Nel corso dell’ultimo decennio è decisamente cresciuto l’interesse scientifico per i correlati neurali della (in)coscienza durante coma ma anche durante sonno, anestesia e crisi epilettiche generalizzate. Questo interesse si è concretizzato in un certo numero di studi elettrofisiologici e di neuro-immagine. Dati convergenti, provenienti da questi esperimenti e da considerazioni teoriche, suggeriscono che la coscienza è una proprietà emergente del sistema talamo-corticale che dipende, in modo critico, dalla capacità delle diverse aree che compongono la corteccia cerebrale di comunicare efficacemente tra di loro (connettività effettiva). Parallelamente, il recente sviluppo di una nuova tecnica, basata sulla combinazione di stimolazione magnetica transcranica (TMS) ed elettroencefalografia ad alta densità (hd-EEG), rende finalmente possibile la misura diretta della comunicazione cortico-corticale. Questa metodica non-invasiva permette infatti di stimolare direttamente un area corticale e di registrare gli effetti immediati di questa perturbazione nel resto del cervello. Nel corso degli ultimi 4 anni, abbiamo utilizzato la TMS/hd-EEG per misurare come cambia il dialogo cortico-corticale nel cervello di soggetti sani quando il livello di coscienza fluttua durante il ciclo sonno-veglia, dimostrando, per la prima volta, l’esistenza di una stretta correlazione tra la connettività effettiva cortico-corticale ed il livello di coscienza del soggetto (Massimini et al., Science 2005; Massimini et al., PNAS 2007; Massimini et al., Eur. J. Neurosci. 2009). Questi studi hanno aperto un canale diretto tra misure teoriche ed empiriche della coscienza e offrono la possibilità di approcciare in un modo completamente nuovo i correlati neurali delle alterazioni patologiche della coscienza (Massimini et al., Progr. Brain Res, 2009).
Con il presente progetto proponiamo di studiare direttamente la comunicazione cortico-corticale in un modello di perdita della coscienza controllato, l’anestesia. Il lavoro sarà articolato in due fasi: (a) sviluppo, in laboratorio, di protocolli TMS/hd-EEG e di strategie di analisi dei dati ottimizzate per il calcolo della connettività effettiva intra-corticale (b) misure TMS/hd-EEG in soggetti prima, durante e dopo induzione di anestesia con midazolam e/o propofol. I risultati attesi da queste misurazioni hanno diverse implicazioni potenziali. Primo, essi rappresentano un’ulteriore definizione dei substrati neurali della perdita/emersione della coscienza in un contesto controllato (manipolazione farmacologica della coscienza). Secondo, essi potranno fare luce sui meccanismi specifici di diversi anestetici. Infine, la definizione di una misura oggettiva che correla strettamente con il livello di coscienza può rappresentare un passo importante nella la valutazione clinica dei pazienti in coma.