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Giuseppe
Moruzzi e la scuola di Pisa
Stati di coscienza: vigilanza, sonno e sogno
Giuseppe
Moruzzi e la scuola di Pisa
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breve storia delle ricerche sul sonno dalla Stanford University
Le sommeil, les reves et l'éveil, sito di Jouvet con vasto database articoli
Inquadramento
storico e panoramica delle ricerche a livello internazionale sulla
biologia del sonno e della veglia
Le indagini neurobiologiche sulla regolazione degli stati di coscienza si avviano con la nascita dell’elettroencefalografia. Fu Hans
Berger, nel 1924, il primo studioso ad utilizzare il galvanometro per registrare l’attività elettrica del cervello in soggetti umani, con l’obettivo dichiarato di «oggettivare l’anima». Nelle sue osservazioni, Berger fu in grado di rilevare i due tipi di attività elettrica cerebrale normale: il ritmo alfa e il ritmo beta, proponendo il termine elettroencefalogramma per indicare questa nuova tecnica di analisi delle funzioni del sistema nervoso. Al di là dell’importanza delle registrazione dell’attività elettrica del cervello, il significato delle osservazioni di Berger sta nel fatto che esse correlavano i mutamenti dei ritmi elettrici a quelli degli stati di coscienza. Egli infatti aveva notato da un lato un aumento della ritimicità del tracciato e cioè le onde alfa, quando i soggetti erano invitati a chiudere gli occhi per cercare di addormentarsi, e dall’altro una diminuzione della frequenza dell’attività elettrica quando gli stessi soggetti, restando ad occhi chiusi, iniziavano ad addormentarsi. A complicare ulteriormente le possibilità di accettazione di questi nuovi dati contribuiva anche l’opinione di Berger sull’origine delle onde cerebrali. Questi infatti, contrariamente all’opinione corrente che le riteneva legate alle pulsazioni sanguigne, era convinto che l’attività EEGrafica dipendesse dall’attività stessa dei neuroni e che la ritmicità delle onde cerebrali fosse influenzata dalle stimolazioni sensoriali.
Pubblicate nel 1929, le ricerche di Berger venivano accolte con grande scetticismo. La comunità scientifica riteneva infatti che i tracciati EEGrafici di Berger costituissero degli artefatti, data la natura ancora imprecisa delle misurazioni di voltaggi bassi come quelli cerebrali da parte di questi primi apparecchi.
Soltanto nel 1935 questo perdurante scetticismo veniva definitivamente superato con una dimostrazione plateale dell’origine nervosa delle onde cerebrali offerta da Edgar Adrian e Brian Matthews nel corso di una seduta della Società Inglese di Fisiologia, utilizzando un nuovo oscilloscopio a raggi catodici.
L’encefalite letargica e le prime ipotesi sull’esistenza dei centri del sonno: Von Economo
Frattanto nel 1916-17 compariva all’improvviso a Vienna una misteriosa malattia che nei successivi tre anni dilagava in tutto il mondo. La malattia presentava segni clinici svariati ed apparentemente non collegabili che andavano da quelli tipici della schizofrenia a quelli del
Parkinson, della poliomielite, della sclerosi multipla. I soggetti colpiti che riuscivano a sopravvivere tuttavia presentavano alcuni tratti peculiari. Erano coscienti e consapevoli ma non realmente svegli; vivevano in una condizione sospesa, restando immobili tutto il giorno, in silenzio, privi di ogni iniziativa, indifferenti a tutto ciò che accadeva intorno.
Fu Constatin Von Economo a descrivere la natura di questa malattia, a tracciarne la forma nosologica e a indicarne la patogenesi. Ma non solo, Von Economo seppe vedere nella pandemia un formidabile seppur tragico esperimento della natura, che doveva offrire fondamentali indizi sulla natura dei meccanismi che regolano gli stati di coscienza.
Von Economo scopriva che l’encefalite letargica era legata alla distruzione di alcune strutture sottocorticali ed avanzò così per primo l’ipotesi che tra i centri profondi del cervello fosse localizzato l’apparato deputato a mantenere lo stato di veglia.
Sonno e veglia come processi passivi
Negli anni ’30 il lavoro di Frederic Bremer portava ulteriori contributi alla comprensione dei meccanismi di regolazione degli stati di coscienza. L’idea di Bremer era quella di vagliare la teoria dominante del periodo e secondo la quale l’attività di veglia del cervello veniva mantenuta dalle afferenze sensoriali. Concordemente a questa dottrina, il cervello privato di stimoli in arrivo sarebbe stato incapace di mantenere lo stato di veglia e sarebbe gradualmente passato nel sonno. Questo stato di coscienza veniva così spiegato come effetto della graduale sottrazione di stimoli legata soprattutto alla riduzione della stimolazione visiva. Ed in tal senso, come la veglia, il sonno sarebbe stato un processo puramente passivo e regolato dall’esterno.
Guidato da questa teoria Bremer praticava una resezione completa nella parte alta del tronco cerebrale, impedendo in tal modo la l’arrivo degli stimoli sensoriali al cervello. L’animale così preparato – cerveau isolé lo denominava Bremer – cadeva in uno stato di continua sonnolenza, testimoniato anche dalla forma del tracciato
EEGrafico. Bremer quindi stimolava le vie dell’olfatto, le uniche vie sensoriali risparmiate dalla resezione nel cerveau
isolé. Questa stimolazione era in grado di provocare il risveglio dell’animale e la desincronizzazione dell’elettroencefalogramma.
I risultati concordavano appieno con la teoria della deafferentazione.
Continuando gli esperimenti tuttavia Bremer si imbatteva in una vistosa anomalia. Contrariamente alle attese, e pur provocando una completa deafferentazione sensoriale, la resezione del cervello ad un livello più basso provocava un innalzamento dei livelli di attenzione e l’abolizione del sonno. L’encephale
isolé, così Bremer chiamò questo preparato sperimentale, indicava l’esistenza di un sistema di controllo attivo situato nel tronco cerebrale e rendeva controversa l’idea del sonno e della veglia come processi passivi.
Doveva essere Giuseppe Moruzzi a chiarire definitivamente la questione con la scoperta del sistema reticolare fatta assieme a Horace Magoun nel 1949 e con le successive ricerche condotte su questo apparato fisiologico col suo gruppo di collaboratori a Pisa.
encefalografo di Berger
Berger
foto del primo EEG
primo tracciato EEG
Von Economo
Bremer