Ricerche

Nessuno sa che cosa collega la consapevolezza - lo stato di coscienza - con il suo contenuto, vale a dire i pensieri e le esperienze. Ora dei ricercatori propongono una soluzione elegante, un collegamento letterale e strutturale: ‘circuiti di contenuto’ all'interno della corteccia sono collegati a 'circuiti di commutazione’ che allocano la consapevolezza tramite cellule corticali chiamate 'neuroni L5p'.

Scrivendo in Frontiers in Systems Neuroscience, il gruppo offre evidenze e avvertimenti. La loro sfida agli sperimentalisti: se la coscienza richiede neuroni L5p, tutta l'attività del cervello senza di loro deve essere inconscia.

Stato o contenuto della coscienza

La maggior parte dei neuroscienziati che inseguono i meccanismi neurali della coscienza si concentrano sui suoi contenuti, misurando i cambiamenti nel cervello quando esso pensa a una cosa particolare: un odore, un ricordo, un'emozione. Piuttosto separati, altri studiano come il cervello si comporta durante stati di coscienza differenti, come lo stato di veglia vigile, il sogno, il sonno profondo o l'anestesia.

La maggior parte di loro concorda che i due sono indivisibili: non si può pensare o sentire o sperimentare qualcosa senza rendersene conto, nè essere a conoscenza del nulla. Ma a causa di un approccio diviso, “nessuno sa come e perché il contenuto e lo stato di coscienza sono accoppiati così strettamente”, dice il Dott. Jaan Aru, neuroscienziato dell'Università Humboldt di Berlino, primo autore della nuova teoria.

Circuiti separati

Il divario creato tra stato e contenuto della coscienza è anatomico. Si ritiene che il nostro stato di coscienza dipenda dall'attività dei circuiti cosiddetti 'talamo-corticali'.

Questi sono connessioni tra neuroni della corteccia e neuroni del talamo, un centro di collegamento grande come il pollice situato nel centro del cervello, che controlla l'afflusso di informazioni dai sensi (tranne l'odore). Si ritiene che i circuiti talamo-corticali siano il bersaglio dell'anestesia generale, e i danni a questi neuroni, a causa di tumori o ictus, si traducono spesso in coma.

Al contrario, studi di scansione funzionale del cervello hanno localizzato i contenuti della coscienza principalmente all'interno della corteccia, nei circuiti 'cortico-corticali'.

L'anello mancante?

Aru e colleghi ritengono che i neuroni L5p siano lì unicamente per colmare il divario. “I circuiti talamo-corticali e cortico-corticali si intersecano tramite i neuroni L5p”, spiega Aru. “Studi che hanno tracciato queste cellule al microscopio suggeriscono che esse partecipano a entrambi i circuiti, scambiando collegamenti sia con il talamo che con la corteccia”.

Studi funzionali del cervello suggeriscono che queste cellule possono infatti accoppiare stato e contenuti della coscienza. La scansione cerebrale a livello cellulare nei topi dimostra che i neuroni L5p rispondono a uno stimolo sensoriale (soffio d'aria alla gamba); che questa risposta aumenta quando l'animale è sveglio; e che è di gran lunga più forte quando l'animale reagisce allo stimolo (muove la gamba).

“Non possiamo sapere che cosa sta pensando il topo”, ammette Aru. “Ma se assumiamo che reagisce solo quando è cosciente dello stimolo, allora questo studio dimostra l'interazione tra lo stato [veglia] e il contenuto [esperienza sensoriale] della coscienza nei neuroni L5p”.

L'assunto è coerente con uno studio simile nei topi. Questo è andato oltre, mostrando che l'attivazione diretta dei neuroni L5p sensibili allo stimolo (per esempio con farmaci) induce l'animale a reagire a uno stimolo sensoriale debole, e a volte senza alcuno stimolo. “È come se il topo sperimenti uno stimolo illusorio; come se la stimolazione dei L5p crei coscienza“, aggiunge Aru.

Testare la teoria

La teoria è una prima iterazione che deve essere affinata, sottolinea Aru. “Il nostro obiettivo è convincere gli altri che il futuro lavoro sui meccanismi della coscienza dovrebbe puntare specificamente i neuroni L5p”.

Tuttavia, questa disposizione generale potrebbe spiegare alcune stranezze ben note della coscienza. Ad esempio, il ritardo di elaborazione di questo lungo centro di collegamento (dal circuito cortico-corticale al talamo-corticale e viceversa, tramite i neuroni L5p) potrebbe spiegare perché rapidi cambiamenti di stimoli spesso sfuggono alla percezione cosciente. (Pensiamo ai messaggi subliminali montati in video.)

Una caratteristica di questo fenomeno è il ‘mascheramento all'indietro’: quando due immagini sono presentate brevemente in rapida successione (50-100 ms), solo la seconda immagine viene percepita coscientemente. In questo caso, postula Aru “nel momento in cui lo stimolo completa il collegamento L5p-talamo-L5p, la seconda immagine ha preso il controllo sulla rappresentazione corticale precedente e ruba la scena presa dalla prima immagine”.

La teoria potrebbe anche aiutare a spiegare il motivo per cui di solito abbiamo poca comprensione consapevole in alcuni processi cerebrali, come pianificare il movimento o addirittura la sintassi.

“Tutta l'attività del cervello che non coinvolge (sufficientemente) i neuroni L5p rimane inconscia”, pronostica Aru. Qui sta la chiave per testare questa teoria emozionante.