Stato vegetativo, ecco come i neuroni «spengono» la coscienza

Lo stato vegetativo è una condizione che spaventa. Spesso si presenta in conseguenza al coma ma la sorta di veglia a cui assiste l’individuo è caratterizzata da una mancata consapevolezza di sé e dell’ambiente circostante. In pratica è come se qualcuno avesse deciso di disattivare la coscienza e avesse reso la persona colpita molto simile a un robot. Ma per la prima volta alcuni scienziati italiani sono riusciti a scoprire cosa avviene nel nostro cervello. Ecco i risultati appena pubblicati su Nature Communications.

Un enigma per la scienza
Uno studio condotto dall’Università Statale di Milano – in collaborazione con la Fondazione don Gnocchi – è riuscito a individuare i meccanismi alla base della perdita della coscienza durante uno stato vegetativo. Tale stato si verifica generalmente in seguito a gravi lesioni cerebrali e da sempre ha rappresentato un grande enigma per la scienza. Durante lo stato vegetativo, infatti, il paziente non è più in coma ma sveglio, ha gli occhi aperti ma la sua coscienza sembra essere spenta. E tutto questo si verifica nonostante ampie regioni di corteccia cerebrale siano intatte e attive a livello elettrico e metabolico.

Cosa accade al nostro cervello?
La mancanza di coscienza sembra essere dovuta dal fatto che alcune isole cerebrali risultano incapaci a interagire con le altre regioni corticali. Quando manca questo genere di comunicazione la coscienza sembra sparire come una bolla di sapone. A suggerirlo è stato uno studio condotto nel 2016 e coordinato dal professor Marcello Massimini presso il Dipartimento di Scienze Biologiche e Cliniche «L. Sacco» dell’Università Statale di Milano. Esperto che da anni si occupa delle basi neurofisiologiche degli stati alterati di coscienza. Tutto ciò era stato dimostrato grazie al fatto che quando si perturba il cervello mediante una stimolazione esterna, si ottiene una risposta elettrica semplice, indice appunto di mancanza di interazioni tra le aree cerebrali.

Perché non interagisce
La domanda che però si sono posti gli scienziati è per quale motivo anche se lo stato cerebrale è attivo e reattivo non riesce a sostenere risposte complesse in presenza di stimolazione. A questo quesito sono riusciti a rispondere gli scienziati della Statale di Milano coordinati da Mario Rosanova e Matteo Fecchio: il problema sempre essere dovuto alla tendenza patologica dei circuiti corticali. Questi ultimi collassano in un breve periodo di silenzio neuronale ogni volta che ricevono un segnale dall’esterno o vengono perturbati. 

Offe-Periods
Il silenzio neuronale, innescato dallo stimolo esterno, viene chiamato OFF-PERIODS e si osserva anche durante il sonno profondo di un soggetto sano. Durante gli OFF-Periods vengono bloccate le riverberazioni locali necessarie all’elaborazione di qualunque segnale in ingresso. Ma non solo: si fermano anche le interazioni complesse tra le aree corticali distanti tra di loro, necessarie perché si generi coscienza.

Il recupero della coscienza
D’altro canto lo studio ha anche dimostrato che non appena gli OFF-Periods scompaiono le interazioni complesse tornano nella normalità ed è così che il paziente esce completamente dallo stato vegetativo. «La nostra scoperta ha rilevanza oltre che per l’avanzamento della nostra comprensione delle alterazioni della coscienza, anche per gli aspetti clinici che coinvolge, poiché mette in relazione eventi locali potenzialmente reversibili come gli OFF-periods con dinamiche cerebrali globali, fondamentali nel determinare la perdita e il recupero di coscienza in seguito a lesioni cerebrali», concludono gli scienziati. Lo studio è stato reso possibile grazie al sostegno di Human Brain Project (UE) e di Grant Giovani Ricercatori del Ministero della Salute, con il contributo di Swiss National Science Foundation e di Fondazione Europea di Ricerca Biomedica.

Fonti scientifiche

[1] Sleep-like cortical OFF-periods disrupt causality and complexity in the brain of unresponsive wakefulness syndrome patients - M. Rosanova, M. Fecchio, S. Casarotto, S. Sarasso, A. G. Casali, A. Pigorini, A. Comanducci, F. Seregni, G. Devalle, G. Citerio, O. Bodart, M. Boly, O. Gosseries, S. Laureys & M. Massimini -  Nature Communication.