[coscienza]combinazione di TMS ed EEG nello studio della coscienza

[Itsuki]

Uno studio del prof. Massimini dell'università di Milano, in collaborazione con il gruppo di ricerca di Tononi, della University of Wisconsin-Madison, nonchè co-autore, insieme ad Edelman, della famosa teoria sulla coscienza, ha permesso di osservare come, dopo l'addormentamento, certe aree vengano disconnesse e non sia possibile alcuno scambio di informazioni: infatti in questo studio è stato possibile osservare che, "mentre da svegli lo stimolo (provocato sperimentalmente ai soggetti mediante TMS) si propaga sulla superficie corticale perdurando per 300 millisecondi, nel sonno profondo l'area cerebrale risulta incapace di trasmettere lo stimolo altrove e questo si estingue in fretta dopo 100-150 millisecondi (il tempo di propagazione è stato osservato grazie all'uso di EEG ad alta definizione *hr-EEG*) (citaz. dall'articolo di riferimento). Questa disconnessione tra le aree, osservano gli autori della ricerca, è probabilmente ciò che causa la perdita temporanea (e reversibile) della consapevolezza durante il sonno profondo, e ciò sarebbe in linea con la teoria di Tononi, secondo cui lo stato di coscienza è attivato dalla veloce connessione di alcune aree corticali che, comunicando, creano le condizioni necessarie per quella sensazione di consapevolezza di sè e del mondo, di stati interni ed esterni, che noi chiamiamo coscienza.

Al momento si sta pensando anche di utilizzare questa tecnica di accoppiamento di TMS ed hr-EEG, messa a punto in Finlandia e collaudata in questo studio, per studiare situazioni patologiche in cui il disturbo principale è proprio nell'anormale funzionamento deglo stati di coscienza, come ad esempio nella schizofrenia.

In attesa di trovare l'articolo originale, possiamo discutere su queste informazioni preliminari basate sulla lettura dell'articolo sul corriere della sera (articolo gentilmente fornitomi da willy61, che ringrazio!! )

(leggi l'articolo della fonte: corriere della sera)

[paky]

L'articolo è pubblicato sulla rivista Science. Qui c'è l'abstract:

Breakdown of Cortical Effective Connectivity During Sleep
Marcello Massimini,1,2 Fabio Ferrarelli,1 Reto Huber,1 Steve K. Esser,1 Harpreet Singh,1 Giulio Tononi1*
When we fall asleep, consciousness fades yet the brain remains active. Why is this so? To investigate whether changes in cortical information transmission play a role, we used transcranial magnetic stimulation together with high-density electroencephalography and asked how the activation of one cortical area (the premotor area) is transmitted to the rest of the brain. During quiet wakefulness, an initial response (15 milliseconds) at the stimulation site was followed by a sequence of waves that moved to connected cortical areas several centimeters away. During non–rapid eye movement sleep, the initial response was stronger but was rapidly extinguished and did not propagate beyond the stimulation site. Thus, the fading of consciousness during certain stages of sleep may be related to a breakdown in cortical effective connectivity.

1 Department of Psychiatry, University of Wisconsin, Madison, 6001 Research Park Boulevard, Madison, WI 53719, USA.
2 Department of Clinical Sciences, University of Milan, via G. B. Grassi 74, Milan 20157, Italy.

[korianor]

Quello che sto per dire, ovviamente, è condizionato dal fatto di non aver letto l’articolo ma semplicemente questi brevi riassunti; inoltre, se ho scritto qualcosa di palesemente errato avvertitemi!

Elenco qualche perplessità:

Si parla sempre di sonno NREM, ma cosa succede durante il REM? Sicuramente lo studio del sonno e delle alterazioni cerebrali in questo stato hanno un ruolo centrale nello studio della coscienza, ma temo che le differenze in termini di coscienza tra i due tipi di sonno comportino molte difficoltà. Quando gli autori riportano che nel sonno profondo c’è perdita di consapevolezza cosa vuol dire di preciso? Durante il sonno è chiaro che non siamo consapevoli come in veglia, ma di sicuro si hanno esperienze mentali (sia in REM sia in NREM!); ipotizzare che nei due tipi di sonno le
rispettive esperienze mentali differiscano in termini di coscienza è difficilmente verificabile. Premesso questo, gli esperimenti riportati parlano di alterazioni corticali durante il NREM; non si parla di REM in riferimento al quale si assume che si abbiano reazioni corticali simili a quelli di veglia. Ma non siamo sicuri della differenza qualitativa tra esperienze mentali in REM e NREM!

Queste alterazioni delle trasmissioni corticali in NREM inoltre erano perfettamente ipotizzabili sulla base del ‘dialogo’ talamo-corticale che avviene in questo stato: infatti il talamo in NREM rende coordinata l’attività dei neuroni corticali, e mi sembra ragionevole che, a livello di trasmissioni di potenziali, questi siano inibiti a causa dell’attività talamica. Ovvio che un conto è ipotizzare ciò, un altro è dimostrarlo come hanno fatto gli autori.

Infine, ammettendo che questo fenomeno sia un evidenza a favore della teoria di Edelman e Tononi, volevo attirare la vostra attenzione che non ci dice nulla su come, di fatto, l’attività di una serie di neuroni generi un’esperienza soggettiva.

[Itsuki]

infatti questo studio lascia ancora molti problemi irrisolti...ma io lo vedo come un passo in avanti verso l'utilizzo di tecniche combinate che rendano possibile, un giorno, osservare il cambiamento di stati di coscienza, per esempio...
al di là degli utilizzi pratici sui pazienti schizofrenici (dovrei leggere l'articolo originale per sapere se l'hanno davvero proposto loro, oppure è un'invenzione del giornalista del corriere...e, nel caso l'abbiano proposto loro, non è detto che non l'abbiano fatto soltanto per avere appoggio di qualcuno interessato ad applicare questi studi)
inoltre l'osservazione che hai fatto tu sul sonno NREM e REM probabilmente è vera, ma bisogna anche vedere nell'articolo le motivazioni degli autori perchè hanno scelto proprio la fase a onde lente...magari a noi sfugge il perchè di questa scelta...
tra breve mi procurerò l'articolo...chiunque dovesse trovarlo prima, naturalmente, può commentarlo liberamente!!

[Pescelupo]

Ho letto l'articolo... intanto grazie per la segnalazione
Per quello che riguarda lo studio del sonno NREM, gli autori specificano solo che verrà studiato anche quanto succede nella fase REM. Dall'articolo si capisce che la motivazione più che altro fosse di tipo tecnico (la nrem si raggiunge in pochi minuti, la rem in 90, e presuppone un altro assetto dei soggetti..)
Per i dubbi su quello che significa "perdita di consapevolezza".. Bella domanda. Premesso che sono al terzo anno di studi e ho più dubbi che certezze, dopo avere letto l'impossibile non mi sembra che ci sia una posizione universalmente accettata su cosa sia la coscienza, ma una serie di posizioni. In questo caso gli autori fondano l'assenza/presenza di consapevolezza sui "report" dei soggetti al risveglio. Che io sappia è l'unico metodo usato in questo ambito: si chiede al soggetto, una volta svegliato, di riferire sulla propria attività mentale: se non ne riporta, si conclude che non c'era consapevolezza.
Il che porta a chiedere: che rapporto c'è tra coscienza e memoria? ma forse si va OT..
Infine.. per quanto riguarda i soggetti schizofrenici: non sono citati espressamente, ma nelle conclusioni si dice
"..probing the brain's effective connectivity directly may prove useful in pharmacologically induced unconsciousness and in several psychiatric and neurological conditions in which consciousness is affected"

Comunque.. sto rileggendo e aspetto altri commenti, magari un pò più illuminanti

[korianor]

Originariamente postato da Pescelupo
Premesso che sono al terzo anno di studi e ho più dubbi che certezze, dopo avere letto l'impossibile non mi sembra che ci sia una posizione universalmente accettata su cosa sia la coscienza, ma una serie di posizioni. In questo caso gli autori fondano l'assenza/presenza di consapevolezza sui "report" dei soggetti al risveglio. Che io sappia è l'unico metodo usato in questo ambito: si chiede al soggetto, una volta svegliato, di riferire sulla propria attività mentale: se non ne riporta, si conclude che non c'era consapevolezza.
Il che porta a chiedere: che rapporto c'è tra coscienza e memoria? ma forse si va OT..

Proprio qui volevo arrivare. Quando si chiede “che cosa ti passava per la mente prima che entrassi in questa stanza?”, i report di attività mentale ci sono sia per il REM che per il NREM (anche se per quest’ultimo in percentuali minori e con diverse caratteristiche). Ciò accade anche se non si è ancora fatto un REM, e quindi non si può trattare di ‘ricordi’ pregressi di una fase REM in cui in c’è stata attività mentale.

Per quanto concerne la relazione memoria/report, una variabile critica è la latenza di risveglio: essendo decisamente minore al risveglio da REM, i processi di memoria a breve termine rendono conto di un ricordo maggiore; in NREM la latenza è più lenta e questo può associarsi ad un ricordo inferiore. In entrambi, è chiaro, i processi di memoria a lungo termine hanno un ruolo marginale.

[Pescelupo]

Infatti, ma io intendevo anche: il fatto di ricordare incide sulla consapevolezza in se? O meglio: Se la consapevolezza è seguita da un rapido oblio, e quindi non c'è report, non vuol dire che non c'era attività mentale ma solo che non ne è stata conservata una traccia mnemonica.. o no?
Mi sembra che tra l'altro le cratteristiche della REM complichino tutto; è noto che in questa fase avviene una riorganizzazione a livello della memoria, almeno alcuni studi propendono per questo. L'attività onirica sembra seguire una propria particolare elaborazione che non è del tutto assimilabile ad altre attività mentali.. Pensiamo solo alla labilità del ricordo dei sogni..

[korianor]

[QUOTE]Originariamente postato da Pescelupo
Infatti, ma io intendevo anche: il fatto di ricordare incide sulla consapevolezza in se? O meglio: Se la consapevolezza è seguita da un rapido oblio, e quindi non c'è report, non vuol dire che non c'era attività mentale ma solo che non ne è stata conservata una traccia mnemonica.. o no?
Direi proprio di si. Il che ci fa capire quanto sia complesso affrontare questo argomento (e non ci autorizza a dire NREM = assenza di coscienza, oppure REM coscienza diversa dal NREM...)

Mi sembra che tra l'altro le cratteristiche della REM complichino tutto; è noto che in questa fase avviene una riorganizzazione a livello della memoria, almeno alcuni studi propendono per questo.
Ho letto articoli recenti che hanno riscontrato come la riorganizzazione della memoria avviene grazie ad un ciclo di NREM e REM non interrotto (con dialogo ippocampo-corteccia in una direzione in una fase e in quella opposta nell'altra). Comunque la sostanza non cambia, l'argomento memoria e sonno (e sogno!) è estremamente complesso, e ciò, a sua volta, complica lo studio della coscienza durante il sonno...