non invasiva in grado di rilevare, in vivo, sostanze neurochimiche in regioni cerebrali normali e patologiche. Le informazioni biochimiche di maggior rilievo riguardano i seguenti metaboliti:• N-acetilaspartato (NAA): segnala la presenza di neuroni e dendriti vitali;• Colina (Cho): marker metabolico di anabolismo e catabolismo delle membrane cellulari;• Creatina (Cr): marker del metabolismo energetico neuronale e astrocitario;• Lattato (La): marker di glicolisi anaerobia, normalmente appena rilevabile in un encefalo sano.La SRM può individuare, biochimicamente, regioni danneggiate che possono invece apparire normali con le tradizionali tecniche di neuroimmagine, ponendosi come utilissimo strumento diagnostico complementare. Il suo utilizzo permette di associare ad un dato di immagine un'informazione neurochimica, chiarendo ulteriormente le basi patologiche dei disordini di coscienza. Pertanto si stanno accumulando una notevole quantità di informazioni che potrebbero essere presto usate a fini diagnostici, in base alla sede di anomalia o in base alla quantificazione dell'alterazione. 48 Figura 9. L'immagine a sinistra mostra il DTI di un soggetto sano ed evidenzia l'elevata diffusibilità dell'acqua (freccia) a livello dello splenio del corpo calloso (colore rosso); a destra, paziente con trauma cranico severo: la freccia indica l'assenza di segnale, espressione del danno assonale. 47 Neuroimmagini funzionali: PET e fMRI. Uno degli elementi chiave nella valutazione cognitiva nei soggetti con disordini di coscienza è rappresentato dalla loro incapacità (totale in caso di SV, parziale se SMC) di processare gli stimoli in maniera cosciente, incapacità che l'osservatore rileva dai comportamenti del paziente. Le metodiche finora esaminate non riescono in alcun modo a dare informazioni riguardo i meccanismi sottostanti i comportamenti osservati. Le neuroimmagini funzionali -specialmente la fMRI -rappresentano il campo più promettente per lo studio di questi disordini e stanno aprendo le porte verso nuove e fondamentali conoscenze a riguardo. Altri studi hanno confermato questi dati, rendendo disponibili tali tecniche come supporto diagnostico nei casi più complessi. 53 RISONANZA MAGNETICA FUNZIONALE (fMRI). La risonanza magnetica funzionale rappresenta il campo di ricerca di maggior sviluppo nei disordini di coscienza. Negli ultimi anni va accumulandosi una notevole mole di dati che tuttavia Figura 10. Metabolismo cerebrale in diverse condizioni cliniche. 52 lasciano molti dubbi interpretativi. Per quanto i risultati siano estremamente promettenti, la cautela è d'obbligo, considerando che, evidenze oggettive a parte, nessuno può al momento affermare con certezza la validità dei risultati ottenuti fintanto che il substrato biologico della coscienza -e i suoi correlati elettro-fisiopatologici -non saranno ulteriormente chiariti. Per questa e altre limitazioni, i riscontri ottenuti tramite la fMRI sono riusciti solo in piccola parte ad entrare nella routine diagnostica, a conferma della complessità dell'analisi dei risultati.La tecnica di acquisizione delle immagini si basa sulla variazione del segnale derivante dal rapporto dei livelli di ossiemoglobina e desossiemoglobina ematici in base alle richieste metaboliche cerebrali (tecnica BOLD, blood-oxygenation-leveldependent).Questo tipo di studi mira a evidenziare la connettività funzionale presente tra diverse aree cerebrali. Con questo termine si indica la correlazione di attivazione temporale esistente tra differenti regioni cerebrali, senza che siano necessariamente collegate tra loro dal punto di vista anatomico. 54 D'altra parte, la connettività strutturale descrive l'insieme delle connessioni fisicamente esistenti a livello cerebrale ed è valutabile attraverso il DTI.Le ricerche in questo campo sono state prima di tipo segregazionale, consistenti nella valutazione dell'attivazione di diverse aree cerebrali in risposta all'esecuzione di compiti vari, poi integrazionale, vale a dire attraverso lo studio dei modelli di connettività. Sono questi i circuiti cerebrali in grado di svolgere specifiche funzioni, non solo dopo stimolazioni esterne, ma anche in condizioni di riposo. Si distinguono, perciò, studi di funzionalità cerebrale con compito attivo e studi di resting-state. In ogni caso, l'obiettivo è quello di ricercare anormalità sottostanti i disturbi di coscienza rispetto a gruppi controllo sani, cercando poi di interpretare i risultati a scopo diagnostico, prognostico e, possibilmente, anche terapeutico.Gli studi di funzionalità cerebrale con compito attivo sono ormai consolidati.Relativamente ai disordini di coscienza, esistono numerosi lavori in grado di mostrare importanti funzionalità cognitive residue rilevate da queste indagini in pazienti in SV o SMC. Mentre nella minima coscienza questo risultato era, almeno in parte, atteso, nello SV l'individuazione di attività cerebrale paragonabile a quella di una funzione cosciente ha lasciato numerosi dubbi interpretativi.Questi studi sono stati condotti registrando l'attivazione di aree cerebrali in seguito alla richiesta al paziente clinicamente in SV di "pensare" a situazioni immaginarie ma concrete (Owen et al. 2006; 55 Monti et al. 2010 56 ), e si sono osservati pattern di attivazione simili a quelli di soggetti sani. Le aree e circuiti cerebrali attivantisi in seguito a stimoli uditivi con contenuto simbolico progressivamente crescente si sono rivelati sovrapponibili nei soggetti sani ed in un sottogruppo di pazienti in SV (Coleman et al. 2007 57 ).Questi risultati sembrano indicare come alcuni di questi pazienti abbiano la capacità di discriminare stimoli diversi, modulando la propria attività cerebrale in maniera differente a seconda del contenuto simbolico dello stimolo. Attraverso la fMRI è quindi possibile evidenziare, in alcuni soggetti con disordine di coscienza, la presenza di substrati neuronali che riflettono azioni presupponenti la conservazione della coscienza. La certezza che la coscienza -intesa nel senso più globalecorrisponda a questo tuttavia non ce l'abbiamo. I pazienti in SMC presentano, generalmente, pattern di attivazioni cerebrali simili (per estensione e localizzazione) ai soggetti sani o comunque superiori rispetto ai pazienti in SV. Verosimilmente, i loro network cerebrali e le reti neurali sono in parte conservati, mentre nello SV non accade altrettanto. Va infatti sottolineato come le neuroimmagini funzionali della maggior parte dei pazienti in SV siano caratterizzate da multiple disconnessioni corticali, tanto che le stimolazioni esterne non sono in genere in grado di attivare aree cerebrali oltre le cortecce primarie dei relativi stimoli. 16,58 Il riscontro, nello SV, di reperti compatibili con la capacità di modulare il pensiero cosciente lascia dunque aperti molti interrogativi. Molti di questi soggetti in SV con pattern di fMRI "normali" hanno manifestato, nei mesi successivi, recuperi cognitivi (generalmente parziali), suggerendo che, forse, si trattasse di stati di minima coscienza nonostante l'analisi clinica ancora non lo mostrasse. Questo dato potrebbe indicare un preciso ruolo prognostico della fMRI, oltre che creare nuove categorie diagnostiche basate sulla neuroimmagine funzionale.Ciò nonostante si ribadisce che, in assenza di una piena comprensione neurobiologica dei meccanismi correlati alla coscienza, qualsiasi attivazione cerebrale non può ancora essere considerata come prova della sua presenza.Un'attivazione cerebrale in risposta ad una stimolazione indica semplicemente che quell'area specifica è ancora in grado di processare lo stimolo e che la via anatomica è ancora integra. Quando tuttavia, come negli studi di Owen e Monti, il paziente è in grado di modulare la sua attività cerebrale in risposta a domande degli esaminatori, allora l'analisi sembra non poter prescindere dal considerare il soggetto con coscienza residua.L'insieme di questi dati indica che gli studi di attivazione cerebrale potranno, in futuro, contribuire in modo significativo al percorso diagnostico, differenziando in maniera più netta gli stati vegetativi da quelli di minima coscienza.Gli studi di resting state si basano sull'analisi dell'attività cerebrale di soggetti in condizioni di "riposo" psicosensoriale. Con questo termine si indica quindi uno stato caratterizzato dal riposo del soggetto, generalmente con occhi chiusi e senza specifiche stimolazioni esterne. Si presume che in questa situazione il cervello sia impegnato in attività intrinseche, introspettive, il cosiddetto day dreaming e mind wandering. Pertanto, il termine rest non si riferisce strettamente all'attività cerebrale, in quanto questa non è mai fisiologicamente in uno stato di riposo. 59 Questo tipo di studi è nato da due fondamentali evidenze: l'encefalo ha un elevato metabolismo in condizioni basali ed il surplus di energia necessario per attività cerebrali specifiche è in realtà relativamente basso; 59 inoltre, durante l'esecuzione di compiti precisi, oltre all'incremento specifico e previsto dell'attività di alcune aree cerebrali, si osserva anche un decremento, diffuso, in altre regioni. Queste stesse regioni, terminato lo stimolo, mostrano un aumento di attività che viene mantenuto nel corso del tempo in assenza di nuovi impulsi esterni. 60 Esiste quindi un'attività di fondo cerebrale -una sorta di stato di default -quando il cervello si trova in assenza di stimolazioni e non elabora. Al comparire delle sollecitazioni esterne, l'attività di fondo si riduce, permettendo il passaggio di risorse energetiche secondo uno schema stimolo indotto. 61 Poiché durante compiti di vario tipo susseguenti a stimoli l'attività mentale è rivolta verso essi, si ritiene che in condizione di riposo l'attività cerebrale sia rivolta verso azioni introspettive.Lo studio della connettività funzionale a riposo, cioè dei circuiti cerebrali collegati funzionalmente, anche se non anatomicamente, in condizioni di riposo ha permesso di identificare alcuni resting-state network: 54 quello sensorimotorio, visivo, uditivo, il DMN (default mode network), il CEN (central executive network) e il SN (salience network): soprattutto gli ultimi tre, per via delle loro peculiari funzioni, sono stati recentemente studiati anche nei disordini di coscienza.Il DMN è un sistema funzionale che include (bilateralmente) la corteccia cingolata posteriore, il precuneo, la corteccia mediale prefrontale, la corteccia parietale inferiore e, forse, alcune aree dei lobi temporali. 62 Il DMN è maggiormente attivo in condizioni basali e si ritiene che sia legato a pensieri introspettivi, avendo ruolo nella valutazione delle esperienze passate, nell'elaborazione di piani, nella simulazione di comportamenti e quindi, ipoteticamente, nell'analisi cosciente di sé e del rapporto con il mondo esterno.Il CEN, invece, è un network eterodiretto, coinvolto nell'orientamento volontario (top-down) dell'attenzione e aumenta la sua attività dopo la presentazione di segnali indicanti il dove, quando o su quali soggetti dirigere l'attenzione stessa. 63,64 Ne fanno parte la corteccia prefrontale dorso laterale e la corteccia parietale posteriore (entrambi bilateralmente). 65,66 Dalle diverse funzioni svolte dai due network si evince come essi siano anticorrelati, ossia durante l'attività di uno, l'altro si riduce e viceversa. E' come se esistesse uno spostamento dell'attività neurale, passando, alternativamente, da un network interodiretto ad uno eterodiretto. 67 Quanto detto è di verifica individuale: nel momento in cui spostiamo i nostri pensieri introspettivi (il comune pensare "tra sé e sé") verso l'ambiente (ossia rivolgiamo l'attenzione a qualcosa di esterno), il DMN riduce la sua attività a favore del CEN; infatti la presenza di fenomeni attentivi riduce di molto la capacità di concentrarsi su noi stessi. E' ancora incerto quale sia il meccanismo che permetta di passare da una condizione all'altra. Nuovi studi 66 hanno individuato un nuovo network che agirebbe da regolatore dei due circuiti sopra descritti. Si tratta di un network di salienza (SN) di cui fanno parte l'insula anteriore di destra e di sinistra e la corteccia cingolata anteriore. Il ruolo del SN consisterebbe nel rilevare, "involontariamente" o "inaspettatamente" (bottom-up), gli eventi salienti provenienti dall'esterno o dall'interno, valutandone l'importanza e la loro potenziale pericolosità per l'individuo, selezionando quali dovranno essere elaborati ad un livello successivo e quali no. Così facendo, il circuito di salienza sarebbe in grado di regolare il passaggio tra il DMN e il CEN, scegliendo gli stimoli su cui indirizzare l'attenzione o lasciando che l'attività introspettiva continui. In sostanza, la salienza guiderebbe gli altri network cerebrali nel generare risposte comportamentali adeguate all'ambiente. L'interesse clinico di queste scoperte risiede nella possibilità di individuare specifici network sottostanti i meccanismi di coscienza, senza che sia richiesta la collaborazione del paziente (studi "a riposo"), condizione fondamentale per lo studio degli stati vegetativi o di minima coscienza. Nei disordini di coscienza, il grado di integrità di questi circuiti sembra essere correlato con le capacità introspettive (consapevolezza di sé) ed eterodirette (attenzione) di questi pazienti. Gli studi di resting-state hanno permesso di evidenziare come questi network sono profondamente danneggiati nei pazienti in SV, mentre risultano in parte conservati nello SMC. Cauda et al. (2009) 68 hanno per primi studiato questa relazione, mostrando un'importante disfunzione del DMN in 3 pazienti in SV; altre nuove ricerche sembrano confermare questi dati. [69][70][71] Benché agli stadi preliminari, questa tecnica potrebbe diventare estremamente interessante nel valutare l'integrità funzionale di diversi network cerebrali, potendo forse distinguere tra uno stato inconscio (vegetativo), da uno parzialmente o totalmente cosciente (minima coscienza o locked-in/sani) ancor prima di avere delle evidenze cliniche. Inoltre, questi dati sono un ulteriore approccio al substrato neurobiologico della coscienza, ma non si può affermare che siano la soluzione di questo grande quesito, considerando anche che solo pochi pazienti sono stati valutati con questa tecnica e i dati sono quindi ampiamente insufficienti. 72 