FLUSSI DI COSCIENZA, DI CONSAPEVOLEZZA, DI INCONSAPEVOLEZZA

I circuiti cortico/corticali e cortico/subcorticali

Studi recenti di neuroscienze[i] hanno evidenziato che le aree corticali e subcorticali sono collegate tramite circuiti piuttosto complessi. Essi funzionano per mezzo di meccanismi di attivazione e d’inibizione; questi ultimi presenti nelle aree subcorticali.

I cinque grandi nuclei che formano i Gangli della base assieme al talamo, all’amigdala, all’ippocampo fanno parte di tali circuiti cortico/subcorticali.

Accanto ai circuiti cortico/subcorticali sono stati riconosciuti circuiti cortico/corticali che connettono aree della corteccia

Ambedue i tipi di circuiti vedono l’attivazione costante della corteccia frontale, tanto che i due tipi di circuiti sono anche detti: circuiti fronto/corticali e fronto/sottocorticali.

I circuiti fronto/corticali conosciuti sono:

1) il fascicolo arcuato longitudinale superiore. Connette l’area di Wernicke con l’area di Broca con alcune fibre che si diramano nella corteccia parietale inferiore[ii]

2) il fascicolo fronto/occipitale superiore. Connette la corteccia frontale e l’insula con le regioni temporali ed occipitali. Secondo Catani e colleghi[iii] le fibre sembrano, invece associare quasi esclusivamente la corteccia prefrontale dorsolaterale con il lobo parietale

3) il fascicolo uncinato. Connette la corteccia frontale orbitale e polare con le aree temporali anteriori

4) il cingolo connette le aree orbitali e mediali del lobo frontale con l’ippocampo e le aree parietali posteriori ed occipito/temporali.

I circuiti fronto/sottocorticali riconosciuti sono:

1) circuito motorio. Comprende l’area motoria supplementare, le aree premotorie, l’area motoria primaria e quella somatosensoriale.;

2) Circuito oculomotore, che ha origine nei campi oculari frontali

3) Circuito prefrontale/dorsolaterale, collega la superficie dorsolaterale del lobo frontale con altre aree frontali e quelle parietali

4) Circuito orbitofrontale/laterale facente capo ai giri orbitali laterali con collegamenti alla corteccia temporale dell’insula. E’ collegato col circuito dorsolaterale.

5) Circuito orbitofrontale/mediale ha origine nel giro retto e nel giro orbitario mediale, è collegato con la corteccia cingolata anteriore e riceve afferente da strutture subcorticali e mesencefaliche implicate con la gratificazione ed il piacere.[iv]

6) Circuito del cingolato anteriore. E’ ripartito in tre sottoregioni: rostrale, con funzione affettiva; dorsale, con funzione cognitiva, caudale con funzioni motorie.[v]

7) Circuito corteccia laterale/cervelletto con funzioni esecutive.

Questi circuiti sono reciprocamente interconnessi.

In basso è illustrato il circuito motorio dei nuclei della base[vi] Esso fa parte del più complesso circuito percettivo/motorio che comprende il cervelletto, i nuclei pontini, il midollo spinale, il tronco dell’encefalo ed altre aree della corteccia.

La funzione cognitiva di base

La presenza di questi circuiti ci spinge ad una considerazione.

Ciascuno di essi ha una semplice funzione associativa, limitandosi a trasmettere tramite le varie connessioni le informazioni da un’area all’altra, oppure la presenza di questi circuiti nell’architettura generale del sistema nervoso sottintende una loro funzione cognitiva?

Se è così, quale può essere questa funzione?

Consideriamo il circuito percettivo/motorio

Uno dei più semplici atti motori causati da una percezione è il riflesso.

Se tocchiamo con la mano un oggetto incandescente, immediatamente la stacchiamo. Questo gesto è automatico ed inconsapevole.

La funzione cognitiva che regola questo meccanismo può essere quella espressa dai termini “se…allora”.

Se un dolore improvviso colpisce una parte esterna del corpo, allora quest’ultima è automaticamente allontanata dalla fonte di sofferenza.

E’ possibile che sia questa la funzione cognitiva di questo circuito?

La risposta è negativa. Infatti, il circuito percettivo/motorio espleta anche la funzione di apprendimento. L’esperienza c’insegna che gli animali movendosi ed esplorando l’ambiente imparano; infatti, acquisiscono nuove competenze motorie e nuove conoscenze.

Se vogliamo ipotizzare una funzione cognitiva per tale circuito essa deve comprendere la funzione di apprendimento.

A questo punto è opportuna una digressione.

Gli studi sul condizionamento classico e quelli sul condizionamento operante hanno messo in luce il fatto che, se ad uno stimolo o ad un’azione segue più volte una ricompensa o una punizione, l’animale impara ad associare lo stimolo o l’azione alla ricompensa o alla punizione.

Esempio del condizionamento classico è quello del cane affamato che riceve cibo dopo l’accensione di una luce. Ben presto impara che l’accensione della luce significa l’arrivo del cibo.[vii]

L’apprendimento avviene tramite un meccanismo di anticipazione. Vista la luce, esso si aspetta il cibo.

Processo analogo avviene nel condizionamento operante. Un topo che acquista consapevolezza del fatto che premendo una leva riceve del cibo, preme la leva anticipando mentalmente la comparsa dell’alimento. [viii]

Accanto ad un meccanismo di attivazione opera anche un meccanismo di inibizione.

Se all’accensione della luce il cane non riceve più volte il cibo l’aspettativa si riduce fino a scomparire.

Gli esperimenti di Tolman[ix]. sull’apprendimento di mappe spaziali dei topi confermano il processo di anticipazione.

C’e una vasca con quattro piattaforme. Il topo è messo nella piattaforma A; il cibo è collocato, le prime volte, alternativamente nella P e nella P’. In seguito il cibo è posto solo sulla piattaforma P. Dopo reiterate esperienze il topo appena è messo sulla piattaforma A si dirige subito verso la P, avendo imparato che proprio su quella piattaforma c’è il cibo.

Quando, invece che nella A, il topo è posto sulla A’, esso continua a dirigersi immediatamente verso la P, dimostrando di aver memorizzato la mappa del luogo.

Ciò che a noi interessa di questi esperimenti è il fatto che il ratto mostra sorpresa se non trova il cibo dove aveva supposto.

Alla luce di questi esperimenti il processo cognitivo realizzato dai circuiti percettivi/motori potrebbe essere quello schematizzato nel seguente modello:

L’agire del topo corrisponde al movimento; l’ipotesi a ciò che esso si aspetta di trovare; la verifica a ciò che trova rispetto a quanto supposto.

Prima di ipotizzare qualcosa il topo però riconosce l’ambiente in cui è inserito, cioè la vasca, le pareti, le piattaforme. Questa consapevolezza è ciò che abbiamo indicato con “se”. Si tratta dei dati oggettivi da cui parte il sistema cognitivo; le conseguenze di queste conoscenze acquisite sono state indicate con il termine “allora”. Nel nostro caso il topo deduce che nella piattaforma “A” è presente il cibo. Questa deduzione è anche un’ipotesi da verificare tramite movimenti o azioni.

L’ipotesi e la verifica riguardano lo stesso “oggetto” cioè il cibo che il ratto si aspetta di trovare. L’ipotesi però rientra nel campo “enti” mentali, il cibo, infatti, è presente solo nella mente del topo; la verifica implica l’intervento dei recettori sensoriali che informano la mente su ciò che è “realmente” presente nella piattaforma.

Circuito oculomotore

I vari sistemi motori presenti nel nostro corpo potrebbero funzionare tramite questo modello.

A tal proposito consideriamo il sistema oculomotore.

Supponiamo di essere in casa e di sentire all’improvviso un grido riecheggiare dietro di noi.

Quest’informazione entra rapidamente nel flusso di coscienza interrompendo e deviando la nostra attenzione (se…). La mente ipotizza il significato di quel grido (allora: qualche familiare si è fatto male) nonché la posizione di provenienza. Sulla base di queste supposizioni l’attenzione visiva si dirige nella porzione di spazio da cui ritiene che il grido provenga, tramite movimenti del corpo del capo e degli occhi. La percezione che segue funge da verifica alle nostre congetture.

Affinché questo modello cognitivo possa funzionare correttamente si rendono necessarie alcune condizioni.

Una di queste è la percezione del grido che è emesso.

A questa funzione provvede il sistema uditivo. Esso, tramite la coclea, ripartisce i suoni in base alla loro frequenza udibile. [x]

Oltre al grido la mente percepisce la posizione dello stesso; per espletare questa funzione cognitiva le informazioni provenienti dalle due orecchie sono organizzate nella corteccia uditiva primaria in colonne di sommazione e di sottrazione, disposte in modo alternato[xi].

Le informazioni, sia quelle provenienti dall’esterno sia quelle provenienti dal corpo sono ripartite nelle due componenti modale e spaziale. La componente modale raccoglie e trasmette i dati relativi a “che cosa” è l’oggetto. La componente spaziale si occupa della posizione.

Nell’esempio relativo al topo nella vasca, l’animale formula l’ipotesi sulla presenza del cibo. La consapevolezza della sua posizione è data dalla percezione visiva e dal riconoscimento dell’ambiente.

Sistemi percettivi e funzione cognitiva di base.

Il circuito cognitivo di base è circolare. Infatti, la “verifica” della precedente “ipotesi” è il punto di partenza o il “se” della nuova “ipotesi”. Sappiamo inoltre che il “se/verifica” consta di due componenti la percezione ed il riconoscimento. Molti pazienti cerebrolesi, infatti, in qualsivoglia modalità sensoriale presentano disturbi separati di percezione e riconoscimento.

A tal proposito, Antony Y. Stringer[xii] differenzia, tra le varie patologie, il deficit della percezione dello stimolo, il deficit della percezione dello spazio, i disturbi della identificazione (o riconoscimento) dello stimolo.

Per tale motivo invece di “se”/verifica” usiamo i termini percezione e riconoscimento.

Al posto della parola “ipotesi” utilizziamo quella di “recupero” che sottolinea meglio l’attività del circuito che agisce sui dati depositati in memoria.

Come vedremo più avanti il riconoscimento ed il recupero riguardano più “enti”. Al fine di realizzare un movimento mirato alla percezione di un “oggetto specifico” dopo il recupero e prima del movimento è necessaria una funzione cognitiva che indichiamo con “scelta”.

Tra le varie opzioni recuperate la mente sceglie quella da percepire.

Chiamiamo “quanto di coscienza” l’informazione raccolta con la percezione che entra nel circuito ed è riconosciuto, recuperato e scelto.

I “quanti di coscienza” dipendono dalla funzione cognitiva di base e dai sistemi sensoriali. Questi ultimi raccolgono ordinatamente ed in circuiti paralleli l’informazione proveniente dall’esterno.

Lo schema in alto mostra l’interazione tra le informazioni sensoriali e il circuito cognitivo di base.

Una successione di “quanti di coscienza” la indichiamo col termine “flusso di coscienza”

Non tutti i circuiti cognitivi di base interagiscono con i sistemi sensoriali. Alcuni funzionano autonomamente. In questo caso il “quanto di coscienza” non è percepito ma rappresentato.

Il circuito cognitivo di rappresentazione è svincolato dalle informazioni sensoriali.

Gli automatismi motori

Al fine di chiarire come si realizzano gli automatismi motori è bene sottolineare il fatto che il circuito motorio, pur essendo collegato alla consapevolezza cognitiva del riconoscimento degli oggetti, è autonomo rispetto ad essa.

Il circuito motorio, infatti, si attiva su consapevolezze ed ipotesi posizionali del corpo, che sono indipendenti dalle consapevolezze ed ipotesi cognitive (che cosa è l’oggetto e dove si trova).

Supponiamo di compiere un gesto semplice come quello di aprire la mano.

Questo movimento attiva il circuito se…allora – ipotesi ® movimento ® verifica.

Il se è la posizione di partenza della mano (relativa al braccio ed al corpo); l’allora/ipotesi è la posizione della mano dopo il movimento.

La consapevolezza della posizione iniziale e della posizione dopo il movimento è data dalle informazioni provenienti dai fusi neuromuscolari che consentono la propriocezione.

Se dopo aver aperto la mano la chiudiamo, la sequenza di apertura/chiusura è la seguente:

Quando ci muoviamo nell’ambiente o semplicemente muoviamo gli occhi, tali atti motori supportano le percezioni sensoriali. Abbiamo quindi due livelli di riconoscimento/recupero/percezione. Il primo riguarda la percezione delle posizioni delle parti corporee; il secondo riguarda la percezione esterna.

I due circuiti si integrano secondo lo schema illustrato in basso.

Quando spostiamo gli occhi per la percezione visiva, il movimento degli stessi dipende dalla posizione relativa che assumono rispetto al capo ed al corpo.

Il circuito attenzionale visivo utilizza tali movimenti per la percezione degli oggetti.

La percezione di quanto è ipotizzato (recupero e scelta) avviene tramite il movimento oculare che supporta il sistema sensoriale visivo. Il movimento oculare stesso (nel riquadro) funziona tramite lo stesso meccanismo circuitale.

Il movimento oculare, in questa circostanza, è automatico.

L’attenzione, infatti, è volta alla percezione/riconoscimento visiva.

Mantenimento in presenza e focalizzazione

I circuiti percettivi e rappresentativi di cui ci siamo finora occupati concernevano il “passaggio” da un quanto di coscienza all’altro.

Esistono, però, per ogni modalità percettiva e rappresentativa circuiti che si occupano del mantenimento in presenza del “quanto di coscienza”

Il circuito oculomotore, per esempio, ci consente tramite i movimenti saccadici di “passare” da un quanto di coscienza all’altro. Nel caso in cui un oggetto si muove o si trasforma attiviamo il circuito di mantenimento in presenza. Agganciamo, con l’attenzione, il quanto di coscienza e ne seguiamo le trasformazioni o i movimenti.

Anche se simile agli altri, questo circuito è autonomo. Il processo cognitivo se...allora - ipotesi ® movimento ® verifica si realizza sullo stesso quanto di coscienza.

Anche il circuito di mantenimento in presenza è supportato da un circuito motorio. Relativamente alla visione, quest’ultimo agisce sulla base della posizione degli occhi rispetto alle altre parti del corpo.

Un ulteriore circuito percettivo/motorio è quello di “focalizzazione dell’attenzione”.

In ambito visivo si parla di “movimento di vergenza”[xiii]. Questo movimento è utilizzato per ampliare o restringere il campo percettivo. Se guardiamo un oggetto, per esempio un’auto, possiamo restringere il fuoco dell’attenzione, dirigendola sul cofano.

Anche il circuito di “focalizzazione dell’attenzione” è supportato da un circuito motorio che agisce sulla base della posizione degli occhi rispetto alle altre parti del corpo.

Il concetto di “tempo” si origina da i tre tipi di circuiti. I circuiti “di passaggio” consentono di categorizzare il tempo come “prima/dopo”. I circuiti di “mantenimento in presenza” consentono di categorizzare il tempo come “durata”. I circuiti di focalizzazione categorizzano il tempo come “istante”.

Questi tre circuiti motori agiscono in sincronia. Al passaggio e focalizzazione segue il mantenimento in presenza.

I primi due circuiti utilizzano quanti di coscienza relativi alla “posizione” dell’oggetto ed alla sua grandezza, il terzo agisce sul suo “stato”, ovvero il suo essere in moto o fermo.

Il passaggio e la focalizzazione agiscono concomitantemente. Si pensi alla circostanza in cui allunghiamo il braccio per afferrare una mela. I due movimenti di spostamento del braccio in avanti e di conformazione della mano alla mela avvengono contemporaneamente. In modo analogo lo spostamento degli occhi sull’oggetto agisce in sincronia con il movimento di vergenza che conforma la focalizzazione all’oggetto stesso.

Al passaggio ed alla focalizzazione può seguire il mantenimento in presenza. Spesso, però, l’attenzione non si sofferma sull’oggetto percepito e “passa” subito ad un altro.

I circuiti attenzionale su base modale.