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Anestesia, un modello computerizzato per capire cosa succede quando il cervello "si spegne"

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È una procedura diffusissima da più di un secolo ma la scienza ne sa ancora pochissimo: un team di ricercatori americani sta cercando di svelare i segreti della nostra mente durante il sonno indotto, attraverso una simulazione che riproduce ciò che accade quando svanisce la coscienza È una procedura diffusissima da più di un secolo ma la scienza ne sa ancora pochissimo: un team di ricercatori americani sta cercando di svelare i segreti della nostra mente durante il sonno indotto, attraverso una simulazione che riproduce ciò che accade quando svanisce la coscienza

La utilizziamo ormai da più di un secolo, eppure gli scienziati non sanno ancora precisamente come, o perché, funzioni a livello cerebrale. Parliamo dell'anestesia generale, una procedura fondamentale per la medicina, che permette di "spegnere" temporaneamente il cervello per portare a termine un'operazione chirurgica o altri tipi di pratiche invasive.

Come dicevamo, comprendere cosa succede esattamente quando si introduce un farmaco anestetico non è facile, perché si scivola nel campo, ancora largamente sconosciuto, dei rapporti che intercorrono tra elementi fisici (come impulsi nervosi, neuroni e sinapsi) ed esperienze in larga parte soggettive come la coscienza e lo stato di veglia. Per cercare di risolvere questo mistero, un team di ricercatori di Pittsburgh ha realizzato un modello computerizzato pensato per simulare quello che accade nel cervello umano durante l'anestesia. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Physical Review Letters.

Il modello realizzato dai ricercatori americani è basato su una serie di nodi, ciascuno dei quali rappresenta neuroni o parti del cervello in rapporto reciproco all'interno di una rete neurale. L'ipotesi su cui si basa lo studio è infatti che l'anestesia sia dovuta a un cambiamento repentino dell'intero meccanismo che regola le comunicazioni tra le diverse parti del cervello: quando le comunicazioni si interrompono sopravviene l'anestesia, quando vengono ripristinate si torna alla coscienza.

Il modello è stato quindi tarato per produrre pattern di comunicazione tra i nodi che ricordassero le onde cerebrali umane che si registrano con un encefalogramma: onde alfa che caratterizzano gli stadi di veglia, e onde delta prodotte invece durante il sonno profondo. I ricercatori hanno quindi variato progressivamente la probabilità che ciascun nodo interpretasse e trasmettesse informazioni da e verso altri elementi della rete neurale, fino a raggiungere il punto in cui l'intero network smetteva di comunicare efficacemente, equivalente (secondo la loro ipotesi) all'inizio dell'anestesia in un cervello.

Analizzando la distribuzione delle informazioni all'interno della rete, i ricercatori hanno quindi scoperto che i segnali prodotti dal modello risultavano pressoché identici a quelli delle onde cerebrali registrate nel cervello dei pazienti che entrano in anestesia. Anche invertendo il processo, il progressivo ripristino delle comunicazioni tra nodi ha prodotto segnali estremamente simili alle onde registrate nel cervello durante il ripristino della coscienza al termine di un'anestesia.

I risultati, spiegano i ricercatori, non rappresentano necessariamente una spiegazione di cosa accada effettivamente nel cervello durante l'anestesia. Potrebbero però offrire un ottimo punto di partenza per studiare più approfonditamente questi meccanismi, e giungere forse un giorno a comprendere in che modo il cervello generi quel fenomeno soggettivo che noi definiamo coscienza.

Fonte: La Repubblica - Foto: Wired

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