La corteccia cerebrale è ritenuta essere la sede dell’elaborazione cosciente del cervello. Invece di essere inattivate, alcune cellule specifiche della corteccia mostrano un’attività spontanea più elevata durante l’anestesia generale rispetto al risveglio, e questa attività è sincronizzata tra le cellule corticali. Secondo gli studiosi, una migliore comprensione dei meccanismi neuronali dell’anestesia generale potrebbe portare a farmaci anestetici migliori e a risultati chirurgici migliori.
In un articolo pubblicato di recente su Neuron, i ricercatori guidati dal professor Botond Roska dell’Università di Basilea e dell’Istituto di Oftalmologia Molecolare e Clinica (IOB) rivelano come diversi tipi di cellule della corteccia cambino la loro attività durante l’anestesia generale, aiutando a capire come può essere indotta la perdita di coscienza.
Immagina questa situazione: sei sdraiata sul tavolo operatorio. Il medico ti dice di contare fino a 5 e ti mette una maschera anestetica sul viso. Al 4° minuto, hai già perso conoscenza. Ti sveglierai solo dopo l’intervento. Che cosa è successo nel tuo cervello durante questo periodo?
Probabilmente si potrebbe pensare che il cervello sia rimasto in silenzio. Soprattutto la corteccia, l’area cerebrale ritenuta sede dell’elaborazione cosciente. Tuttavia, da quasi 100 anni si sa che alcune cellule della corteccia sono attive e che la corteccia alterna periodi di alta e bassa attività durante l’anestesia generale.
L’uso di elettrodi EEG è uno dei pochi strumenti disponibili per misurare questa attività, ma gli elettrodi non permettono di identificare le cellule alla base di questa attività. Pertanto, è sempre rimasta aperta la seguente domanda: quali cellule contribuiscono all’attività ritmica della corteccia e come questa potrebbe contribuire alla perdita di coscienza durante l’anestesia generale?
Cosa accade quando siamo incoscienti
Per rispondere a questa domanda i ricercatori hanno ricordato che la corteccia frontale è composta da diversi tipi di cellule, ciascuna con funzioni diverse. Anestetici generali diversi agiscono su recettori diversi, situati su tipi diversi di neuroni, distribuiti in tutto il cervello. Tuttavia, tutti gli anestetici generali portano alla perdita di coscienza e – quindi – “eravamo interessati a scoprire se esiste un meccanismo neuronale comune tra i diversi anestetici“, spiega il dottor Martin Munz, uno dei tre primi autori dello studio.
Nella pubblicazione su Neuron, i ricercatori hanno utilizzato moderni strumenti genetici. Hanno dunque escoperto che, contrariamente a quanto si sospettava in precedenza, solo un tipo specifico di cellule della corteccia, i neuroni piramidali dello strato 5, mostrava un aumento dell’attività quando le cavie sono state sottoposte a diversi anestetici.
“Ogni anestetico induce un ritmo di attività nei neuroni piramidali dello strato 5. È interessante notare che questi ritmi differiscono tra loro. Alcuni erano più lenti, altri più veloci. Tuttavia, ciò che è comune a tutti gli anestetici è che tutti inducono un allineamento dell’attività. Cioè, quando erano attivi, tutti i neuroni piramidali dello strato 5 erano attivi nello stesso momento”, ha illustrato il dottor Arjun Bharioke dello stesso gruppo di ricerca e primo autore dello studio. “Abbiamo chiamato questo fenomeno ‘sincronia neuronale'”.
I neuroni piramidali dello strato 5 sono un importante centro di uscita della corteccia cerebrale e collegano tra loro diverse aree corticali. Pertanto, comunicano sia tra le diverse aree corticali, sia dalla corteccia ad altre aree del cervello: la sincronizzazione dell’attività dei neuroni piramidali dello strato 5 limita le informazioni che la corteccia può produrre.
Come i tifosi di una squadra di calcio
“Sembra che, invece di ogni neurone che invia informazioni diverse, durante l’anestesia tutti i neuroni piramidali di strato 5 inviino le stesse informazioni“, spiega Arjun Bharioke, “Si potrebbe pensare a questo fenomeno come quando le persone in una folla passano dal parlare tra loro, per esempio prima di una partita di calcio o di basket, a quando fanno il tifo per la propria squadra, durante la partita. Prima dell’inizio della partita, ci sono molte conversazioni indipendenti. Durante la partita, invece, tutti gli spettatori fanno il tifo per la propria squadra. Quindi, c’è una sola informazione che viene trasmessa attraverso la folla“.
Lavori precedenti hanno proposto che la perdita di coscienza avvenga attraverso la disconnessione della corteccia dal resto del cervello. I risultati del team IOB suggeriscono un meccanismo che potrebbe verificarsi: il passaggio a una riduzione delle informazioni in uscita dalla corteccia, durante l’anestesia.
Alexandra Brignall, primo autore e veterinario di professione, afferma: “Gli anestetici sono molto potenti, come può testimoniare chiunque abbia subito un intervento chirurgico. Ma non sono sempre facili da usare. Durante un intervento chirurgico, bisogna monitorare continuamente la profondità dell’anestetico per assicurarsi che il paziente non sia troppo profondo o troppo superficiale. Più sappiamo come funzionano gli anestetici e cosa fanno nel cervello, meglio è. Forse questo aiuterà i ricercatori a sviluppare nuovi farmaci per colpire più specificamente le cellule cerebrali associate all’incoscienza”.
“I nostri risultati sono molto importanti per la medicina, poiché l’anestesia è una delle procedure mediche più frequentemente eseguite. La comprensione del meccanismo neuronale dell’anestesia potrebbe portare a farmaci anestetici migliori e a risultati chirurgici migliori“, afferma Botond Roska, autore corrispondente e direttore del Centro di ricerca molecolare IOB.
