Come fa l'anestesia a spegnere la tua mente?

Dove va la mente?

Conta alla rovescia da cento: pochi arrivano lontano. Sul monitor cerebrale, il ritmo rapido e intenso della veglia cede a onde lente e ampie. Il paziente non dorme, non sente l'intervento, non ricorderà nulla. Ogni anno centinaia di milioni di operazioni usano farmaci così.

Questo ottobre saranno centottant'anni dalla prima dimostrazione pubblica. Nessuno spiega del tutto come questi farmaci spengano la mente, né come si riaccenda. Cosa sanno davvero gli scienziati, e dove finisce la mappa?

Nessun imbroglio

Il sedici ottobre milleottocentoquarantasei, il giovane tipografo Gilbert Abbott entrò in una sala operatoria di Boston. Il dentista William Morton gli fece inalare vapori d'etere con un inalatore di vetro. Il chirurgo John Collins Warren gli asportò parte di un tumore al collo. Warren, si racconta, disse ai medici presenti: signori, questo non è un imbroglio.

La notizia corse in America e in Europa. Ma nessuno lì sapeva come funzionasse.

L'indizio dell'olio d'oliva

Verso il millenovecento, Hans Meyer e Charles Overton trovarono, separatamente, il primo vero indizio. Overton misurò quanto di ogni sostanza serviva per fermare i girini. Poi confrontò dosi e solubilità delle sostanze nell'olio d'oliva. Le liste coincidevano.

Più una sostanza si scioglieva nell'olio, meno ne serviva: un divario di oltre diecimila volte. Quelle sostanze avevano poco altro in comune. Funziona persino lo xeno, un gas nobile quasi inerte. Per quasi un secolo si pensò che gli anestetici impregnassero le membrane grasse dei neuroni, alterandole in qualche modo.

Negli anni ottanta, a Londra, Nicholas Franks e William Lieb trovarono una sorpresa. Gli anestetici spegnevano anche l'enzima luminoso delle lucciole: una proteina nell'acqua, senza membrana. Valeva ancora la regola dell'olio d'oliva. La regola poteva descrivere anche una tasca grassa in una proteina.

Iniziò la ricerca delle proteine coinvolte.

I freni del cervello

I neuroni parlano con messaggi chimici, e alcuni dicono stop. Nel cervello, il segnale d'arresto più comune è una piccola molecola: il GABA. Il GABA, legandosi al recettore, apre un canalino che rende la cellula meno eccitabile. Il propofol, tra gli anestetici più usati, potenzia quei recettori: i freni restano attivi più a lungo.

La prova più forte venne dai topi. Nel duemilatre si allevarono topi con una sola modifica in quel recettore. Con propofol ed etomidato, un altro anestetico comune, quei topi perdevano coscienza molto meno facilmente. Ma gas anestetici come l'alotano restavano quasi altrettanto efficaci.

Ketamina, protossido d'azoto e xeno bloccano soprattutto un altro recettore, NMDA. Questi farmaci agiscono su molecole diverse in modi diversi, ma tutti tolgono coscienza. Prima lacuna: conoscere il bersaglio del farmaco non spiega come si spegne la mente.

Non è sonno

I medici dicono spesso al paziente che dormirà. Nel duemiladieci, una rassegna sul New England Journal of Medicine contestò quest'immagine. L'anestesia generale, scrivevano, è un coma reversibile indotto da farmaci. Unisce quattro cose: incoscienza, niente memoria, niente dolore, niente movimento.

Intanto l'anestesista mantiene stabili cuore, respiro e temperatura. Il sonno ha varie fasi, ma nessuna ha onde cerebrali così. Chiamare per nome può svegliare chi dorme, ma non chi è in anestesia generale.

Isole nel tempo

Cosa cambia nel cervello quando si perde coscienza? Nel duemilatredici, a Boston, registrarono le onde cerebrali di volontari aumentando piano il propofol. I volontari premevano un pulsante a ogni suono, finché smisero. In quel momento comparve un'onda lentissima: meno di un ciclo al secondo.

Uno studio collegato, su pazienti con elettrodi impiantati per l'epilessia, trovò neuroni ancora attivi. Emettevano brevi scariche in un punto d'ogni onda lenta, poi tacevano. E diverse zone cerebrali perdevano la sincronia. Ogni rete locale funzionava, ma isolata dalle altre, nel tempo e nello spazio.

Intanto un forte ritmo alfa, circa dieci cicli al secondo, passò dalla nuca alla fronte. Alcuni anestesisti leggono questi schemi sul monitor per valutare la profondità. Nel duemilaventiquattro, uno studio del MIT riservò una sorpresa. Il propofol rafforza i freni cerebrali, quindi l'attività dovrebbe calmarsi.

Invece, nelle scimmie sotto propofol, l'attività diventava meno stabile: si riassestava più lentamente dopo ogni disturbo. Secondo i ricercatori, freni aggiuntivi inibiscono anche le cellule che normalmente frenano le altre. Forse perdere coscienza somiglia più a perdere l'equilibrio che a spegnere un interruttore.

Un interruttore nel profondo

Al centro del cervello c'è il talamo, snodo collegato a quasi tutto lo strato esterno. Nel duemilaventi, in Wisconsin, misero elettrodi in una piccola parte del talamo di due scimmie anestetizzate. Poi lo stimolarono cinquanta volte al secondo. Ancora sotto anestetico, le scimmie aprirono gli occhi, allungarono le braccia, e battito e respiro cambiarono.

Cessato lo stimolo, persero di nuovo coscienza. Risultato notevole, ma su due scimmie: rivela uno snodo, non l'intero meccanismo.

La via del ritorno

Altro enigma: risvegliarsi non equivale a perdere coscienza al contrario. Se contasse solo il farmaco nel cervello, perderemmo e riprenderemmo coscienza alla stessa concentrazione. Nel duemiladieci, l'Università della Pennsylvania mostrò che non è così, in topi e moscerini della frutta. Per perdere coscienza serviva più farmaco che al risveglio.

La chiamarono inerzia neurale: il cervello resiste a cambiare stato, in entrambi i sensi. Mutazioni di singoli geni legati al sonno potevano ampliare o ridurre quel divario. In queste transizioni qualcosa va storto più spesso. Nel duemilaquattordici, un'ampia indagine britannica trovò circa un caso di coscienza ogni ventimila anestesie generali.

Due terzi avvenivano all'inizio dell'anestesia o al risveglio. Con i farmaci paralizzanti erano molto più frequenti: circa una ogni ottomila.

Indizi più strani

Senza spiegazione completa, alcune scoperte tengono aperta la domanda. Nel duemiladiciotto, ricercatori esposero le dionee, piante carnivore, a vapori d'etere. Le trappole restavano aperte anche toccandone i peli sensibili, e spariva il segnale elettrico che le chiude. Svanito l'etere, tornarono a funzionare.

Le piante non hanno cervello: l'etere deve agire su qualcosa di più basilare. Altre scoperte sono ben più contestate. Nel duemilaventi, Scripps Research riferì che gli anestetici rompono piccoli grumi di grasso nelle membrane, aprendo un canale del potassio. Senza un enzima della catena, i moscerini resistevano all'anestesia.

Qualche titolo parlò di caso chiuso, ma altri esperti contestarono i test sui moscerini: si discute ancora. Nel duemilaventiquattro, nei ratti, un farmaco che irrigidisce i microtubuli, lo scheletro interno dei neuroni, ritardò l'incoscienza da isoflurano di circa un minuto. È un piccolo studio sui ratti, dal senso ancora incerto.

Il vuoto più profondo

La lacuna più profonda non riguarda i farmaci. Per spiegare come si spegne la coscienza, bisogna prima capirla. Manca una teoria condivisa. Nel duemilaventicinque, due teorie principali furono confrontate in esperimenti approvati anticipatamente da entrambi i gruppi.

I risultati misero in dubbio previsioni centrali di entrambe. Anche per questo l'anestesia serve alla ricerca: abbassa la coscienza in modo affidabile, per vedere cosa cambia.

L'ultimo passo

Questo non rende l'anestesia un azzardo. Gli anestesisti conoscono dosi e bersagli, e controllano sempre respiro, pressione e ossigeno. Manca l'ultimo passo, dalle molecole a quando non ci sei più. Nel milleottocentoquarantasei, risvegliandosi, Gilbert Abbott disse d'aver sentito come un graffio sul collo.

Centottant'anni dopo, non sappiamo ancora spiegare del tutto dove sia andato.