Coscienza e tecniche di indagine del cervello

Le tecniche di indagine del cervello consentono di osservare come cambia l’attività cerebrale quando ci addormentiamo, veniamo anestetizzati o subiamo una lesione. Permettono così di avvicinarsi a una questione che attraversa da secoli la riflessione filosofica: il rapporto fra i processi fisici del nostro organismo e l’esperienza soggettiva.

Quello che registriamo rimane, tuttavia, un processo osservato dall’esterno. L’esperienza di vedere un colore, provare dolore o ricordare una persona appartiene a chi la vive. Individuare le condizioni cerebrali che la accompagnano ci aiuta a comprenderla, lasciando aperta la domanda sulla sua natura.

Su questo rapporto mi sono soffermato in una relazione preparata per il Laboratorio di filosofia sperimentale dell’Università degli Studi di Milano. Tre studi, discussi durante le lezioni di Sara Parmigiani e Andrea Pigorini, mi hanno offerto alcuni spunti sui quali vorrei tornare.

Una delle idee che orientano queste ricerche, sviluppata nella teoria dell’informazione integrata di Giulio Tononi, è che la coscienza sia legata alla compresenza di due caratteristiche: integrazione e differenziazione. In termini molto semplificati, il sistema deve poter generare stati diversi e, contemporaneamente, collegare le proprie attività in un insieme. La ricchezza delle differenze e l’unità dell’esperienza diventano così due aspetti da considerare insieme.

Dal cervello sveglio al cervello addormentato

Il primo studio confronta la risposta cerebrale durante la veglia e il sonno non-REM. La tecnica utilizzata combina la stimolazione magnetica transcranica, o TMS, con l’elettroencefalografia: si stimola una zona della corteccia e si registra come la risposta si sviluppa nel tempo e si trasmette alle altre aree.

Durante la veglia, la stimolazione produce una sequenza articolata di risposte che coinvolge regioni collegate. Nelle condizioni di sonno non-REM esaminate, invece, la risposta iniziale può essere persino più intensa, ma rimane circoscritta e si esaurisce rapidamente. Il dato suggerisce che il venir meno dell’esperienza cosciente in alcune fasi del sonno sia associato a una riduzione della capacità delle aree corticali di influenzarsi reciprocamente.

Il sonno, naturalmente, non coincide sempre con l’assenza di esperienza: il sogno basta a ricordarcelo. Occorre quindi riferire questi risultati alle condizioni studiate, evitando di estenderli indistintamente a tutto ciò che accade quando dormiamo.

L’anestesia e la complessità della risposta

Il secondo studio confronta le risposte alla stessa tecnica di stimolazione sotto diversi anestetici. Con il propofol, la risposta rimane prevalentemente locale; con lo xenon, si diffonde più ampiamente, ma assume una forma uniforme e stereotipata. In entrambi i casi la complessità diminuisce e, al risveglio, i partecipanti non riferiscono esperienze coscienti.

Il confronto con la ketamina è particolarmente interessante: pur non rispondendo all’ambiente, i soggetti conservano risposte cerebrali complesse e, al risveglio, raccontano esperienze oniriche vivide. L’assenza di una risposta osservabile, dunque, può accompagnarsi alla persistenza di un’esperienza soggettiva. Anche l’estensione dell’attività cerebrale, da sola, non basta a descrivere ciò che sta accadendo: conta il modo in cui quell’attività si organizza.

Dinamiche simili al sonno in una persona sveglia

Il terzo studio parte da una procedura terapeutica impiegata in pazienti con epilessia: la termoablazione a radiofrequenza, che produce una lesione molto circoscritta. Gli elettrodi intracerebrali consentono di confrontare l’attività registrata prima e dopo l’intervento, oltre che durante il sonno.

Dopo la lesione compaiono onde lente simili a quelle osservate negli stessi pazienti mentre dormono. Queste dinamiche interessano soprattutto le aree vicine alla lesione, ma possono propagarsi anche a regioni collegate, mentre i soggetti sono svegli.

Trovo questo risultato particolarmente interessante. Mostra che la veglia dell’individuo può coesistere con condizioni locali simili a quelle del sonno. Non dimostra che la coscienza sia composta da unità separabili, ma invita a distinguere l’unità della nostra esperienza dall’uniformità dei processi cerebrali.

L’ipotesi che mi interessa è che quell’unità possa risultare dall’integrazione dinamica di processi distinti. Ciò che viviamo come un’esperienza complessiva potrebbe dipendere dal modo in cui attività differenti continuano a coordinarsi, conservando ciascuna il proprio contributo.

Un’analogia con la vita

Da qui nasce una riflessione più personale.

Un organismo vivente mantiene la propria organizzazione attraverso un continuo scambio di materia ed energia con l’ambiente. Questo mantenimento locale dell’ordine, spesso richiamato attraverso il concetto di neghentropia, è compatibile con l’aumento complessivo dell’entropia: l’organismo è un sistema aperto, che produce ed esporta entropia.

La sua continuità dipende dunque da processi incessanti. Anche quando ci appare stabile, un organismo continua a trasformarsi.

Mi domando se qualcosa di almeno analogamente descrivibile possa valere per la coscienza, sul piano dell’organizzazione dell’esperienza. Nel cervello si svolgono molteplici elaborazioni, alimentate da stimoli interni ed esterni. Eppure, normalmente, questa pluralità viene vissuta entro un’esperienza sostanzialmente unitaria, nella quale un suono, un’immagine e un ricordo mantengono le proprie differenze.

Il punto mi sembra proprio questo: preservare la ricchezza delle differenze e, insieme, la loro integrazione. Un’attività interamente uniforme perderebbe quella varietà che gli esperimenti indicano come rilevante.

L’analogia riguarda la continua ricostituzione di un’organizzazione. Nella vita, quella dell’organismo; nella coscienza, quella dell’esperienza. Resta un confronto sul quale riflettere: non attribuisce alla coscienza una proprietà neghentropica in senso fisico, né identifica l’entropia termodinamica con quella dell’informazione.

Mi interessa la possibilità che l’unità del nostro vissuto sia qualcosa che viene continuamente ricostituito attraverso il cambiamento dei processi che la rendono possibile.