IL PROBLEMA DELLA COSCIENZA NELLA SINDROME DA DISCONNESSIONE INTEREMISFERICA

INTRODUZIONE
CAPITOLO PRIMO
La disconnessione interemisferica
1.1. La disconessione intermisferica: considerazioni di carattere generale
1.2. Patogenesi e meccanismi correlati:
1.3. Manifestazione clinica e decorso della malattia
CAPITOLO SECONDO
I meccanismi cerebrali e i processi alla base della coscienza
2.1. Mente e coscienza: analisi dei meccanismi biologici alla base del
comportamento
2.2. Esperienza cosciente e attività neuronale: le ipotesi sulle origini della coscienza individuale
2.3. Specializzazione emisferica e comportamento: i riflessi sulla coscienza e sulla soggettività

CAPITOLO TERZO
Split brain e coscienza: rassegna di alcuni casi di studio
3.1. La coscienza e il cervello diviso: il problema della doppia personalitàv
3.2. Studi condotti sui pazienti affetti dalla sindrome da disconnessione interemisferica: analisi della specificità funzionale dei centri e delle connessioni nervose e il ruolo delle commessure cerebrali.
3.3. casi di elipessia e sezione terapeutica delle commesure cerebrali
CONCLUSIONE
Bibliografia

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CAPITOLO SECONDO I meccanismi e i processi alla base della coscienza

1.1 Gli emisferi cerebrali: un modello di “coppia di opposti” Le due cortecce cerebrali sono interconnesse attraverso il più grande sistema fibroso del cervello, il corpo calloso. Negli esseri umani questo fascio di materia bianca comprende più di 200 milioni di assoni. Molte delle fibre callosali collegano fra loro le aree omotopiche, cioè le aree che occupano posizioni corrispondenti nei due emisferi. Per esempio, le regioni nella corteccia prefrontale sinistra proiettano alle regioni omotopiche nella corteccia prefrontale destra. Questo pattern di connettività, mentre è valido per la maggioranza delle aree della corteccia associativa, non è sempre osservabile nelle cortecce sensoriali primarie. Delle fibre callosali provenienti dalla corteccia visiva, poche rappresentano le regioni più periferiche dello spazio, e rade e fibre callosali omotopiche nella corteccia motoria primaria e in quella somatosensoriale1.
Il ruolo funzionale delle fibre callosali è ancora poco chiaro. Alcuni ricercatori sottolineano che, nella corteccia visiva di associazione, i campi recettivi possono abbracciare entrambi i campi visivi. La comunicazione attraverso il corpo calloso fa sì che l'attività di queste cellule sia influenzata dall'informazione proveniente da entrambi i campi visivi.
Effettivamente le connessioni callosali potrebbero avere un ruolo nella sincronizzazione dell'attività oscillatoria dei neuroni corticali, mentre un oggetto attraversa questi campi recettivi. Altri ricercatori propendono per un'interpretazione più competitiva delle funzioni del corpo calloso. Posto che le fibre callosali siano inibitorie, allora potrebbero conferire a ciascun emisfero la possibilità di competere per il controllo dell'elaborazione corrente. Poniamo, per esempio, che vengano attivati molteplici movimenti, tutti finalizzati a uno stesso obiettivo; uno solo dei movimenti candidati sarebbe poi selezionato tramite il successivo processo di elaborazione dell'informazione. Le connessioni inibitorie attraverso il corpo calloso potrebbero contribuire a questa selezione.
Come dato generale, la specializzazione emisferica deve essere stata sia influenzata sia limitata dall'azione del calloso. Si può infatti prevedere che la comparsa di nuove aree corticali comporti un aumento del numero di connessioni attraverso il calloso (espansione), invece la mancanza di connessioni attraverso il calloso potrebbe avere facilitato la lateralizzazione; l’isolamento che ne risulta avrebbe promosso la divergenza fra le capacità funzionali di regioni omotopiche.
Poiché il corpo calloso è il principale tramite della commessure fra i due emisferi cerebrali, la resezione delle sue fibre è una ricca fonte di informazioni. Questo metodo è stato usato con particolare successo nei pionieristici studi animali condotti da Ronald Myers e Roger Sperry2 al California Institute of Technology, studi che hanno dimostrato l'importanza cruciale del corpo calloso per l'integrità della funzione corticale nel suo complesso. Myers e Sperry dimostrarono che l'apprendimento di una discriminazione visiva da parte di un emisfero non si trasferiva all'altro. Per esempio, questi ricercatori addestrarono dei gatti a scegliereuno stimolo «più» rispetto a uno stimolo «cerchio», che si alternavano a caso su due sportelli; operando la scelta corretta, potevano ricevere una ricompensa in cibo. La straordinaria scoperta di Myers e Sperry fu che, se tali distinzioni erano indirizzate a un solo emisfero cerebrale, dopo il taglio del corpo calloso e della commessura anteriore l’altro emisfero non le riconosceva. Questa importante ricerca gettò le basi per gli analoghi studi sugli esseri umani avviati da Sperry e Michael Gazzaniga negli anni '601. A differenza di quanto avviene con le lesioni, nel cervello diviso non vi è alcuna distruzione di tessuto corticale: l'unica alterazione è l'assenza di connessione fra i due emisferi.
Nei pazienti con cervello diviso non c'è bisogno di trarre inferenze funzionali sulle possibili alterazioni del comportamento in seguito all'eliminazione di aree corticali; piuttosto si ha la possibilità di osservare come opera ciascun emisfero in isolamento relativo. L'intervento chirurgico che porta al cervello diviso viene eseguito solo su pazienti che soffrono di una forma di epilessia refrattaria a qualsiasi trattamento.
Come sempre accade in neurochirurgia, si ricorre all'operazione soltanto quando tutti gli altri tipi di trattamento, per esempio la terapia farmacologica, non hanno avuto successo. Bisogna dire che l'operazione ha quasi sempre successo: di solito gli attacchi epilettici si attenuano immediatamente, anche in pazienti che prima dell'intervento erano soggetti fino a quindici attacchi al giorno. L'operazione permette a queste persone di riprendere una vita normale, senza che si manifestino effetti secondari evidenti.

Quando si valutano le prestazioni dei pazienti con cervello diviso, sono molti gli aspetti metodologici di cui occorre tenere conto. In primo luogo bisogna tenere presente che già prima dell'intervento questi pazienti non erano normali: tutti erano affetti da epilessia cronica. È quindi lecito chiedersi se, dopo l'intervento, essi possano essere un barometro attendibile della normale funzione emisferica. Parecchi pazienti hanno prestazioni abnormi nei test neuropsicologici, anomalie che possono arrivare persino al ritardo mentale, ma in alcuni i deficit cognitivi sono trascurabili ed è su questi pazienti che vengono condotti gli studi più approfonditi.


(a) Cervello umano visto dal piano sagittale mediano; il corpo calloso è un voluminoso tratto di fibre che viene reciso con un intervento neurochirurgico, nel tentativo di controllare forme di epilessia altrimenti non trattabili
In secondo luogo è importante considerare se la resezione delle connessioni transcorticali è stata completa, o se alcune fibre sono rimaste intatte. Nei primi studi, condotti in California, fu necessario basarsi sulle annotazioni del chirurgo per stabilire se la resezione fosse stata totale.

(b) MRI di un corpo calloso completamente sezionato, per cui non vi è più alcun trasferimento di informazioni tra i due emisferi cerebrali.

Negli ultimi anni, le tecniche di MRI1 e di mappatura cerebrale hanno messo a disposizione del ricercatori una rappresentazione più precisa dell'entità della resezione chirurgica; disporre di una documentazione precisa sull'entità della sezione è essenziale per poter definire l'esatta organizzazione della commessura cerebrale.

Negli ultimi trent’anni i metodi più usati per verificare le funzioni percettive e cognitive di ciascun emisfero sono cambiati ben poco. l ricercatori sfruttano principalmente la stimolazione visiva non solo per la preminenza di questa modalità sensoriale negli esseri umani, ma anche perché il sistema visivo è più strettamente lateralizzato di altri sistemi sensoriali, come quello uditivo oppure olfattivo. Si riesce a limitare la stimolazione visiva a un unico emisfero facendo apparire lo stimolo per pochissimi istanti, nell'uno o nell'altro campo visivo.
Prima della stimolazione si chiede al paziente di fissare un punto nello spazio; la breve durata dello stimolo è necessaria per evitare il verificarsi di movimenti oculari, con i quali le informazioni sarebbero reindirizzate verso l'emisfero che si desidera escludere.
l movimenti oculari durano all'incirca 200 ms perciò, se lo stimolo è presentato per un tempo più breve, si può essere praticamente certi della sua lateralizzazione. l recenti strumenti per la stabilizzazione dell'immagine – che si muovono in modo da corrispondere ai movimenti oculari del soggetto – consentono una forma di stimolazione più prolungata e più naturale. Questa innovazione tecnica ha aperto la strada a nuove scoperte sugli aspetti neurologici e psicologici della sconnessione degli emisferi2.
l rapporti sui primi pazienti californiani sottoposti alla resezione del corpo calloso presero in esame alcuni aspetti fondamentali, riguardanti sia le proprietà psicologiche degli emisferi cerebrali separati sia l'organizzazione neurologica. Prima di considerare nello specifico le proprietà psicologiche di ciascun emisfero cerebrale, occorre rapidamente passare in rassegna le conseguenze neurologiche della resezione del corpo calloso.
Gli studi sui soggetti umani si basarono sulle nuove prove emerse da ricerche su animali, le quali indicavano che la divisione della commessura cerebrale causava un profondo deficit nel trasferimento interemisferico delle informazioni motorie e sensoriali. Dopo avere eseguito su gatti, scimmie e scimpanzé la resezione lungo la linea mediana del corpo calloso e della commessura anteriore, i ricercatori scoprirono che le informazioni visive e tattili lateralizzate a un emisfero non venivano trasferite all’emisfero opposto, quindi si otteneva un animale con cervello diviso. Questa sorprendente scoperta contrastava nettamente con i precedenti rapporti sugli effetti de sezione della commessura in soggetti umani descritti da A.J. Akelaitis3 della University of Rochester, secondo il quale il taglio del corpo calloso non comportava alcun effetto neurologico né psicologico significativo.
Ma i test accurati eseguiti sui pazienti californiani rivelarono alterazioni comportamentali simili a quelle osservate nei primati con cervello diviso. Le informazioni visive presentate a una sola metà del cervello non erano disponibili all'altra metà. Lo stesso principio valeva per il tatto; i pazienti erano in grado di nominare e descrivere gli oggetti con cui era venuta a contatto la loro mano destra, ma non quelli toccati con la sinistra.

Dal punto di vista cognitivo, questi primi studi confermarono un dato noto alla neurologia già da molto circa la natura dei due emisferi cerebrali: l'emisfero sinistro è dominante per il linguaggio, il discorso e la soluzione dei problemi, mentre il destro sembra essere specializzato nei compiti visuo-spaziali, come la composizione di cubi e altri pattern tridimensionali. Ciò significa che i pazienti con cervello diviso non sono in grado di nominare o descrivere gli stimoli visivi e tattili presentati all'emisfero destro, perché le informazioni sensoriali non sono connesse con l’emisfero sinistro dominate (del linguaggio).
Questo non vuol dire, però, che l'emisfero destro non abbia alcuna conoscenza degli stimoli; per dimostrare la competenze dell’emisfero destro è necessario ricorrere a tecniche che implicano risposte non-verbali. Per esempio, la mano può essere usata per puntare verso oggetti nominati dallo sperimentatore o per dimostrare la funzione di raffigurati, presentati nel campo visivo sinistro.