I nostri stati di coscienza si strutturano attraverso la valutazione e il monitoraggio delle nostre variazioni viscerali. La coscienza monitora lo stato dell’omeostasi[i] segnalando se le condizioni sono soddisfacenti (buone) o no (cattive). Lo stato della coscienza ci “dice” quali sono i nostri bisogni.
Per poter percepire il mondo esterno non è necessario esserne cosciente, tuttavia, ovviamente è possibile esserlo ed anche in questo caso la coscienza, secondo questa linea di ragionamento, ci consente di effettuare delle valutazioni del tipo: “Mi sento in questo modo (ho sete) e voglio bere questa bibita e non quest’altra”, cioè, anche in questo caso attribuiamo il valore di piacevole o non piacevole ad un oggetto, anche se questa volta esterno. Se tendenzialmente la coscienza è indirizzata verso l’interno, essa allarga il suo campo d’azione anche verso il mondo esterno che non viene solo percepito, ma è anche oggetto di coscienza. Al di là della percezione inconsapevole, resa possibile dai vari processi paralleli di elaborazione delle informazioni, abbiamo anche la coscienza che arricchisce il processo percettivo. Possiamo percepire un suono e non esserne consapevoli, possiamo vedere delle cose e non esserne consapevoli, quando interviene la coscienza, l’atto percettivo è più ricco di dettagli.
L’attivazione che dal basso, cioè dalla periferia si dirige alle strutture neurali più evolute è fondamentale per rendere coscienti i processi corticali più complessi, cioè, la coscienza è qualcosa di più articolato della semplice consapevolezza dei nostri stati interni. La coscienza ha la funzione di congiungere, associare, mette in connessione, in un costante e continuo processo di focalizzazione che si alterna tra la dimensione interna e quella esterna, gli stati attualizzati del nostro esserci, con quelli che accadono nel mondo esterno oggettuale, creando un perpetuo collegamento, oscillante (dentro-fuori) tra il noi e la dimensione oggettuale.
La coscienza è valutativa proprio perché si struttura a partire dalle sensazioni con le quali ammanta il mondo esterno proiettandole di fatto sugli oggetti.
La coscienza quindi comporta un processo di messa in consapevolezza dell’ambiente
esterno a partire però da un fondo di autoconsapevolezza, cioè di
consapevolezza delle nostre sensazioni corporee.
In questo senso Damasio parla di coscienza nucleare o
primaria, ovvero di una coscienza corporea, dei propri stati corporei in
associazione con quello che accade nel mondo esterno.[ii]
La coscienza estesa, secondaria, ovvero riflessiva, per Damasio invece indica
la consapevolezza di provare delle sensazioni in un certo dato momento ed in
riferimento ad una certa data cosa. Quindi la coscienza riflessiva va al di là
della percezione in quanto tale, essa comporta anche la possibilità di pensare
il processo percezione, cioè di avere delle immagini percettive. Inoltre, la
coscienza riflessiva, può andare anche al di là della percezione del presente
attraverso il pensiero di ciò che era stato percepito in passato.[iii]
[i] Il concetto di omeostasi descrive, seguendo l’ipotesi di Cannon, le reazioni fisiologiche coordinate che mantengono la maggior parte degli stati stazionari del corpo caratteristici di un organismo vivente. Cannon, W.B., The Wisdom of the Body, W.W. Norton&Co., New York, 1932. La teoria fisiologica sembra suggerisce che le funzioni che i vari organi e i vari apparati svolgono hanno l’obiettivo di preservare alcune condizioni fisico-chimiche dell’ambiente interno mantenendole costanti. Il mantenimento della costanza dell’ambiente interno è definito omeostasi e ci sono vari meccanismi fisiologici che hanno il compito di mantenere le migliori condizioni possibili per ristabilire tali condizioni omeostatiche, se alterate. Quindi, quando una disfunzione esterna o interna compromette un organismo in omeostasi, tali meccanismi tentano di compensare tale perdita di omeostasi. Se tale tentativo ha successo e dunque c’è la compensazione, si ripristinano le condizioni ottimali interne ed abbiamo una condizione fisiologica di benessere. Se il tentativo di compensazione fallisce allora ci possono essere delle alterazioni dell’ambiente interno, con conseguente condizione patologica, sofferenza e ridotta efficienza degli organi, apparati e delle capacità di svolgere le funzioni vitali (e ciò può causare, come estrema conseguenza, anche la morte). L’organismo è un sistema aperto che scambia materia ed energia con il mondo esterno. Attraverso il principio dell’equilibrio di massa: la costanza di una certa sostanza è garantita se le entrate e le uscite dall’organismo sono uguali, cioè, per mantenere un livello costante, le entrate, ovvero l’assunzione o produzione metabolica, devono essere uguali alle uscite, escrezione o rimozione metabolica. La più parte dei sistemi di controllo dell’organismo funzionano attraverso un meccanismo di retroazione (feedback) negativo, cioè una variazione di un certo parametro, produce una risposta che si oppone alla perturbazione iniziale per riportare quel parametro al valore di partenza. L’equilibrio omeostatico è possibile grazie ad (a) un sistema di sensori che misurano un certo parametro, un vero e proprio centro di integrazione, dove la misura è confrontata ad un valore di riferimento (set point) e (b) un sistema di effettori in grado di modificare il parametro da controllare, riportandolo al valore di riferimento, tutte le volte che esso cambia. Le condizioni fisico-chimiche ottimali dell’ambiente interno secondo Claude Bernard (1813-1878) tendono ad essere costanti il più possibile. Bernard sosteneva che la costanza dell’ambiente interno è la condizione per una vita libera e indipendente, perché fa sì che l’ambiente interno mantenga le condizioni necessarie alla vita, anche grazie al continuo aggiustamento dell’organismo che compensa ed equilibra le variazioni esterne. Bernard C., Leçons sur les phénomènes de la vie communs aux animaux et aux végétaux, París, Librairie philosophique J. Vrin, 1866. Cannon introducendo il concetto di omeostasi reinterpretò il concetto di ambiente interno sottolineando che le condizioni dell’organismo si mantengono in modo dinamico all’interno di un insieme definito caratterizzato da processi che si autoregolano. L’omeostasi è la tendenza che spinge gli organismi viventi a mantenere inalterate, entro un certo range, alcune condizioni rispetto al variare dell’ambiente esterno. Il concetto di omeostasi (che si differenzia da quello di “stato stazionario”, determinato dall’azione di forze che agiscono in senso contrario) si configura come l’interazione di una serie, anche elevatissima, di stati stazionari: una cellula, per esempio, è in omeostasi quando ogni singolo meccanismo necessario alle sue funzioni vitali è in stato stazionario. Il funzionamento ottimale dell’organismo (organi, tessuti, cellule) è garantito da determinate condizioni (es. temperatura) che devono essere mantenute entro certi valori, grazie all’azione di meccanismi omeostatici regolatori. I componenti dell’ambiente interno sottoposti al controllo dei meccanismi omeostatici presentano delle fluttuazioni ondulatorie che nel tempo sono stabili. Un sistema è una struttura finita composta da elementi collegati tra loro attraverso delle interazioni misurabili. Un sistema si dice aperto quando scambia materia o energia con l’ambiente esterno. Un sistema aperto ha una barriera che fa da ingresso (input) e uscita (output). L’input proviene da altri sistemi e modifica lo stato del sistema stesso. L’output è prodotto dallo stato del sistema che diventa input per altri sistemi oltre che dello stesso sistema. Il raggruppamento delle connessioni tra i vari sistemi produce delle reti strutturate e delle reazioni complesse. L’organismo è, seguendo questa linea di ragionamento, un ”supersistema”. Un sistema di controllo monitora i valori di certe variabili affinché essi siano mantenuti entro limiti prestabiliti. Le variabili controllate sono un sottogruppo degli output all’interno di un sistema controllato che subisce l’azione di due tipi di categorie di input: le funzioni forzanti e i disturbi. Le funzioni forzanti rappresentano l’output del sistema controllore che possono essere manipolate e dunque produrre dei cambiamenti. La mission del sistema controllore è quella di generare funzioni forzanti adeguate ai propri input, cioè dei valori di riferimento (set point). I disturbi, detti anche perturbazioni, sono input non controllati. Essi generano dei cambiamenti non voluti e che alterano lo stato del sistema. Il sistema di controllo riceve degli input dai “sensori” che monitorano lo stato del sistema misurando i valori della variabile controllata. I sensori monitorano l’emersione di eventuali perturbazioni (sistema di controllo a feedforward) e gli effetti che queste hanno sul sistema (sistema di controllo a feedback). Nel controllo a feedforward abbiamo la rilevazione della perturbazione da parte del sensore prima che si abbiano le ricadute sullo stato del sistema. In questo caso il controllore fa una valutazione, un calcolo degli effetti che si avranno sulla variabile controllata. Il vantaggio in questo caso è quello di avere la possibilità di evitare gli effetti della perturbazione grazie a degli interventi correttivi preventivi. I sistemi di controllo presenti negli organismi tendono ad essere lineari anche se sono in realtà dinamici, cioè tendono a variare nel tempo. Molti disturbi possibili potrebbero essere intercettati prima riuscendo così a predire le ricadute che avrebbero sulla variabile controllata. Infatti i sistemi a feedforward coinvolgono meccanismi predittivi molto articolati e complessi. Nei sistemi di controllo a feedback la perturbazione modifica lo stato e dunque l’output che viene rilevato dal sensore. Il sistema di controllo a feedback quindi è sprovvisto di meccanismi predittivi e questo lo rende meno complesso rispetto a quello feedforward ma anche più lento perché è necessario che si realizzi l’effetto della perturbazione affinché esso possa attivarsi. Per questa ragione, la grande maggioranza dei sistemi di controllo fisiologici è a feedback. La regolazione dei sistemi consiste nell’insieme dei processi che mantengono il valore di una variabile o lo stato di un sistema, costante. Il controllo è lo strumento grazie al quale si ottiene la regolazione. Un numero altissimo di regolatori garantisce l’omeostasi dell’organismo, essi agiscono in contemporanea interagendo tra di loro e in un assetto organizzativo e gerarchico. I sistemi di controllo fisiologici, come accennavo sopra, per la maggior parte sono a feedback. Un output viene rilevato da un sensore, quest’ultimo genera un output con un valore proporzionale alla variabile regolata. A questo valore viene scorporato il valore di riferimento (set point, ovvero quel valore che la variabile regolata punta ad avere). Il risultato è un segnale di errore. Il segnale di errore viene intensificato, elaborato ancora e poi indirizzato al sistema controllato come funzione forzante. Il segnale di errore è negativo quando il valore della variabile regolata è inferiore al valore di riferimento e positivo se è superiore. Un sistema a feedback negativo si ha quando l’azione del controllore ha segno opposto rispetto a quello dell’errore, se invece i due segnali hanno lo stesso segno allora è a feedback positivo. Un sistema di controllo a feedback negativo ha come obiettivo quello di diminuire lo scarto tra il valore della variabile regolata e il valore di riferimento, questo dovrebbe mantenere la variabile regolata entro un certo range, cioè dovrebbe tendere all’equilibrio. L’azione del controllore in un sistema a feedback positivo invece punta ad aumentare la differenza; in questo caso il sistema tende a crescere o a diminuire in modo esponenziale, fino all’estremo dell’esplosione o del blocco. I sistemi biologici di controllo a feedback positivo non sono omeostatici, per esempio, quando le contrazioni dell’utero spingono il feto verso il collo dell’utero, abbiamo una distensione di quest’ultimo, distensione che porta al rilascio di ossitocina che a sua volta aumenta le contrazioni che a loro volta aumentano la spinta del feto nel collo dell’utero. Questi passaggi non hanno nessuna valenza omeostatica, come non lo hanno quelli che caratterizzano la depolarizzazione della membrana cellulare nervosa che, come sappiamo, comporta l’apertura dei canali per il Na+ voltaggio-dipendenti, apertura che ha come conseguenza l’ingresso di Na+ nella cellula e l’aumento di Na+ che a sua volta aumenta la depolarizzazione che comporta a sua volta l’apertura di altri canali. Un esempio di sistema a feedback negativo (uno tra i tanti) è quello della regolazione della temperatura, che funziona proprio con la stessa logica dei sistemi di climatizzazione a noi tutti noti. Come è risaputo, il valore di riferimento per la temperatura dell’organismo umano è 37 °C. Nell’ipotalamo sono presenti dei neuroni termosensibili alle variazioni della temperatura e sulla cute abbiamo i recettori cutanei. Il confronto tra il valore della temperatura (valore della variabile controllata) e quello del set point (valore di riferimento) ha come effetto un segnale errore. Tale segnale mette in moto il controllore e allo stesso tempo dei meccanismi che incidono sulla produzione di calore cutaneo e sulla dispersione termica (agendo sulla sudorazione e sulla sull’irrorazione del sangue). L’azione dei meccanismi effettori (del controllore) globalmente considerata ha sempre segno opposto a quello della variazione: se cioè la temperatura aumenta, l’effetto del sistema sarà una sua riduzione; se, viceversa, essa diminuisce, il sistema la riporterà a un valore molto vicino a quello del set point. Se aumenta la temperatura, il controllore agirà in modo da farla diminuire (azione di segno opposto rispetto a quello del valore rilevato) viceversa, da farla aumentare. Ovviamente, se il sistema controllore aumenta la temperatura lo farà incrementando la produzione di calore e diminuendo la sua dispersione, viceversa riducendone la produzione e aumentando la dispersione. Ci sono esseri viventi che non sono dotati di meccanismi che regolano la temperatura (rettili o pesci, per esempio), per loro il grado di calore interno è quasi identico a quello presente nell’ambiente circostante e come è noto, la temperatura incide molto sulle reazioni chimiche e tutte le funzioni dell’organismo sono pesantemente influenzate dalla temperatura esterna. Invece gli esseri viventi che mantengono la stessa temperatura indipendentemente dall’ambiente esterno (omeotermi) sono “liberi” da questo condizionamento e questa caratteristica conferisce loro una maggiore autonomia adattiva e maggiori chance evolutive. Nella maggior parte dei sistemi biologici il set point è il risultato di una serie di operazioni molto articolata che si realizza in diversi sistemi di catene neuronali. Certi sistemi di controllo hanno il set point che subisce l’effetto di altri fattori e dunque il suo valore non è costante, cambia nel tempo in questi casi essi sono chiamati “servomeccanismi” e l’input nel sistema di controllo è chiamato “segnale di comando” invece che set point. I circuiti a feedback negativo possono essere circuiti semplici, quando la variabile controllata è misurata solo da un sensore che mette in moto il controllore di quella variabile. Nei casi in cui invece la variabile controllata è rilevata da più sistemi e quando l’output di questi sistemi incide su più meccanismi che rilevano la variabile controllata, allora parliamo di “circuiti multipli”. I meccanismi omeostatici fanno sì che i parametri vitali si mantengano all’interno di un range che consente all’organismo di funzionare in modo equilibrato anche quando ci sono dei bruschi cambiamenti nell’ambiente esterno. Ricordiamolo nuovamente: nell’organismo ci sono anche meccanismi che tendono a modificare una data variabile invece che portarla ad un dato valore di riferimento, i sistemi feedforward (cosiddetti sistemi allostatici) che modificano anticipatamente lo stato di un sistema e di una variabile controllata. Sono sistemi in grado di anticipare gli effetti di una perturbazione, sono in grado cioè di valutare la qualità della risposta e di confrontarla con quelle avute in passato. Tali sistemi sono capaci di apprendimento.
[ii] Damasio ha studiato dei soggetti con lesioni nella regione prefrontale (in particolare nel settore ventrale e mediale, e nella regione parietale destra), e a partire da questi studi ha avanzato la teoria del marcatore somatico. La porzione mediale della corteccia prefrontale orbitale è collegata con le strutture limbiche, ed è coinvolta nei processi affettivi ed emotivi e nella capacità decidere orientati ad uno scopo; nella fattispecie, le regioni mediali inferiori, sono implicate, unitamente alle regioni orbitali mediali, nel controllo delle emozioni e del comportamento. Il circuito orbitofrontale mediale collega la corteccia prefrontale mediale con la corteccia cingolata anteriore, l’amigdala e le altre strutture limbiche. In questo circuito la corteccia prefrontale mediale riceve afferenze dalle strutture sottocorticali e mesencefaliche collegate con i circuiti del piacere e della gratificazione. Il ruolo funzionale della corteccia prefrontale mediale è descritto da alcuni dati sperimentali: l’attivazione della corteccia prefrontale mediale nei compiti che implicano il coinvolgimento di differenti emozioni, suggerisce l’ipotesi, che tale struttura, abbia un ruolo “generale” nel processo di elaborazione emozionale, sul versante della stima, dell’esperienza e della risposta. È verosimile dunque che l’attività della corteccia prefrontale mediale sia coinvolta nell’elaborazione di quegli aspetti cognitivi correlati al processo emozionale. L’attività di questa struttura potrebbe inoltre essere implicata nella regolazione delle emozioni, di fatto le regioni prefrontali sono collocate in una posizione decisiva per adempiere alla modulazione dell’attività limbica; la corteccia prefrontale mediale con le vaste connessioni alle strutture limbiche sottocorticali rappresenta molto probabilmente una zona di interazione tra i processi affettivi e processi cognitivi. La funzione del circuito orbitofrontale mediale è quella di mediare le risposte empatiche e socialmente appropriate. Nel caso di disfunzioni quindi è coinvolto nel cambiamento di personalità: impulsività, transitorietà emozionale, smisurata irascibilità, incapacità a rispondere agli stimoli sociali in modo pertinente, assenza di giudizio ed empatia, commenti sessuali inopportuni e inadeguata giocosità. Le attivazioni fisiche (tensione muscolare, sudorazione, tachicardia…) a seguito di un’esperienza carica emotivamente (es. un incidente in auto) si imprime nel cervello come un segnale somatico. Si configurano un insieme di “microsegnali” somatici in forma di aggiustamenti percettivi, che coinvolgono la visione, il sistema muscolare, le visceri, il sistema endocrino: reazioni del corpo che hanno la funzione di ottimizzare la preservazione della vita. Quindi la percezione coinvolge segnali sensoriali specializzati (la vista, l’udito…) e segnali che sono l’effetto degli aggiustamenti corporei. Cioè non avremo mai una percezione pura, scevra dagli aggiustamenti somatici necessari, cioè quando incontriamo uno stimolo che produce una emozione viene attivata l’amigdala e il sistema limbico (attraverso i canali sensoriali) e ciò produce l’emersione di uno stato somatico piacevole o spiacevole, che stimola a sua volta il sistema limbico, l’amigdala e la corteccia somato-sensoriale ed insulare e ciò produce una mappa somato-sensoriale di quella reazione fisica allo stimolo, cioè uno schema sensoriale. La corteccia orbito-frontale associa lo stimolo alla mappa somato-sensoriale e tale associazione crea quello che Damasio chiama «marcatore somatico». Al presentarsi di un stimolo simile la corteccia orbito-frontale – con la collaborazione dell’amigdala – richiama le mappe somato-sensoriali legate a quello stimolo provato la prima volta. Tale riattivazione lascia emergere una sensazione fisica che può essere piacevole o spiacevole e che può indicarci che qualcosa che ci orienta verso una strada piuttosto che un’altra, può orientarci nelle nostre decisioni. Il marcatore somatico è un tentativo di riprodurre la configurazione sensoriale vissuta in un certo momento in cui si è provato un certo stimolo. I processi attraverso i quali vengono registrati, immagazzinati e recuperati i ricordi con valore emotivo si differenziano da quelli attraverso i quali sono elaborati i ricordi cognitivi, inoltre i meccanismi alla base delle valutazioni emotive sono direttamente connessi con quelli coinvolti nel controllo delle emozioni. Dopo una valutazione emotiva le reazioni sono automatiche. Se i processi cognitivi ci offrono la possibilità di scegliere tra diverse possibili reazioni, l’attivazione dei meccanismi di valutazione emotiva delimita il ventaglio delle risposte disponibili. Le nostre scelte, le nostre valutazioni sono quasi sempre accompagnate da sensazioni fisiche che sono parte integrante dell’esperienza emozionale cosciente. Le strutture emozionali, i sistemi fisiologici alla base delle emozioni degli esseri umani sono uguali a quelli dei molti animali. Tutti gli animali devono sfuggire al pericolo per poter sopravvivere, e quando ci si trova davanti ad una minaccia improvvisa (es. un leone feroce in procinto di aggredire) le capacità di ragionamento, di scrivere poesie o dimostrare il teorema di Pitagora sono ininfluenti per la nostra salvezza. Ciò che risulta fondamentale è la capacità di percepire il pericolo e reagire prontamente ed in modo appropriato. Per LeDoux è plausibile che ci siano diversi microsistemi di reazioni emozionale correlati a funzioni diverse, finalizzate a risolvere problemi diversi e dunque per i quali abbiamo specifici sistemi cerebrali. In questo senso, ogni emozione, circoscritta, che si differenzia da un’altra, ha funzioni sue proprie. Il suo modello neurale prevede che ogni unità emotiva discreta preveda un dato insieme di segnali in ingresso, un dato meccanismo di valutazione ed un dato sistema di segnali in uscita. Egli parla di meccanismi di valutazione inscritti nel reale del nostro corpo dall’evoluzione, meccanismi programmati per captare determinati segnali o stimoli, dei veri e propri “inneschi neurali”. Una specie-preda è in grado di riconoscere un possibile predatore la prima volta che lo incontra. Seguendo questa tesi, l’evoluzione avrebbe programmato il cervello affinché certe caratteristiche (certi suoni, certe forme, certi odori…) possano essere valutate automaticamente, come segnali di pericolo. Tali meccanismi avrebbero anche la capacità di apprendere nuovi segnali che vengono spontaneamente associati agli inneschi neurali: sono gli “inneschi appresi”, per esempio il luogo dove il predatore era stato visto l’ultima volta, il rumore che faceva, il suo odore. Quindi quando si percepiscono segnali d’innesco (naturali o appresi) si attivano certi modelli di risposta che secondo LeDoux, in un passato ancestrale, hanno in continuazione attivato il meccanismo di valutazione, e tali reti neurali sono rimaste perché collegano gli stimoli d’innesco con quelle reazioni in grado di consentire la sopravvivenza. Per finire, accenniamo a Damasio che rilegge la teoria di James come superamento del cosiddetto “errore di Cartesio”, ovvero del dualismo radicale fra mente e corpo. Damasio suggerisce una visione unitaria dell’organismo: “mentalizzazione del corpo” e “somatizzazione della mente”. Le emozioni sarebbero il risultato di una convergenza sinergica tra mente e corpo: i processi mentali sono processi valutativi della situazione ma implicano sempre il funzionamento del corpo, e delle modificazioni somatiche connesse al sistema nervoso periferico. Inoltre, Damasio sottolinea la distinzione tra emozioni primarie, cioè quelle risposte spontanee, innate e precodificate dell’organismo a determinate condizioni ambientali, riconducibili a cinque famiglie: gioia, tristezza, collera, paura e disgusto, e emozioni secondarie, connesse con l’apprendimento e con l’esperienza personale (colpa, vergogna, orgoglio e così via).
[iii] La coscienza riflessiva è strettamente connessa all’attività della corteccia associativa e viene supportata dalle aree del linguaggio (emisfero sinistro) e dai lobi prefrontali, la regione cerebrale cioè in assoluto più evoluta negli umani.