Ce dezvăluie pacienții cu creier divizat despre conștiință

Viețile și simptomele pacienților cu creier divizat oferă o fereastră rară către felul în care creierul leagă experiențele într-o singură minte.

Creierul, asemenea restului corpului, are un grad remarcabil de simetrie bilaterală. Este util să ni-l imaginăm ca pe o nucă mărită. O parte nu este imaginea în oglindă perfectă a celeilalte, dar seamănă destul de mult cu ea. Aproape fiecare structură cerebrală există în două exemplare, unul în stânga și unul în dreapta. Jumătatea stângă a câmpului vizual este reprezentată de cortexul vizual din emisfera dreaptă, în timp ce jumătatea dreaptă este cartografiată în cortexul vizual stâng.

Și totuși, când privești lumea, nu vezi o linie verticală fină care îți străbate câmpul vizual; cele două hemicâmpuri sunt integrate fără cusur. Filozofii subliniază că experiența este unitară. Cu alte cuvinte, nu trăiești două fluxuri ale conștiinței, câte unul pentru fiecare parte, ci unul singur. Iar ceea ce este adevărat pentru vedere se aplică la fel de bine atingerii, auzului și așa mai departe.

Când menționez la curs identificarea de către Descartes a glandei pineale, unii studenți chicotesc: „Ce prostie”. În fapt, Descartes a fost cu secole înaintea timpului său în căutarea unei relații între structură și funcție. El este o gură de aer proaspăt — de modernitate și iluminare — în atmosfera prăfuită, roasă de molii, a ultimilor ani ai scolasticii medievale. Descartes a înlocuit cauzele finale aristotelice, teleonomice, tocite de uz, care nu explică de fapt nimic - de pildă, lemnul arde fiindcă posedă o formă inerentă care caută să ardă - cu explicații mecaniciste.

Nepotrivirea dintre cele două jumătăți ale creierului și mintea unică a fost semnalată pentru prima oară de René Descartes, care, în secolul al XVII-lea, a căutat un organ unic care să reflecte natura unitară a experienței. El a presupus în mod eronat că glanda pineală nu are o jumătate stângă și una dreaptă și a formulat celebra ipoteză că aceasta ar fi sediul sufletului sau, în termeni moderni, corelatul neural al conștiinței.

Dar, cu toate intuițiile lui Descartes, el nu a recunoscut că, în primul rând, corpul calos, cea mai mare structură de substanță albă din creier, este responsabil de integrarea celor două emisfere. Este un mănunchi gros, asemănător întrucâtva unui cablu panglică, alcătuit din circa 200 de milioane de axoni, fiecare întinzându-se de la o celulă piramidală aflată de o parte a creierului până în cealaltă parte. Acești axoni, împreună cu alte câteva mănunchiuri mai mici de fibre, coordonează strâns activitățile celor două emisfere cerebrale, astfel încât ele să funcționeze împreună fără efort, dând naștere unei singure imagini asupra lumii.

Ce se întâmplă dacă acest mănunchi de axoni este secționat? Dacă operația ar fi făcută cu grijă, fără a vătăma alte structuri, pacientul ar trebui să rămână conștient, deși conștiința sa s-ar putea împărți în două, restrângându-se astfel încât să cuprindă numai câmpul vizual stâng sau drept, cealaltă jumătate devenind invizibilă. Dar nu asta se întâmplă!

Să luăm cazurile de crize epileptice netratabile, când întregul corp calos este secționat pentru a împiedica o criză care pornește într-o emisferă să se răspândească în cealaltă și să producă convulsii generalizate. Această operație, efectuată pentru prima dată la începutul anilor ’40, atenuează crizele.

O jumătate a creierului, la propriu, nu știe ce face cealaltă jumătate.

În mod remarcabil, după ce acești pacienți cu „creier divizat” își revin în urma operației, ei nu ies în evidență în viața de zi cu zi. Văd, aud și miros ca înainte; se deplasează, vorbesc și interacționează adecvat cu ceilalți, iar IQ-ul lor rămâne neschimbat. Au sentimentul obișnuit al sinelui și nu semnalează nicio modificare evidentă în perceperea lumii — de pildă, nicio restrângere a câmpului vizual. Chirurgii care au deschis drumul acestei operații, printre care Joseph Bogen de la Loma Linda University, în sudul Californiei, au fost nedumeriți de lipsa unor simptome clare.

O examinare mai atentă a pacienților cu creier divizat, făcută însă de biologul Roger Sperry la Caltech, a scos la iveală un sindrom persistent și profund de deconectare. Dacă anumite date sunt transmise unei emisfere, informația respectivă nu este împărtășită cu perechea ei de cealaltă parte. În plus, doar o emisferă vorbește, de regulă cea stângă. Altfel spus, dacă emisfera dreaptă este pierdută sau redusă la tăcere prin anestezie, pacientul poate încă vorbi, motiv pentru care emisfera stângă este numită emisfera dominantă.

Emisfera dreaptă, luată separat, are doar o înțelegere limitată a limbajului și este mută, deși poate mormăi și cânta. Așadar, când porți o conversație cu un pacient cu creier divizat, emisfera stângă a persoanei este cea care vorbește. Pacientul nu poate numi un obiect prezentat în câmpul vizual stâng, deoarece imaginea este procesată de cortexul vizual drept, care este mut. Dar poate alege obiectul dintr-un grup aflat pe o tavă folosind mâna stângă, controlată de cortexul motor drept.

Dacă o cheie este pusă în mâna dreaptă a pacientului, iar mâna se află sub masă, în afara câmpului vizual, pacientul o va numi rapid. Informația tactilă din mâna dreaptă este transmisă emisferei stângi, unde obiectul este identificat, iar eticheta lui este transmisă centrului limbajului. Dacă însă cheia este pusă în mâna stângă a persoanei, pacientul nu o poate identifica și începe să divagheze. Emisfera dreaptă poate foarte bine să știe că obiectul este o cheie, dar nu poate transmite această cunoaștere centrilor limbajului din stânga, deoarece legăturile de comunicare au fost tăiate.

Cu alte cuvinte, o jumătate a creierului, la propriu, nu știe ce face cealaltă jumătate, ceea ce duce la situații aflate undeva între tragedie și farsă.

Victor Mark, neurolog la University of North Dakota, a înregistrat video un interviu cu o pacientă cu creier divizat. Întrebată câte crize avusese după operație, mâna ei dreaptă a ridicat două degete. Mâna stângă s-a întins apoi și a forțat degetele mâinii drepte să coboare. După mai multe încercări de a-și număra crizele, pacienta s-a oprit, apoi a ridicat simultan trei degete cu mâna dreaptă și unul cu mâna stângă. Când Mark i-a atras atenția asupra discrepanței, pacienta a spus că mâna ei stângă făcea adesea lucruri de una singură. A izbucnit o luptă între cele două mâini, semănând cu o scenă de comedie grotescă. Abia când pacienta a devenit atât de frustrată încât a izbucnit în plâns mi-am amintit de situația ei tristă.

Studiile asupra pacienților cu creier divizat, muncă pentru care Sperry a primit Premiul Nobel în 1981, ne învață că secționarea corpului calos desparte în două complexul cortico-talamic, dar lasă conștiința intactă. Ambele emisfere sunt capabile în mod independent de experiență conștientă, una fiind mult mai verbală decât cealaltă. Oricare ar fi corelatele neurale ale conștiinței, ele trebuie să existe independent în ambele emisfere ale cortexului cerebral. Două minți conștiente într-un singur craniu. Din punctul de vedere al uneia dintre aceste minți, cealaltă este inaccesibilă; ar putea la fel de bine să se afle pe fața nevăzută a Lunii, deși cele două emisfere își pot transmite indicii inconștiente.

Câtă vreme ești treaz, ești conștient de ceva — drumul din față, o piesă heavy metal a trupei Rammstein care îți rulează neîncetat în minte sau fantezii sexuale. Numai în anumite practici meditative poți fi conștient fără a avea vreun conținut anume, conștient fără a fi conștient de ceva: conștiență pură sau goală. Chiar și când corpul tău doarme, poți avea experiențe vii în vise. În schimb, în somnul profund, în anestezie, în leșin, comoție și comă, nu există nicio experiență. Nu un ecran negru, ci nimic.

Când creierul suferă o vătămare severă, de pildă, conștiința poate să nu mai revină. Un accident de mașină, o cădere, o rană de luptă, o supradoză de droguri sau alcool, un înec evitat în ultimul moment — oricare dintre acestea poate duce la o aparentă inconștiență profundă. Datorită elicopterelor de salvare și tehnicienilor medicali de urgență, care duc rapid victima în grija unei echipe de asistenți și medici specializați în traumă, cu instrumentele lor avansate și cu bogata lor farmacopee, mulți pot fi smulși de la marginea morții. Deși acest lucru este o binecuvântare pentru cei mai mulți, pentru câțiva este un blestem. Unii rămân în viață ani întregi, dar nu își mai recapătă niciodată capacitatea de a vorbi sau de a interacționa în alt fel cu familia ori cu personalul medical.

Aceste tulburări globale ale conștiinței apar când sunt afectate regiunile cerebrale responsabile de starea de activare. Neuronii din talamus și din cortexul cerebral nu se pot asambla în coalițiile neuronale larg răspândite care mediază un anumit conținut conștient. Stările alterate ale conștiinței includ coma, starea vegetativă și starea de conștiință minimă. Nivelul general de activare variază de la absența completă în comă la tranziții periodice somn–veghe în starea vegetativă și la treziri cu mișcări intenționale în starea de conștiință minimă, în somnambulism și în anumite crize epileptice parțiale.

În somnul profund, în anestezie, în leșin, comoție și comă, nu există nicio experiență. Nu un ecran negru, ci nimic.

Numai în Statele Unite, până la 25.000 de pacienți stau ani într-o stare vegetativă numită stare vegetativă persistentă, cu perspective sumbre de recuperare. Ceea ce face situația aproape insuportabilă este faptul că, spre deosebire de pacienții comatoși, care nu prezintă aproape niciun reflex, pacienții aflați în această stare de limbo au zilnic cicluri somn–veghe. Când sunt „treji”, ochii lor sunt deschiși și se pot mișca reflex, la fel cum se pot mișca uneori și membrele; pot face grimase, își pot întoarce capul sau pot geme. Pentru observatorul naiv de la căpătâi, aceste mișcări și sunete sugerează că pacientul este treaz și încearcă disperat să comunice cu cei dragi. Tragedia vieții goale și distruse a pacientului, prelungită timp de decenii fără speranță în centre de îngrijire și aziluri medicale, este oglindită și amplificată de iubirea — și de resursele — pe care familia le cheltuiește pentru îngrijirea sa, sperând mereu într-o recuperare miraculoasă.

Poate sunteți la curent cu cazul Terri Schiavo din Florida, care a zăcut 15 ani într-o stare vegetativă persistentă până la moartea ei indusă medical în 2005. Din cauza conflictului urât și public dintre soțul ei, care susținea întreruperea menținerii artificiale a vieții, și părinții ei, care credeau că fiica lor avea un anumit grad de conștiență, cazul a provocat o agitație uriașă, a trecut prin toate nivelurile sistemului judiciar și l-a atras, în cele din urmă, pe președintele de atunci, George W. Bush. Din punct de vedere medical, cazul ei nu era controversat. Avea scurte episoade de automatisme: întoarceri ale capului, mișcări ale ochilor și altele asemenea, dar niciun comportament intențional reproductibil sau consecvent. EEG-ul ei era plat, indicând că i se oprise cortexul cerebral. Starea ei nu s-a îmbunătățit de-a lungul multor ani. Autopsia a arătat că i se micșorase cortexul la jumătate, iar centrii vizuali se atrofiaseră; așadar, contrar relatărilor publice care circulau la acea vreme, nu ar fi putut vedea nimic.

În cazul pacienților aflați în stare acută în secția de terapie intensivă, considerați inconștienți pe baza măsurilor comportamentale — adică li se cere să vorbească sau să își miște un membru ori ochii sau li se ciupește unghia pentru a se vedea dacă își retrag mâna ca răspuns la acest stimul dureros — situația este mai critică, deoarece, dacă rămân neresponsivi, echipa clinică va începe, în câteva zile, o discuție cu familia despre dacă pacientul ar fi dorit să continue să trăiască în aceste condiții cumplite. În cele mai multe dintre aceste cazuri, cei apropiați sunt de acord ca susținerea artificială a vieții să fie retrasă, iar pacientul moare.

Din nefericire, deosebirea dintre un pacient aflat într-o stare vegetativă sau comportamental neresponsivă, care are tranziții regulate somn–veghe, și o persoană aflată într-o stare de conștiință minimă, care poate comunica sporadic cu cei din jur, sau cineva care este conștient în mod ascuns, fără nicio metodă directă de comunicare la patul bolnavului, reprezintă o mare provocare. Știm acum că aproximativ un sfert dintre acești pacienți neresponsivi comportamental sunt, de fapt, conștienți în mod ascuns!

Există mai multe instrumente pentru detectarea acestui lucru, un soi de detector primitiv al conștiinței. Cel mai cunoscut este imagistica cerebrală funcțională.

Adrian Owen, neurolog la University of Cambridge, în Anglia, a introdus într-un aparat RMN o femeie neresponsivă al cărei creier fusese grav vătămat într-un accident rutier. Mama ei i-a citit instrucțiuni, cerându-i să își imagineze că joacă tenis sau că vizitează toate camerele din casă. Pacienta nu a dat niciun semn că ar înțelege, cu atât mai puțin că ar răspunde. Și totuși, tiparul activității cerebrale hemodinamice era asemănător cu cel al voluntarilor sănătoși care își închideau ochii și își imaginau acțiuni similare. O asemenea imaginare este o activitate mentală complexă și intențională, care se desfășoară pe parcursul câtorva minute; este puțin probabil să aibă loc inconștient. Femeia rănită, în ciuda incapacității ei de a semnaliza cu mâinile, cu ochii sau cu vocea, era conștientă cel puțin sporadic și putea urma o comandă externă. Cei mai mulți dintre ceilalți pacienți în stare vegetativă testați în acest fel nu prezentau asemenea semnături cerebrale; ei par să fie cu adevărat inconștienți. Așadar, aparatul RMN ar putea fi o linie de salvare pentru pacienții cu leziuni cerebrale grave, deoarece deschide o cale de comunicare: „Dacă te doare, gândește-te că joci tenis. Dacă nu, imaginează-ți că mergi prin casă.”

Pentru a reveni la tema principală, este remarcabil că mari porțiuni ale cortexului cerebral pot fi distruse fără nicio pierdere globală a funcției după recuperare. După cum am spus mai sus, o persoană cu leziuni corticale focale are deficite limitate. Această reziliență la vătămare este deosebit de evidentă în lobii frontali. Stimularea lor cu curenți electrici nu produce zvâcniri ale membrelor — cum se întâmplă când este stimulat cortexul motor primar — și nici sclipiri luminoase — cum se întâmplă când este stimulat cortexul vizual. De aceea, neurologii de început se refereau adesea la lobii frontali ca la „regiuni tăcute”.

Trăsătura definitorie a psihochirurgiei clasice este distrugerea controlată a substanței cenușii din lobii frontali ai cortexului, adică lobotomia, sau secționarea axonilor din substanța albă care leagă cortexul prefrontal de talamus și de ganglionii bazali, adică leucotomia. Aceste proceduri, realizate cu un instrument asemănător unei dălți de spart gheața modificate, introdus prin orbită, produc schimbări de personalitate și dizabilități mentale. Ele transformă „nebunul în idiot”, cum a formulat memorabil un critic timpuriu, și facilitează îngrijirea instituționalizată a pacienților, fără a produce o pierdere globală a conștiinței.

Și totuși, o leziune mică, bine delimitată, a structurilor subcorticale situate aproape de linia mediană imaginară care separă creierul stâng de cel drept poate face o persoană inconștientă. Mă gândesc la aceste structuri mediane ca la factori care fac posibilă conștiința. Ele controlează gradul de activare cerebrală necesar conștienței. Dacă sunt distruse atât copia stângă, cât și copia dreaptă ale unei regiuni subcorticale, pacientul își poate pierde conștiința definitiv. În general, creierul tolerează vătămarea unei structuri de pe o parte, dar este mult mai puțin rezistent la afectarea ambelor părți.

O asemenea structură mediană este sistemul reticulat activator, o colecție eterogenă de nuclei din partea superioară a trunchiului cerebral și din hipotalamus. Nucleii sunt ansambluri tridimensionale de neuroni, cu propria arhitectură celulară și propria identitate neurochimică. Nucleii din sistemul reticulat activator eliberează neurotransmițători modulatori, printre care serotonină, norepinefrină, acetilcolină și dopamină, prin axonii lor, în întregul prozencefal.

„Dacă te doare, gândește-te că joci tenis. Dacă nu, imaginează-ți că mergi prin casă.”

Un alt factor care face posibilă conștiința este ansamblul celor cinci nuclei intralaminari ai talamusului, grupați și ei în jurul liniei mediane. Acești nuclei primesc intrări de la nucleii trunchiului cerebral și de la lobii frontali și își trimit ieșirile în întregul cortex cerebral. Leziuni nu mai mari decât un cub de zahăr în nucleii intralaminari stâng și drept fac conștiința să dispară, cel mai probabil definitiv.

O multitudine de nuclei din talamus și din trunchiul cerebral mențin prozencefalul suficient de activat pentru ca experiența să poată avea loc. Niciuna dintre aceste structuri, cu semnăturile lor chimice distincte, nu este responsabilă de generarea conținutului acelei experiențe, dar ele fac experiența posibilă. Punctul final al eforturilor lor este reprezentat de cei 16 miliarde de neuroni din cortexul cerebral și de asociații lor apropiați din talamus, amigdală, claustrum și ganglionii bazali. Controlând eliberarea unui cocktail de neurotransmițători, nucleii intralaminari și alți nuclei din catacombele creierului reglează în sus sau în jos activitatea sinaptică și neuronală, permițând complexului cortico-talamic să formeze și să modeleze coaliția strâns sincronizată de neuroni aflată în centrul oricărei experiențe conștiente particulare.

În rezumat, proprietățile locale ale cortexului și ale structurilor sale satelit mediază conținutul specific al conștiinței, în timp ce proprietățile globale sunt critice pentru susținerea conștiinței ca atare. Pentru ca o coaliție coerentă de neuroni să se poată asambla - și să poată apărea conștiența - complexul cortico-talamic trebuie să fie inundat de neurotransmițători, substanțe chimice eliberate de tentaculele lungi și întortocheate ale neuronilor din părțile mai profunde și mai vechi ale creierului.