Un nuovo test per misurare lo stato di consapevolezza nei moscerini della frutta potrebbe cambiare il modo in cui i neuroscienziati pensano e misurare la coscienza.
di ArXiv
I livelli di coscienza sono notoriamente difficili da misurare. Il sistema standard si basa sullo studio delle immagini di risonanza magnetica funzionale del cervello quando un individuo è sottoposto ad alcuni stimoli, per esempio quello di pensare al gioco del tennis. Questo comando modifica gli schemi di attività nel cervello in modo misurabile.
Ma le macchine fMRI sono ingombranti e costose e i test sono difficili da eseguire, in particolare per i pazienti in stato di coma o di consapevolezza minima. Un’altra opzione possibile si affida alle scansioni EEG per misurare l’attività elettrica del cervello. Questa strada è più semplice, ma i neuroscienziati devono trovare un accordo su un chiaro indicatore di consapevolezza all’interno dei segnali.
E’ quindi necessario un modo migliore per misurare ciò che è noto come stato di “eccitazione cosciente”. Roberto Muñoz della Monash University in Australia e alcuni colleghi hanno trovato un modo per misurare il livello di eccitazione cosciente nei moscerini della frutta, sfruttando la complessità dei segnali prodotti dal cervello. La loro tecnica permette di distinguere tra moscerini che sono stati anestetizzati e altri che non lo sono, osservando semplicemente dei segnali.
La nuova ricerca offre un modo oggettivo per misurare l’eccitazione consapevole, sulla base di presupposti consolidati della teoria della complessità. Il sistema è potenzialmente applicabile agli esseri umani e riflette il crescente interesse per la formulazione di nuove teorie della coscienza che si basino su dati clinici e sperimentali.
Ma è meglio fare un passo indietro. Una delle più importanti scoperte nello studio della coscienza negli ultimi anni è la teoria dell’informazione integrata. Formulata dal neuroscienziato Giulio Tonini, la tesi sostenuta è che un sistema cosciente ha due tratti specifici: elaborare grandi quantità di informazioni e integrarle in un insieme che non può essere scomposto in parti indipendenti. Questa unità di fondo dei due tratti riflette l’esperienza della coscienza come un tutt’uno. Si può quindi affermare che la coscienza è un sistema informativo dotato di proprietà specifiche.
Uno dei grandi vantaggi di questa teoria è che si presta all’analisi matematica. Infatti, fisici come Max Tegmark del MIT hanno sviluppato modelli matematici di teoria dell’informazione integrata che rendono possibili previsioni verificabili e possono essere modificati per tenere conto dei dati ricavati con l’osservazione.
Per esempio, la teoria prevede che le informazioni associate all’eccitazione cosciente debbano avere un certo livello di complessità, per cui questa complessità dovrebbe rappresentare una misura dell’eccitazione consapevole. Tuttavia, c’è un problema. Le informazioni associate all’eccitazione cosciente sono chiaramente collegate a diverse parti del cervello. Misurare questa “informazione integrata” è un compito difficile.
Ma c’è un approccio più semplice: guardare il flusso di informazioni da particolari zone del cervello e misurare la complessità delle sequenze temporali che produce. Poiché queste serie temporali sono correlata con i meccanismi che integrano le informazioni nel cervello, dovrebbero offrire alcune informazioni sul livello di coscienza che si cela dietro a esse.
Almeno, teoricamente. Per scoprire il suo valore pratico, Muñoz e colleghi stanno studiando la complessità dei segnali cerebrali prodotti da 13 moscerini della frutta svegli e anestetizzati.
I risultati sono interessanti. I ricercatori dicono di avere riscontrato che “la complessità statistica in media è maggiore quando un moscerino è sveglio rispetto a quando la stesso moscerino è anestetizzato”.
Si tratta di un dato importante perchè suggerisce un modo affidabile per determinare il livello di attivazione consapevole utilizzando i dati di un singolo canale, piuttosto che da molte fonti di dati differenti. Evidenzia anche che esiste un chiaro marker di eccitazione cosciente che non dipende da specifici stimoli esterni.
Questa ricerca apre la strada a studi più dettagliati. Per esempio, i dati dei singoli canali potrebbero offrire ulteriori informazioni sulla natura della coscienza. “È probabile che applicando un’analisi simile ad altri set di dati, in particolare i dati degli EEG umani, si arrivi a nuove scoperte sulla relazione tra coscienza e complessità”, concludono Muñoz e colleghi:
Immagine: Mohamed Nuzrath da Pixabay
(rp)
