Consapevolezza: lo studio Brain Breakthrough mostra la speranza per i pazienti incoscienti

La coscienza umana, la lente attraverso cui viviamo la vita, è una cosa difficile da definire nel cervello - specialmente nelle persone che hanno subito traumi cerebrali e non può dirci che il loro cervello sta ancora eseguendo quella funzione essenziale.

Nuova ricerca pubblicata mercoledì a Progressi scientifici fa un grande passo in avanti nell'identificazione dei modelli cerebrali che fungono da indizi per stabilire se qualcuno possa ancora sperimentare la coscienza, anche se non possono dircelo da soli.

Gli scienziati sperano che, identificando questi modelli cerebrali, un giorno possano essere in grado di aiutare i pazienti che non rispondono a riprendere conoscenza.

Questo articolo, scritto in primo luogo dal neuroscienziato cognitivo e clinico Athena Demertzi, Ph.D., si basa su teorie esistenti su come il cervello produce coscienza. La coscienza, a un certo livello, sembra essere associata a connettività cerebrale. Quando siamo incoscienti, studi precedenti indicano che le regioni del cervello si rivolgono verso l'interno, diminuendo gli sforzi di comunicazione con altre regioni lontane. Quando inciampiamo nell'LSD, il cervello produce diversi tipi di connettività, inviando molti segnali tra le regioni, un fenomeno che alcuni spiegano come "coscienza alterata".

Ma durante la coscienza semplice e sobria, il cervello invia costantemente segnali tra le regioni del cervello e crea un'esperienza di vita che è molto più grande della somma delle sue parti.

Questo documento identifica modelli distinti dell'attività cerebrale associati alla coscienza, che può aiutare a illuminare quando i pazienti che non rispondono stanno effettivamente passando da stati consci a stati inconsci:

"Lavorando con le famiglie e gli assistenti dei pazienti in tutti questi anni mi rendo conto che c'è una costante richiesta di informazioni su ciò che sta accadendo con il loro amato", dice Demertzi. Inverso. "Considero la rilevanza clinica delle nostre attuali scoperte promettendo di fornire informazioni sullo stato di coscienza nei pazienti, ma trovo che meritino ulteriori convalide prima di utilizzarle come biomarker clinico".

Lavorando presso l'Università di Liegi in Belgio, Demertzi ha iniziato le sue indagini prendendo immagini fMRI da 159 persone, inclusi individui sani, persone sotto anestesia e pazienti con sindrome da insonnia non responsiva - uno stato vegetativo in cui gli occhi di qualcuno sono aperti, ma non mostrano segni di consapevolezza. Demertzi ha analizzato l'attività e la connessione di 42 diverse regioni del cervello per illuminare i modelli. Nel complesso, ha identificato quattro modelli diversi, ma ha trovato che due sembrano essere i più utili per determinare la coscienza.

Il primo di questi è il modello uno, che descrive come "il modello più complesso in termini di ricchezza nel modo in cui le regioni comunicano tra loro". Il modello uno, spiega, è indicativo di coscienza in cervelli sani. L'altro modello che ha notato era il pattern four, un modello di "bassa coerenza", il che significa che le 42 regioni che stava monitorando non stavano comunicando molto bene. Il modello quattro, suggerisce, indicava lo stato di incoscienza (era comune nelle persone sotto anestesia) - che si adatta bene ai risultati precedenti.

La parte nuova dello studio di Demertzi è che ha notato che alcuni pazienti che non rispondono tendono a passare dal modello non responsivo quattro a quello altamente reattivo, anche per il più breve dei secondi.

"Ciò che il nostro studio indica è che i pazienti che non rispondono, sebbene mostrino prevalentemente il pattern a bassa coerenza 4 dal quale raramente escono, hanno anche esempi del pattern complesso 1", spiega. "Ci chiediamo quindi se un giorno saremo in grado di individuare queste configurazioni momentanee del cervello in tempo, quindi le nostre scelte per gli interventi sono mirate in modi più specifici, stimolando e quindi preservando questi stati di configurazione del cervello".

In breve, vede quel momento in cui il cervello di qualcuno cambia marcia dal modello non responsivo quattro al modello potenzialmente sano come un'opportunità unica e importante. Se i medici possono intervenire in quel momento, spera che potremmo essere in grado di aiutare i pazienti in uno stato non responsivo resisti a quel modello di attività cerebrale che è associato con la coscienza.

Demertzi ammette che sarà davvero difficile dire se ciò possa effettivamente aiutarli a tornare pienamente a uno stato di veglia e di coinvolgimento. Aggiunge anche che alcune famiglie che stanno cercando di decidere come procedere con i propri cari in questi stati potrebbero interpretare le sue scoperte in modo diverso. "Alcune famiglie potrebbero considerare la 'presenza di coscienza' piena di speranza e intensificheranno gli sforzi per ripristinarla", aggiunge. "Mentre altri potrebbero trovarlo come uno stato gravemente compromesso in modo che la vita non valga la pena di essere vissuta."

In entrambi i casi, questo studio fornisce una base che altri potrebbero essere in grado di sviluppare nella ricerca per il ripristino permanente coscienza a coloro che l'hanno perso.

Astratto:

Adottando la struttura delle dinamiche cerebrali come pietra angolare della coscienza umana, abbiamo determinato se la coordinazione dinamica del segnale fornisca modelli specifici e generalizzabili relativi agli stati consci e inconsci dopo il danno cerebrale. Un modello dinamico di segnali coordinati e anticoordinati di risonanza magnetica funzionale caratterizzava individui sani e pazienti minimamente coscienti. Il cervello di pazienti non responsivi ha mostrato principalmente un pattern di bassa coerenza della fase interarea mediata principalmente dalla connettività strutturale, e aveva minori possibilità di transizione tra i pattern. Lo schema complesso è stato ulteriormente corroborato in pazienti con cognizione nascosta, che potevano svolgere compiti di immaginazione mentale di neuroimaging, convalidando l'implicazione di questo modello nella coscienza. L'anestesia aumentava la probabilità che il modello meno complesso raggiungesse livelli uguali, convalidando la sua implicazione nell'incoscienza. I nostri risultati stabiliscono che la coscienza si basa sulla capacità del cervello di sostenere dinamiche cerebrali ricche e aprire la strada alla determinazione di impronte digitali specifiche e generalizzabili di stati consci e inconsci.