remote. La prima ricaduta è una valorizzazione dell’esperienza in quanto tale, rispetto all’azione. Noi abbiamo sempre fatto coincidere la presenza di coscienza con l’azione. Se voglio sapere se sei cosciente o meno ti chiedo di muoverti; se ti muovi, deduco che sei cosciente, se non ti muovi inferisco che tu sei incosciente. Abbiamo sempre misurato la coscienza, cercando i correlati neurali, chiedendo, per esempio: "Hai visto questa cosa?”. E il paziente doveva rispondere: "Sì, l’ho vista”.
Insomma, misuravamo il correlato del fare. Ci sono correnti di pensiero molto influenti che sostanzialmente si possono sintetizzare col nome "funzionalismo”. Secondo il funzionalismo, la coscienza coincide col fare. Col rapporto input-output. Se tu hai comportamenti complessi e fai cose complesse, allora sei cosciente. Se no, no.
Questo concetto è particolarmente rilevante perché riguarda il problema dello sviluppo dell’intelligenza artificiale. Noi presto potremo costruire computer, robot che fanno quello che facciamo noi, magari lo fanno pure meglio: analizzano i big data, fanno previsioni che noi non sappiamo fare, agiscono più velocemente di noi e in modo più efficiente. Ricevono input e danno output. Basta vedere com’è gestita l’economia, le previsioni meteo, ecc. Ci affidiamo sempre di più a queste macchine, il cui segreto però non è l’integrazione, bensì la velocità. Sono circuiti segregati molto rapidi, con dei software molto efficienti che operano elaborando tantissime informazioni. Parliamo di oggetti che ci appaiono unitari, che simulano la coscienza, ma in realtà non ce l’hanno. Potremmo dire che sono ciechi, da questo punto di vista.
Grazie a queste macchine, molti problemi saranno risolti e molte cose potranno essere predette con grande efficacia e velocità, ma potrebbe essere un mondo che si svuota della coscienza, o meglio, dove la coscienza gioca un ruolo sempre minore.
L’implicazione teorica fondamentale è che dobbiamo valorizzare l’esperienza in quanto tale, cioè la capacità di integrare l’informazione. Si tratta di capire quanto questa caratteristica sia rara e preziosa rispetto alla capacità di agire, rispetto al funzionalismo. È l’esperienza versus la funzione, l’essere rispetto al fare. Questa è una teoria che celebra l’essere. Celebra l’esperienza, parte dall’esperienza e torna all’esperienza.
Io penso che il contributo fondamentale di questa teoria sia la dissociazione dal funzionalismo, cioè la coscienza esiste hic et nunc, anche se completamente disconnessa dall’ambiente, anche in un sogno; il sogno è coscienza, la coscienza esiste prima di tutto, non ha bisogno di agire per esistere, non ha bisogno di farsi vedere, non ha bisogno di cambiare il mondo per esistere. Esiste. E questo è il contribuito fondamentale, ed è particolarmente importante in un mondo che sta annegando nell’azione.
Il pensiero scientifico, dai suoi inizi, ha sempre fatto un percorso di specializzazione. Questo concetto di integrazione fa un po’ un cammino inverso...
Qui si tratta di mettere insieme le scienze, le discipline. Perché per la teoria dell’informazione integrata non è tanto una teoria sul cervello, è una teoria della fisica. È una teoria su ciò che esiste e secondo la teoria esiste prima di tutto la coscienza, che è irriducibile, ed esiste come proprietà primaria del mondo fisico. Incluso il cervello. In questo senso è una teoria unificante.
Un giorno la teoria dell’informazione integrata potrebbe davvero diventare una teoria su ciò che esiste. Contemporaneamente scopriamo che anche la coscienza è tutto sommato una cosa fisica che può essere addirittura misurata.
Attenzione, misurare non vuol dire ridurre. Nella teoria dell’informazione integrata, misurare significa esprimere l’irriducibilità con un numero, non vuol dire ridurre la coscienza, anzi, vuol dire celebrarne l’irriducibilità. È una teoria antiriduzionista.
La teoria dice: quello che esiste è la coscienza. Se vogliamo, quello che esiste è l’anima. Poi andiamo a cercare tracce di questa "anima” nel mondo fisico. Perché io so che esiste la mia, ma non so nulla di quella di un paziente o di un animale. Se la voglio vedere, devo trovarne tracce nel mondo fisico. Per fare questo ci vuole una misura.
La soggettività diventa un oggetto fisico studiabile. Osservatore e osservato sono la stessa persona...
Questa è una caratteristica della coscienza in generale. Quello che è peculiare della teoria è che si parte dall’osservatore per andare al mondo per poi tornare all’osservatore o fare inferenze su dove ci potrebbe essere un altro osservatore.
Per quanto riguarda il fatto che la nostra esperienza non sopravvive al mondo fisico, o all’incepparsi del cervello fisico, la teoria dice: sì, ma non ti devi preoccupare della morte, così come non ti devi preoccupare di essere completamente diverso da quando avevi tre anni.
Dal punto di vista dell’informazione integrata, tu sei già morto mille volte. Verosimilmente il mio cervello di oggi è strutturalmente più simile al tuo che al mio quando avevo otto anni. Tu hai l’illusione di essere te stesso, perché ricostruisci continuamente la tua biografia, ma se io ti privo dei sistemi cognitivi che tengono il filo della tua biografia, tu in ogni istante sei una persona diversa, e sei più uguale a un altro che a te stesso nel passato. Quindi sei già morto. Ma sei sempre vivo.
In che senso dite che il cervello è la cosa più grande dell’universo?
Se uno dovesse chiedersi cos’ha di speciale il cervello rispetto agli altri oggetti che esistono, la teoria dice una cosa fondamentale, macroscopica, cioè che, tanto per cominciare, se noi applichiamo rigorosamente la misura teorica, anche mentalmente, a diversi oggetti, ci accorgiamo che la maggior parte di ciò che esiste e che ci sembra unitario in realtà non lo è.
Ci sono diversi esempi. L’esempio più bello è dentro il cranio: il cervelletto. Noi abbiamo cento miliardi di neuroni in totale, la maggior parte dei quali (ottanta miliardi) sono nel cervelletto. Il paradosso del cervelletto è che lo si può rimuovere chirurgicamente, e la coscienza del paziente non cambia di una virgola. Il paziente rimane cosciente. Com’è possibile? La risposta della teoria è molto interessante e illuminante, anche sul piano ontologico. Se andiamo a misurare l’"orchestra” del cervelletto, scopriremo che è composta di strumenti, o circuiti, che tra loro non si ascoltano e non si parlano, perché non costituiscono un’unità, non sono uniti tra loro, quindi non hanno alcuna possibilità di interazione, sono completamente segregati. Ecco, noi consideriamo il cervelletto una cosa, ma in realtà questo è un errore ontologico: il cervelletto infatti non è un unico oggetto con una quantità straordinaria di informazioni a disposizione; è piuttosto la collezione di miriadi di piccole cose che producono pochi bit di informazione, come delle piccole fotocellule, dei circuitini.
Ebbene, se andassimo ad applicare lo stesso principio a diverse strutture, come i computer, ma anche i pianeti, le galassie, ecc., da un punto di vista dell’integrazione dell’informazione, dell’unitarietà, tutti questi oggetti si disgregherebbero in polvere.
Tutti, tranne uno, probabilmente, che è il sistema talamo-corticale, cioè la corteccia e il talamo, che sono una parte non maggioritaria di quello che abbiamo dentro il cranio ma costituiscono davvero un tutt’uno. Dunque, se andiamo ad applicare la misura giusta, se usiamo il cannocchiale giusto, vediamo che tutto si disgrega tranne il cervello. Pertanto quella è la cosa più grande che esista!
(a cura di Fausto Fabbri)
Un nuovo metodo per misurare la coscienza
Il nuovo metodo di misura è direttamente ispirato da un principio fondamentale delle neuroscienze teoriche: la coscienza dipende dalla capacità del cervello di generare schemi di attività complessa. Per misurare questa capacità abbiamo messo a punto un sistema integrato costituito da stimolazione magnetica transcranica (Tms), un sistema di navigazione (Nav) ed elettroencefalografia ad alta densità (Eeg). Utilizzando la Tms e il sistema di navigazione, stimoliamo direttamente la corteccia cerebrale mentre con l’Eeg misuriamo la risposta elettrica prodotta dall’intero cervello. L’idea è molto semplice e ricorda il gesto istintivo di bussare con le nocche sulla superficie di un oggetto che non conosciamo per comprenderne la struttura interna. La differenza è che in questo caso registriamo l’eco elettrico (Eeg) prodotto del cervello in risposta ad una perturbazione magnetica (Tms) e ne misuriamo la complessità. Per fare questo comprimiamo la risposta elettrica cerebrale impiegando gli stessi algoritmi che si utilizzano normalmente per zippare i file sul nostro computer: più la risposta è complessa, meno sarà comprimibile. In questo modo, otteniamo un numero che esprime la capacità di un cervello individuale di generare attività complesse. Nel corso di un lungo lavoro di validazione abbiamo dimostrato che tutte le volte che un soggetto di controllo è cosciente (sia che sia sveglio, che sogni o che sia in uno stato allucinatorio) la complessità è elevata e che tutte le volte che un soggetto di controllo è incosciente (sonno senza sogni o anestesia) la complessità è ridotta. A questo punto abbiamo applicato la misura a pazienti che emergevano dal coma ma rimanevano, dal punto di vista comportamentale, in uno stato di non-responsività (stato vegetativo): in circa il 20% dei pazienti la misura a dimostrato la presenza di livelli di complessità compatibili con la presenza di coscienza. Questi pazienti ad alta complessità sono da ritenersi coscienti benché disconnessi dall’ambiente esterno (coscienza nascosta), hanno prognosi migliore e vanno incanalati verso percorsi intensivi per il recupero della comunicazione con il mondo esterno.