NEUROSCIENZE Una finestra sull’uomo, dalla mente all’anima Massimo Gandolfini Direttore Dipartimento Neuroscienze Fondazione Poliambulanza - Brescia

NEUROSCIENZE NEUROLOGIA, NEUROCHIRURGIA, PSICHIATRIA, PSICOLOGIA NEUROGENETICA, NEUROBIOLOGIA NEUROIMAGING

NEUROIMAGING TAC e RMN PET (tomografia a positroni) f RMN (risonanza funzionale) DTI (diffusione protonica) SRM (risonanza con spettroscopia) NIRS (risonanza con spettroscopia ad infrarossi)

NEUROIMAGING NEURORADIOLOGIA CLASSICA: visualizzazione dell’anatomia cerebrale; “fotografia del cervello STATICO” NEUROIMAGING: visualizzazione della funzionalità cerebrale; “fotografia del cervello DINAMICO”

NEUROSCIENZE: campi di studio Lo studio della COSCIENZA Neuroscienze COGNITIVE: lo studio del PENSIERO e Teorie della MENTE

COSCIENZA Consapevolezza Veglia

COMA STATO DI ABOLIZIONE DELLA COSCIENZA E DELLE FUNZIONI SOMATICHE Il paziente giace immobile, ad occhi chiusi, non risvegliabile, in assenza di risposte finalizzate a stimoli esterni

COMA Consapevolezza Veglia

STATO VEGETATIVO Consapevolezza Veglia

STATO VEGETATIVO Non evidenza di: consapevolezza di sé consapevolezza dell’ambiente risposte comportamentali a stimoli visivi, uditivi, tattili, dolorosi comprensione o produzione verbale

STATO VEGETATIVO Presenza di vigilanza Presenza di ritmo sonno-veglia Incontinenza Conservazione variabile dei nervi cranici e dei riflessi spinali

Auditory processing in the vegetative state Laureys S, et al. Brain 2000; 123:1589-1601 5 pazienti in SV post-anossico studiati 3-38 giorni dopo l’evento Le cortecce uditive primarie (BA 41 & 42) venivano attivate durante la stimolazione esterna, confermando che alcune aree corticali rimangono responsive a stimoli uditivi………. BA= Brodmann area Left panels: areas showing an increase in regional blood flow (rCBF) during auditory stimulation in controls, shown in red. Projected on a coronal section of a normalized brain MRI template, 24 and 40 mm behind the anterior commissural line. Right panels: areas of increase in rCBF during auditory stimulation that are common to patients and controls, shown in red, and areas where rCBF showed significantly less activation compared with controls, shown in blue. 13

NeuroImage 2002; 17:732–741 Gli stimoli nocicettivi somato-sensoriali attivano il mesencefalo, il talamo controlaterale e la corteccia somato-sensoriale primaria. Le cortecce secondarie somato-sensoriale, insulare bilaterale, parietale posteriore e cingulata anteriore non mostrano alcuna attivazione. Brain regions, shown in red, that activated during noxious stimulation in controls [subtraction stimulation rest]. (B) Brain regions that activated during stimulation in PVS patients, shown in red [subtraction stimulation rest] and regions that activated less in patients than in controls [interaction (stimulation vs rest) (patient vs control)], shown in blue. Projected on transverse sections of a normalized brain MRI template in controls and on the mean MRI of the patients (distances are relative to the bicommissural plane). Noxious somatosensory stimulation-activated midbrain, contralateral thalamus, and primary somatosensory cortex in each and every PVS patient, even in the absence of detectable cortical evoked potentials. Secondary somatosensory, bilateral insular, posterior parietal, and anterior cingulate cortices did not show activation in any patient. Moreover, in PVS patients, the activated primary somatosensory cortex was functionally disconnected from secondary somatosensory, bilateral posterior parietal, premotor, polysensory superior temporal, and prefrontal cortices. 14

Detecting awareness in the Vegetative State Owen AM, et al. Science 2006; 313:1402 Una risposta nervosa appropriata al significato di parole udite, benché suggestiva, non è la prova inequivocabile che una persona sia consapevole (consciously aware). Per chiarire il punto, è stato condotto un secondo studio di fMRI durante il quale la paziente è stata istruita affinché immaginasse due diverse situazioni durante lo scan. Le sue risposte sono risultate identiche a quelle dei volontari sani.

STATO VEGETATIVO e NEUROIMAGING LO STATO DELL’ ARTE

SV e NEUROIMAGING E’ documentata una residua capacità cognitiva, clinicamente non riconoscibile (Owen, Science 2006) Documentate reti neuronali attive associate ad incapacità di comunicare La presenza di documentata attività corticale non significa automaticamente presenza di consapevolezza

SV e NEUROIMAGING E’ scientificamente scorretto parlare di “ASSENZA” di consapevolezza; E’ scientificamente rigoroso parlare di “NON EVIDENZA CLINICA” Il nuovo concetto di COSCIENZA SOMMERSA” o “FRAMMENTATA”. Lo SVP non è paragonabile alla “morte cerebrale” né allo “stato terminale”

La corteccia primaria è DECONNESSA La coscienza a pezzi La corteccia primaria è DECONNESSA dalle aree associative, multimodali e limbiche Può essere definita “COSCIENZA SOMMERSA”.

Rapporto CERVELLO - MENTE “Il cervello secerne il pensiero come il fegato secerne la sua bile” ( P. Cabanis, 1757-1808) VERO o FALSO ?

Organizzazione anatomo – funzionale del cervello Principio di LOCALIZZAZIONE (la “frenologia” di Gall, Broca (1863), Wernicke (1876), Penfield (1955) Principio delle RETI NEURALI (networks) Neuromodularità Neuroplasticità

CHI E’ L’ARCHITETTO ? IL GENOMA (codice genetico) L’ AMBIENTE (la “biografia”) IL CASO (componente stocastica)

IL GENOMA Contiene il progetto per la costruzione del nostro cervello Caduta di alcuni “dogmi”: - un gene, una proteina (eterogenicità genica, serie allelica) - struttura rigida, immodificabile; - genotipo = fenotipo - un gene, una rete neurale, un’ azione

L’ AMBIENTE (la “biografia”) Ambiente geografico – climatico Ambiente culturale La storia clinica (malattie) Le esperienze esistenziali L’educazione I modelli Influenze psico - emotive

IL “CASO” Interazione di forze che, singolarmente considerate, ci sono note e misurabili, ma che si compongono fra loro in modo imprevedibile e non quantizzabile (esempio: monetina “testa o croce”)

ASSOLUTA UNICITA’ DI OGNI CERVELLO UMANO CONSEGUENZA: ASSOLUTA UNICITA’ DI OGNI CERVELLO UMANO

NEUROSCIENZE COGNITIVE Studio del funzionamento della MENTE La produzione del PENSIERO Il PROCESSO DECISIONALE (volizione) EMOZIONI e SENTIMENTI

PRINCIPALI STRUTTURE Corteccia pre – frontale Amigdala Ippocampo Giro cingolato Nucleo accumbens Gangli della base

IL PROCESSO DECISIONALE SISTEMA PRE – FRONTALE (sinapsi chimiche, circuito lento, riflessivo, deliberato, RAZIONALE) SISTEMA INSULARE o LIMBICO (sinapsi elettriche, circuito rapido, quasi automatico, emotivo, ISTINTIVO) La decisione del COMPORTAMENTO da adottare è il frutto della negoziazione fra i due sistemi.

IL LIBERO ARBITRIO Aneddoto di KAPLAN (2002) Esperimento di B. LIBET (1991) “Il libero arbitrio è una sorta di illusione che la nostra mente costruisce automaticamente (senza che ne abbiamo coscienza) per spiegare azioni delle quali non conosce le cause” (Wegener, 2004)

Nasce la NEUROETICA “Un ponte fra le scoperte delle neuroscienze e i sistemi dei valori umani” “La neuroetica si pone all’interfaccia con psicologia, filosofia, antropologia, etica, economia, scienze giuridiche e sociali” (Farah, 2005) “Un filosofia della vita basata sul cervello” (M. Gazzaniga, 2005)

RISCHI della NEUROETICA NEUROESSENZIALISMO o RIDUZIONISMO NEUROBIOLOGICO : ridurre la persona umana, e la complessità della sua vita, all’ architettura anatomica e funzionale del suo cervello L’uomo è il suo cervello La condotta di ogni singolo uomo è predeterminata dalla struttura delle sue reti neurali

RISCHI della NEUROETICA Scomparsa delle grandi istanze etiche (libero arbitrio, identità personale ed autonomia, responsabilità) Lettura puramente naturalistica della persona umana

CONTRODEDUZIONI Ogni fenomeno complesso, multifattoriale, non può mai essere ridotto ad una sola delle sue componenti La persona umana non può essere ridotta ad un suo organo o apparato Genoma e cervello non sono strutture rigide, stabili, immodificabili

CONTRODEDUZIONI Neuroplasticità e neuromodularità costituiscono la base biologica che ci consente di affermare che : IL CERVELLO E’ COSTANTEMENTE MODIFICATO E MODIFICABILE, NELLA STRUTTURA E NELLA FUNZIONE; OGNI CERVELLO E’ UNICO OGNI UOMO E’ UNICO

ETICA DELLE NEUROSCIENZE, piuttosto che NEUROSCIENZE DELL’ ETICA CONCLUSIONE - 1 ETICA DELLE NEUROSCIENZE, piuttosto che NEUROSCIENZE DELL’ ETICA

CONCLUSIONE - 2 La persona umana è un essere insieme corporeo e spirituale L’anima è la “forma” del corpo; grazie all’anima il nostro corpo è un corpo umano e vivente Anima e corpo non sono due nature congiunte e la loro unione forma un ‘unica natura, quella umana

CONCLUSIONE - 3 CORPORE ET ANIMA UNUS