Fra le ipotesi più accreditate di spiegazione della coscienza provenienti dalla neurobiologia e dalle scienze cognitive, sta “emergendo” una teoria… E’ la Teoria dell’Informazione Integrata. Del cervello considera sia i meccanismi di specializzazione, sia le dinamiche integrative. Marcello Massimini (nella foto) è ricercatore in Fisiologia Umana all’Università di Milano e collabora con Giulio Tononi dell’Università del Wisconsin, “padre” di questa teoria innovativa. Lo abbiamo intervistato.

Marcello Massimini, medico neurofisiologo, è ricercatore in Fisiologia Umana all’Università di Milano e Professore Invitato presso il Coma Science Group dell’Università di Liegi. Ha lavorato in Canada e, successivamente, con Giulio Tononi nel dipartimento di psichiatria dell’Università del Wisconsin. Sempre in collaborazione con l’Università del Wisconsin, sta attualmente mettendo a punto, in Italia, nuovi strumenti per lo studio del sonno, della coscienza e delle loro alterazioni. Su questi argomenti ha pubblicato sulle più prestigiose riviste scientifiche internazionali, fra cui Science e Nature.

Sarà fra i relatori dell’evento dedicato alle “Grandi domande della mente” che si svolgerà venerdì a Verona nel contesto delle iniziative di Infinitamente 2010.

Professor Massimini, che cos’è la coscienza? L’uomo vi riflette da millenni, senza avere ancora trovato la soluzione dell’enigma. Nella propsettiva delle neuroscienze, che cosa rende il cervello così speciale per lo studio della coscienza umana?

Al di là delle sottili distinzioni tra coscienza primaria, coscienza riflessiva, autocoscienza etc., la coscienza è, sostanzialmente, tutto ciò di cui abbiamo esperienza. Una possibile definizione della coscienza, certamente pre-scientifica, ma universale e immediatamente riconducibile all’esperienza di ciascuno è la seguente: “la coscienza è tutto ciò che sparisce quando ci addormentiamo di un sonno senza sogni”. Capiterà anche a lei, infatti, di svegliarsi dopo un’ora di sonno profondo e di non ricordare nulla, come se per un periodo nulla, lei incluso, fosse esistito. Questo fenomeno si verifica specialmente nelle prime ore della notte e ci fornisce, tra l’altro, un’ottima occasione per capire quanto la coscienza dipenda dal funzionamento del cervello; con l’addormentamento, il cervello cambia lievemente il suo modo di funzionare e noi, insieme all’universo che ci circonda, cessiamo di esistere. Una bella lezione! Un’altra bella lezione sulla coscienza ce la dà il sogno: infatti, durante il sonno mattutino la coscienza ritorna vivida e colorata, quando, sebbene paralizzati e isolati dall’ambiente esterno, sogniamo. Il sogno ci insegna che il cervello, da solo, può generare le infinite possibilità dell’universo cosciente. Il compito delle neuroscienze, adesso, è quello di sostituire la definizione pre-scientifica di coscienza data sopra con una definizione scientifica; più o meno, come la fisica ha sostituito la nozione di temperatura come “qualcosa di caldo, o di freddo” con la definizione scientifica basata sullo stato di agitazione molecolare di un sistema. I tempi potrebbero essere maturi per questo tipo di operazione.

Lei ha lavorato negli Stati Uniti con Giulio Tononi, il quale ha messo a punto una teoria innovativa della coscienza, la “Teoria dell’Informazione Integrata” (Tononi G, An information integration theory of consciousness, BMC Neuroscience 2004). Ci può spiegare – in sintesi – in cosa consiste e su quali evidenze sperimentali si fonda?

La teoria dell’informazione integrata mira proprio a fare quello che dicevamo prima e affronta di petto il problema fondamentale della coscienza: quali sono le condizioni necessarie e sufficienti perché un sistema fisico abbia esperienza cosciente? La teoria parte da due osservazioni riguardanti le proprietà fondamentali dell’esperienza cosciente: 1) la coscienza è altamente informativa; infatti, ogniqualvolta entriamo in un particolare stato cosciente (per esempio, quando vediamo un cielo blu), escludiamo una quantità di possibili stati alternativi (di vedere rosso, giallo, buio, pioggia, di essere in una stanza, di essere in un cinema e vedere un particolare fotogramma di uno di tutti i possibili film, etc.); 2) la coscienza è integrata; infatti, ogni esperienza cosciente è assolutamente unitaria, non potremmo mai, per esempio, essere separatamente coscienti del campo visivo di destra e di quello di sinistra. Da queste premesse deriva l’enunciato fondamentale: “un sistema fisico è cosciente nella misura in cui è in grado di integrare informazione”. Ovvero, il substrato della coscienza deve essere un sistema composto da moltissimi elementi funzionalmente diversi (informazione) che sono, tuttavia, strettamente collegati tra loro a formare un tutt’uno indivisibile (integrazione). Ciò è tutt’altro che banale: si tratta di un delicatissimo equilibrio tra diversità e unità.

Una teoria intenzionata a superare i “paradossi” tradizionali del rapporto cervello – coscienza…

Questa chiave di lettura aiuta a risolvere molti paradossi riguardanti il rapporto cervello – coscienza. Per esempio, spiega perché una lesione al sistema talamo-corticale può determinare il coma mentre l’asportazione in toto del cervelletto (una struttura con ancora più neuroni e molto complicata) non ha alcun effetto sulla coscienza: mentre il primo è costituito da elementi funzionalmente molto diversi tra loro che sono, tuttavia, strettamente collegati da fibre nervose a breve e lunga distanza, il secondo ha una struttura prettamente modulare, non integrata. Analogamente, la teoria spiega perché la coscienza è ridotta durante il sonno a onde lente, malgrado il cervello rimanga molto attivo; abbiamo recentemente dimostrato che con l’addormentamento, le diverse aree che costituiscono la corteccia cerebrale rimangono attive e reattive ma perdono la capacità di comunicare efficacemente tra loro, un po’ come accade al cervelletto. Viceversa, la teoria predice che durante una crisi epilettica la coscienza è abolita, non per via di un difetto di integrazione (infatti, tutti i neuroni si attivano all’unisono), ma a causa di una perdita di informazione. In questo caso, infatti, le varie aree della corteccia cerebrale perdono la loro specificità funzionale e si restringe così il repertorio di possibili stati; o tutto è attivo, o tutto è spento.

Quanto converge la Teoria dell’Informazione Integrata con le altre spiegazioni provenienti dalla neurobiologia e dalle scienze cognitive? Quali sono i suoi punti di forza?

Ci sono molte idee diverse riguardo ai substrati neurali della coscienza, ma sostanzialmente c’è chi dice che la coscienza dipende dall’attivazione di una specifica area (o meccanismo) cerebrale e chi sostiene, invece, che quello che conta è che ci sia un’attivazione diffusa di gran parte del cervello. La teoria dell’informazione integrata è diversa perchè sostiene che entrambe le cose (specializzazione e integrazione) sono necessarie, ma è essenzialmente diversa perché è, per il momento, l’unica teoria della coscienza. Essa infatti si presenta di fatto come un complesso di relazioni matematiche derivate da un piccolo insieme di principi basilari, propone una misura della coscienza, fa predizioni molto specifiche ed è pertanto falsificabile sperimentalmente.

Come teoria della coscienza umana, avrà anche delle implicazioni etiche…

Se una teoria propone una misura di coscienza che si rivela corretta, l’implicazione più diretta riguarda i pazienti con gravi lesioni cerebrali. Normalmente per decidere se un soggetto è cosciente lo si stimola e si osserva la sua risposta. Alcuni pazienti, a causa di più o meno estese lesioni ai sistemi motori, pur essendo coscienti, non riescono a muoversi. In questi casi, una misura oggettiva della capacità del cervello di generare coscienza sarebbe fondamentale e aumenterebbe enormemente la sensibilità diagnostica. Presso l’Università di Milano, in collaborazione con l’Università del Wisconsin, stiamo mettendo a punto una tecnica per effettuare una tale misura.  Più in generale, una teoria sulla coscienza, se corretta, ha ripercussioni, a cascata, su tutti i campi dello scibile umano, dall’informatica, all’etologia, all’epistemologia… Un computer può essere cosciente? Un delfino? Possiamo conoscere il mondo così com’è? Queste sono solo alcune delle domande aperte cui una teoria della coscienza può fornire risposte.

Intervista realizzata da Marco Mozzoni il 26/01/2010 © BRAINFACTOR Cervello e Neuroscienze