Segnali
cardiaci nel coma tracciano stimoli uditivi
LORENZO L. BORGIA
NOTE E
NOTIZIE - Anno XXII – 24 maggio 2025.
Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale
di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a
notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la
sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici
selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.
[Tipologia del testo: RECENSIONE]
In condizioni ordinarie,
l’elaborazione da parte del nostro cervello degli stimoli enterocettivi
provenienti dai vari distretti dell’organismo non emerge alla coscienza e,
dunque, siamo portati a ignorare questa attività funzionale nel vivere immersi
nei problemi e nelle questioni pratiche del quotidiano. Sappiamo che questi
stimoli interni viaggiano lungo le afferenze del sistema nervoso autonomo e
raggiungono il cervello fermandosi sotto la soglia della coscienza; sappiamo
anche che questa soglia può essere varcata da stimoli intensi, come quelli del
dolore, e infine sappiamo che una soglia di coscienza più bassa della norma è
determinata da stati ansiosi o di stress protratto, ed è associata al
sintomo dell’ipocondria. Una frase di Aristotele ci fa capire che i Greci
avevano già intuito qualcosa in proposito: “La grande salute ignora il corpo”.
In altre parole: chi sta bene e in perfetta forma fisica non rileva segnali
provenienti dalla periferia dell’organismo; oggi diremmo: ha una soglia elevata
per l’endopercezione.
Quando si studia
l’elaborazione della percezione, nella massima parte della ricerca sull’argomento,
si definiscono condizioni di saggio dell’esopercezione, ossia si cerca di
isolare la risposta dei circuiti cerebrali all’informazione proveniente dalla
retina, dalla coclea, dalla cute e, più raramente, dall’epitelio olfattivo e
dalle papille gustative. In realtà, questi processi si verificano nell’encefalo
su uno sfondo di sintesi integrativa di una miriade di attività in equilibrio, che
includono l’elaborazione dell’informazione proveniente dal sistema autonomo e sono
mediate da vari ordini di sottosistemi, agenti sia in modalità locale sia
attraverso connessioni in rete.
Fra i processi che
contribuiscono a costituire il regime funzionale ordinario del nostro encefalo
c’è l’elaborazione dei segnali corporei che, non solo è essenziale per la
sopravvivenza dell’organismo, ma può anche influenzare la percezione del mondo
esterno ed entrare in competizione con i processi che attribuiscono valore,
significato e memoria di esperienza agli stimoli esterni.
Finora la tendenza
prevalente in neurofisiologia è stata concepire la reciproca influenza tra
elaborazione del mondo esterno ed elaborazione del mondo interno attraverso
concetti e concezioni sviluppate in seno alla psicologia; concezioni che hanno
guidato anche la comprensione delle alterazioni di confine tra mondo interno e
mondo esterno così frequentemente rilevate in psichiatria. Oggi, grazie ai
progressi compiuti dall’indagine neuroscientifica, la ricerca comincia a
indagare i meccanismi dell’elaborazione bidirezionale di
stimoli esterni e stimoli corporei.
È opinione condivisa che
questo procedere bidirezionale del cervello persista negli stati cerebrali non
coscienti e prosegua nella sua funzione di modulazione, ma come praticamente
questo avvenga non è ancora noto.
Andria Pelentritou
e colleghi hanno indagato il ruolo dell’attività cardiaca sulla
regolarità dell’elaborazione uditiva in assenza di coscienza, ossia in
pazienti in stato di coma, scoprendo un meccanismo mediante il quale il
cervello usa gli stimoli provenienti dal cuore per tracciare sequenze di
stimoli uditivi.
(Pelentritou A. et al, Cardiac
signals inform auditory regularity processing in the absence of consciousness. Proceedings of the National Academy of Sciences USA – Epub ahead
of print doi: 10.1073/pnas.2505454122, 2025).
La provenienza
degli autori è la seguente: Brain-Body and Consciousness Laboratory,
Department of Clinical Neuroscience, Lausanne University Hospital, University
of Lausanne, Lausanne (Svizzera); Vice-Presidency for Personnel Development and
Leadership, Federal Institute of Technology Zurich, Zurich (Svizzera);
Department of Intensive Care Medicine, Inselspital,
Bern University Hospital, University of Bern, Bern (Svizzera); Department of
Intensive Care Medicine, Inselspital, Bern University
Hospital, University of Bern, Bern (Svizzera); Department of Neurology, Spitalzentrum Biel, University of Bern, Biel (Svizzera);
Department of Neuroscience, Faculty of Medicine, University of Geneva, Geneva
(Svizzera); Swiss Center for Affective Sciences, University of Geneva, Geneva
(Svizzera); Center for Biomedical Imaging, Lausanne (Svizzera).
[Edited
by Robert T. Knight, University of California, Berkeley, CA (USA)].
Oggi molti ricercatori ritengono che conoscere il modo
in cui i segnali viscerali veicolati dalle afferenze neurovegetative
influenzano l’elaborazione delle informazioni esopercettive, particolarmente
quelle visive e acustiche, possa avere un rilievo cruciale per compiere un
salto qualitativo nella nostra comprensione delle basi neurobiologiche della percezione
e della cognizione, nella normale condizione fisiologica e nella
patologia.
Prima di descrivere in sintesi i contenuti dello
studio che hanno consentito l’identificazione del meccanismo di integrazione
delle informazioni cardiache e uditive, si vuol richiamare l’attenzione del
lettore sul fatto che la sintesi elaborativa di segnali interni ed esterni può
costituire una modalità essenziale ed affidabile per la rilevazione
nell’ambiente circostante di minacce e cambiamenti rilevanti per l’organismo. È
interessante anche questa osservazione a margine della sperimentazione, che
evidenzia il rilievo neurofisiologico dell’attività cerebrale di sintesi: l’interazione
tra segnali provenienti dal cuore e suoni percepiti determinava nei pazienti cambiamenti
fisiologici nell’attività del cervello e del cuore che aiutavano a prevedere
l’uscita dal coma.
Ma, veniamo alla descrizione sintetica
dell’osservazione sperimentale condotta da Andria Pelentritou e colleghi.
Il protocollo di ricerca è
stato concepito per indagare il ruolo dell’attività cardiaca sull’elaborazione
da parte del cervello della regolarità uditiva durante il coma.
Esplorando una possibile influenza svolta tutta nell’ambito dei processi
automatici e involontari, che hanno luogo sotto la soglia della coscienza e
senza la sua partecipazione. In 48 pazienti ricoverati in stato comatoso sono
stati disposti i rilievi continui di EEG e ECG per verificare se suoni
presentati in sincronia con i battiti cardiaci e suoni presentati con
intervalli isocroni fissi avrebbero facilitato l’elaborazione cerebrale
uditiva, rispetto a sequenze asincrone con intervalli variabili tra battito
cardiaco e suono e tra suono e suono, ponendo entrambi i regimi di saggio a
confronto con una condizione di base priva di stimoli uditivi.
Per valutare la previsione
del suono basata sulla regolarità della sequenza, i ricercatori hanno
introdotto delle omissioni di suoni all’interno delle sequenze, violando i pattern
uditivi attesi dal cervello.
Soltanto in coloro che sono
sopravvissuti in coma, la risposta neurale alle omissioni di suono differiva
nel sincrono contro entrambe le condizioni di controllo. Questi risultati sono
stati poi corroborati da un’analisi di decodifica multivariata delle risposte
alla singola prova (single-trial neural responses) delle omissioni sincrone e dello stato di
base, in cui i sopravvissuti hanno presentato nella codifica cardio-audio un
grado più alto di regolarità rispetto ai non sopravvissuti. Inoltre, le
omissioni all’interno della sequenza sincrona evocavano una decelerazione nella
frequenza cardiaca esclusivamente nei sopravvissuti in coma; dato che può
essere considerato come un segno predittivo della prognosi positiva dei
pazienti.
Gli autori dello studio,
sulla base di questi risultati, dimostrano che il cervello umano in uno stato
di incoscienza è in grado di inferire la relazione temporale tra
impulsi cardiaci e uditivi, e che i correlati neurali e cardiaci della codifica
della regolarità cardio-acustica sono predittivi dell’esito prognostico dei
pazienti in coma.
L’autore della nota ringrazia
la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle
recensioni di
argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito
(utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).
Lorenzo L. Borgia
BM&L-24 maggio 2025
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