Utente:Giovide/Sandbox

Elettrostimolazione del cervello

Con la locuzione elettrostimolazione del cervello si intende una tecnica chirurgica che consiste nell'impiantare dei sottili elettrodi in determinate zone del cervello. La stimolazione elettrica di zone profonde del cervello ha consentito di ampliare la conoscenza sul funzionamento del sistema nervoso, ed è utilizzata in particolari casi come metodo terapeutico (seppure con qualche rischio).

[[Categoria:]]==Cenni storici==

I primi test riguardanti le stimolazioni elettriche sul cervello di un animale in vivo sono stati condotti da Fritz e da Hitzig intorno al 1870 e hanno dimostrato la teoria della suddivisione del cervello in settori "semi-indipendenti", ognuno dei quali governa una funzione specifica, dato che la loro elettrostimolazione determinava risposte di tipo differente a seconda della zona stimolata.

Successivamente negli anni '50, Penfield e Josper furono i primi a tentare l'esperimento su esseri umani in vivo. Penfield inizio gli esperimenti nel tentativo di mettere a punto un metodo chirurgico per la cura dell'epilessia. Egli individuava la zona di corteccia in cui risiedeva il focolaio epilettico, delimitandone i confini con dei piccoli elettrodi posti sulla corteccia stessa (elettrocorticografia), ottenendo una rappresentazione tridimensionale del focolaio all'interno della corteccia, per poi bersagliarlo con scariche elettriche localizzate, ma si rivelò un metodo troppo rischioso per essere adottato nella prassi terapeutica.
Durante l'operazione, i pazienti erano coscienti e in grado di dialogare con Penfield durante l'operazione in modo da comunicargli le sensazioni percepite; oltre al motivo anzidetto, i pazienti non venivano addormentati sia perché la stimolazione cortecciale non provocava dolore, sia perché l'operazione era lunga, quindi era preferibile non correre il rischio di un'anestesia prolungata, specie su un paziente affetto da disturbi psichici.

Fino a quel momento si trattava solo di semplici stimolazioni superficiali, ma non appena furono perfezionate le tecniche stereotassiche sugli animali, vennero installati degli elettrodi fino alle profondità cerebrali, ma talmente fini da non ledere la delicata struttura midollare, e si arrivò addirittura a lasciare gli elettrodi in sede senza più rimuoverli, collegati a fili di una lunghezza opportuna, in modo da permettere all'animale di muoversi liberamente nella propria gabbia.

I primi esperimenti compiuti sul midollo furono compiuti da Olds negli anni '60: egli volle ritentare gli esperimenti di Fritz e di Hitzig per individuare le aree funzionali, ma impiantando gli elettrodi nelle profondità cerebrali, e decise di sperimentare sui ratti. Durante il suo esperimento, egli notò che il ratto, in risposta all'impulso elettrico, non mostrava alcuna reazione prevista dal professore. Dal dissezionamento del cervello del ratto si accorse di non aver impiantato gli elettrodi dove desiderava. Ripeté l'esperimento impiantando altri elettrodi nei cervelli di altri ratti nella zona del cervello esplorata precedentemente per errore e collegò gli elettrodi ad una piccola leva inserita nella loro gabbia, che una volta azionata mandava un impulso nervoso, e vide che dopo che i topi, dopo che avevano azionato la leva la prima volta, continuavano ad azionarla ripetutamente, mostrando segni di piacere. Capì che quelle scariche attivassero il sistema del piacere e volle fare degli ulteriori esperimenti sugli stessi ratti. Nella loro gabbia mise i cibi più graditi ai ratti in grandi quantità, partner sessuali e altre cose alle quali un normale ratto non sa rinunciare e notò che in ognuna di queste condizioni essi preferissero l'azionamento della leva; Olds chiamò questo fenomeno "autostimolazione".

In seguito si scoprì che quella non era l'unica zona a provocare simili effetti.

Applicazioni

Stimolazione cerebrale profonda in un paziente affetto dal morbo di Parkinson

Appare ovvio che nel momento in cui si pretenda un determinato apprendimento da un animale, per velocizzare il processo, ogni passo in avanti deve essere ripagato da una ricompensa, e visto che più gratificante e piacevole è la stessa, più velocemente l'animale apprende. Partendo da questo presupposto, sperimentarono l'addestramento di un cane al quale sia stato impiantato l'elettrodo nel proprio sistema di piacere e utilizzarlo come metodo di premiazione, gli apprendimenti avvengono in tempi record, qualunque tipo di addestramento sia e a qualunque animale esso venga applicato!! In seguito a queste esperienze, l'insieme di cellule e di fibre che, a seguito della loro elettrostimolazione, provocano questo tipo di sensazioni di elevato piacere, furono chiamate "sistema del piacere". Si pensò poi di fare un esperimento simile su di un essere umano, e per farlo, scelsero una "cavia" particolare: un uomo con una malattia mentale inibitiva, caratterizzata dall'assenza totale della ricerca del benché minimo piacere, per cercare di riportare la gioia ed il piacere a queste persone, sarebbero guariti da questa malattia, ma i medici non pensarono a quali devastanti conseguenze avrebbe potuto avere l'elettrostimolazione sul cervello umano. Si partì dalle corrispondenze delle aree funzionali tra topi ed esseri umani e si capì che il corrispondente del sistema del piacere fosse un importantissimo sistema di fibre nervose che vanno dal mesencefalo fino al polo frontale, che potrebbe esser paragonato ad un relais del dolore. Inserirono allora degli elettrodi in profondità tra queste fibre nel cervello di alcuni esseri umani che vennero collegati a dei piccoli dispositivi comandati dal malato stesso in grado di emettere l'impulso stimolante, che il paziente doveva sempre portare con se e scoprirono quindi i drastici cambiamenti della psiche di quelle persone. I medici videro la situazione sfuggire dal loro controllo secondo dopo secondo vedendo i pazienti nelle stesse condizioni dei topi di Olds: non facevano altro che stimolarsi. Quella sensazione era così particolare, forte e piacevole che non facevano più nient'altro e non riuscivano a staccarsene, non andavano nemmeno più alla toilette!! Questo comportamento che per noi sembra automatico e scontato, a livello neuropsicologico rappresenta la ricerca di una fonte di piacere, per quanto lieve sia. Quindi nel momento in cui è già presente un piacere più grande di quello che provocherebbe l'andare alla toilette, viene ritardato, e se questo piacere non termina, come nel caso degli uomini che si elettrostimolavano, un qualsiasi bisogno viene completamente declassato e dimenticato. A questo punto, i malati che non avevano la benché minima intenzione di smettere di stimolarsi, ritardavano così tanto quel loro bisogno fino a quando gli sfinteri non si rilasciavano automaticamente, senza che essi prendessero in considerazione il piacere dovuto allo svuotamento del retto, quasi senza accorgersene, poiché quel piacere è minimo in confronto a quello dell'elettrostimolazione.

Per poter comprendere meglio le loro sensazioni, fu chiesto loro di descrivere cosa provassero, e la descrizione di ciascuno di essi corrispondeva ad una sensazione piacevole. La collocazione dell'elettrodo, è stata fatta senza provocare la minima lesione, e c'è stato anche chi ha tentato di usare questo metodo come terapia regolare, ma come abbiamo visto, questo tipo di stimolazione ha un alto potere di assuefazione, probabilmente più alto di tutte le droghe messe insieme e che grava sulla salute in maniera indiretta se lasciato comandare dal paziente e anche per tutti i problemi etici che causa l'idea di comandare una sensazione umana con un filo nella testa!! A causa di questa molteplicità di problemi questa scoperta non influenzerà un gran ché per quanto riguarda gli esseri umani, ma già la sola idea di poter provocare un determinato comportamento o di indurre una tale sensazione sono in grado di far proseguire le ricerche in questo campo.

La scoperta della manipolazione comportamentale

Delgado fece i suoi esperimenti prima in America e poi in Spagna, studiando in maniera molto approfondita il fenomeno in un isola di scimmie. Per fare tali esperienze, dovette inventare un particolare strumento: lo stimo-recettore, cioè un piccolo apparecchio in grado di svolgere la tecnica della telemetria al metodo precedentemente sviluppato degli elettrodi fissi e seguendo i riferimenti stereotassici delle scimmie, è stato in grado di insere più elettrodi finissimi in varie sezioni del midollo. Per poter inserire gli elettrodi in luoghi più profondi ed in zone più dense si avvalse di una tecnica particolare: inseriva gli elettrodi nelle cavità di alcuni aghi cavi con la punta arrottondata, caratterizzati dalla loro minuscola sezione (mandrini) in grado di evitare ogni singola cellula nervosa senza ledere alcun ché; una volta raggiunta la sede prefissata, si procedeva alla rimozione del mandrino in modo che rimanesse solo l'elettrodo, che per quest'applicazione così specifica, era più sottile di un capello e rivestiva un doppio ruolo nell'esperimento, a seconda delle necessità, poteva essere sia un rregistratore, sia un eccitatore. Gi elettrodi vengono poi collegati ad un piccolo apparecchietto del volume di circa 4 monete da 2 cent sovrapposte che viene poi insertito sotto la pelle del collo per evitare alla bestia degli imapcci nel movimento dovuti alla moltitudine di fili elettrici, un pò come il pacemaker per gli uomini, che però viene messo sotto la pelle del petto. Finito l'intervento e una volta che le scimmie si sono risvegliate dall'anestesia possono essere ricondotte sulla loro isola per continuare a condurre la loro vita libera. A molti chilometri di distanza, Delgado, nel proprio laboratorio poteva conoscere l'EEG di determinate aree cerebrali e può stimolarle a proprio piacimento. Fu proprio durante questo eperimento che Delgado scoprì che l'elettrostimolazionein particolari zone midollari fossero addirittura in grado di scatenare dei veri epropri atteggiamenti. Scoprì quindi che con una leggera scarica elettrica fosse possibile bloccare degli istinti naturali di alcuni animali, per esempio lo stimolo a nutrirsi: prese una scimmia e la tenne a digiuno per un giorno, poi introdusse il cibo nella gabbia e nel momento in cui la scimmia si stava lanciando sul cibo, lo stimolò e la scimmia si comportò come se il cibo non ci fosse e l'effetto dura fino a che la stimolazione non cessa. Appena smise di stinolarlo, la scimmia cominciò a mangiare, e se viene stimolato durante la masticazione, smette di farlo, e aumentando leggermente il voltaggio, sputa addirittura il bolo, per poi rimangiarlo alla cessazione dell'impulso. Questi esperimenti furono un enorme passo in avanti rispetto alle precedenti elettrostimolazioni, che a causa degli elettrodi troppo spessi e dell'impossibilità di moderare il voltaggio dell'impulso, potevano indurre l'animale a correre alla cieca fino a sfracellarsi contro un ostacolo o gettarsi da un burrone. Problema completamente risolto grazie a Delgado e ai suoi elettrodi iperfini ed alla possibilità di regolare la potenza dell'impulso, simulando con una buona approssimazione ciò che avviene fisiologicamente nel cervello e dimostrare quindi che con una stimolazione elettrica è possibile rafforzare l'idea di un animale e spingerlo (quasi come un'incoraggiamanto) a compiere una data azione.