Gli scienziati temono che i cervelli cresciuti in laboratorio inizino a pensare

Di Simone Cosimi
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Photo credit: Jolygon - Getty Images
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E se le cellule cerebrali sviluppate e coltivate in laboratorio diventassero senzienti? Non è una domanda dal sapore cinematografico ma una questione sollevata da un affascinante articolo di Nature. Il quesito, che incrocia etica, scienza e tecnologia, parte da una serie di esperimenti e solleva interrogativi sul fatto che ammassi di cellule cerebrali possano in qualche modo produrre un qualche tipo di “coscienza” e su come gli scienziati che ci lavorano per i fini più disparati possano effettivamente accorgersene. Cosa dovrebbero valutare e come potrebbero farlo? Che cos'è la coscienza?

Di più: un organoide, cioè un ammasso cellulare con funzionalità specifiche ma di fatto non un organo vero e proprio, piuttosto una sua versione semplificata e miniaturizzata prodotta in vitro, sfoggerebbe a quel punto qualche diritto in termini giuridici? Esperimenti di questo genere vengono condotti in tutto il mondo: Nature racconta per esempio quello nel laboratorio diretto dal neuroscienziato brasiliano Alysson Muotri dell’università della California-San Diego, dove “centinaia di cervelli in miniatura, della grandezza dei semi di sesamo, galleggiano nelle piastre di Petri, dimostrando attività attraverso le reazioni elettriche”. Sono appunto organoidi coltivati a partire dalle cellule staminali e Muotri, in particolare, li sta utilizzando per esempio connettendoli a robot in grado di camminare, spedendoli sulla Stazione spaziale internazionale per osservarne la crescita e modificandone il dna con geni provenienti dal passato remoto della specie umana. Oltre che come prototipi per dare una mano al perfezionamento delle intelligenze artificiali. Dottor Frankenstein? In realtà è tutto molto più complicato.

Photo credit: Muotri Lab/UC San Diego
Photo credit: Muotri Lab/UC San Diego

Un esperimento reso noto lo scorso anno, infatti, aveva sollevato il dibattito più acceso. In un paper dell’agosto 2019 su Cell Stem Cell Muotri e i suoi collaboratori avevano dato conto della creazione di un organoide di cervello umano in grado di produrre onde elettriche coordinate, somiglianti a loro avviso a quelle documentabili nei bambini nati prematuri. Onde continuate per mesi prima della conclusione dell’esperimento. Quel genere di pattern elettrici apparirebbe fra le proprietà di un cervello senziente. E proprio da quel controverso esperimento esperti di etica e scienziati hanno iniziato a porsi una quantità di domande sugli organoidi, su come e quanto consentirne lo sviluppo e se debbano essere considerati in modo differente in termini giuridici, specialmente quanto si tratta di cellule cerebrali. La coscienza puo' nascere da zero, si sono chiesti alcuni?

In molti avevano d’altronde già condotto quel tipo di esperimenti, come un team della Yale University di New Haven, in Connecticut, che “riparò” i cervelli di alcuni maiali uccisi diverse ore prima tramite un esperimento piuttosto raccapricciante, anche se a quanto pare eticamente gestito con grande attenzione, che portò alla riattivazione di alcune funzioni neuronali e alla loro capacità di trasmettere segnali elettrici pur senza raccogliersi in pattern estesi. Altri ancora vorrebbero aggiungere neuroni umani al cervello dei topi, spingendosi al limite della legittimità etico-scientifica. Il tema è in fondo sempre lo stesso: per alcuni si tratta di un punto da non superare, per altri gli organoidi sono campi d’indagine fondamentali per lo studio di malattie enigmatiche per l’essere umano, dall’autismo alla schizofrenia.

Proprio come con gli animali, occorrono linee guida chiare su come utilizzare gli organoidi cerebrali, e non solo, nell’ambito della ricerca scientifica più avanzata. Il problema è che fra gli esperti non c’è accordo su cosa sia davvero la coscienza, dove inizi e dove termini. Per cui in molti temono che, senza una definizione chiara, molti esperimenti stiano fin d’ora superando la soglia del consentito (che, appunto, non si è stato in grado di tracciare). Ricercatori e scienziati considerano infatti la coscienza in molti modi diversi e per diversi scopi, per questo è difficile stabilirne uno status chiaro e utilizzarlo come discrimine sperimentale.

C’è chi la valuta dalla reazione agli stimoli, per esempio nei casi di pazienti in stato vegetativo, sia semplici che elettrici e indotti, leggendo i pattern cerebrali attraverso l’elettroencefalogramma e altri esami. Eppure, in certi studi su persone in coma o sempre in stato vegetativo, alcuni ricercatori hanno mostrato che anche in individui che non dimostrano alcuna risposta possono essere osservati residui di attività cerebrale che potrebbero suggerire un qualche livello di coscienza (per esempio dei segnali elettrici nell’area deputata alla motoricità quando viene richiesto di pensare al movimento). Ad esempio, riportare a una sembianza di vita un cervello di maiale morto potrebbe serbare il potenziale per riattivare anche un qualche grado di coscienza, pur con tutte le precauzioni prese nell'esperimento di Yale.

Photo credit: Pixabay
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La questione ruota dunque intorno a questo per ora mancato accordo. Secondo una certa scuola, la coscienza andrebbe considerata come un prodotto della densità delle reti neuronali connesse in tutto il cervello: più i neuroni interagiscono gli uni con gli altri, più elevato è il livello di coscienza (definito come "phi", il valore dell’informazione integrata). Se "phi" è maggiore di zero, allora significa che un certo organismo serba un qualche margine di attività cosciente. Soglia che moltissimi animali superano. Secondo alcuni esperti, come Christof Koch, presidente dell’Allen Institute for Brain Science di Seattle, gli organoidi attuali difficilmente supererebbero lo zero ma ammette che uno più sofisticato, in futuro, potrebbe arrivarci.

Altre teorie, come quella dello spazio di lavoro globale neuronale, definiscono invece la coscienza a partire da pattern elettrici coordinati in differenti aree del cervello, fra le quali la corteccia prefrontale che in questa interpretazione assume una posizione fondamentale. Senza di essa, gli organoidi non possono essere considerati coscienti. “Senza input e output i neuroni possono parlarsi gli uni con gli altri ma non significa necessariamente qualcosa di simile al pensiero umano” ha spiegato a Nature Madeline Lancaster, biologa dello sviluppo a Cambridge. Fra l’altro, se è vero che molti organoidi sono programmati per riprodurre solo una porzione cerebrale, cioè la corteccia, è anche vero che se li si lascia sviluppare a lungo e col giusto fattore di crescita le staminali cominciano a ricreare spontaneamente diverse aree del cervello, coordinandone l’attività elettrica. Anche in questo caso, però, pure negli esperimenti che hanno puntato a diversificare le zone neuronali, registrare un’attività non vuol dire automaticamente processare le informazioni di certi stimoli, com’è avvenuto con un esperimento del 2017 sulle cellule sensibili agli stimoli luminosi come quelle che si trovano nella retina.

Photo credit: UC San Diego
Photo credit: UC San Diego

Ovviamente ci sono delle differenze da tenere in conto. Per esempio, una cosa è il semplice organoide, un’altra un cervello parzialmente riattivato. Neanche il comitato dedicato agli aspetti etici delle patologie neurologiche nell’Istituto nazionale della sanità statunitense ha saputo fornire ai team interessati regole più ampie sul tema. Il fatto è che, non sapendo cosa sia esattamente la coscienza, alcuni spiegano che “sia semplicemente impossibile dire qualcosa di significativo su cosa questi mucchi di cellule cerebrali possano pensare o percepire”. Sono parole di Steven Laureys, neurologo dell’ateneo di Liegi, in Belgio, che ha condotto indagini pionieristiche su persone in stato vegetativo. “Non dovremmo essere troppo arroganti e procedere con cautela”, spiega. Anche se in fondo le somiglianze nei livelli di attività elettrica individuati negli organoidi potrebbero essere casuali, proprio perché misurarla con precisione in quei misteriosi campioni di laboratori è molto complesso.

L’ambito è dunque molto complesso, per usare un eufemismo. Nessuna regolamentazione negli Stati Uniti o in Europa sarebbe in grado, al momento, di bloccare questo potenziale percorso verso la coscienza. Qualche indicazione potrebbe arrivare nel giro del prossimo anno, anche se la faccenda della “coscienza” ne rimarrà senz’altro esclusa. L’International Society for Stem Cell Research si concentrerà infatti su come lavorare con gli organoidi ma non toccherà quell’aspetto, il più spinoso e per certi versi impalpabile di tutti.