L'ipotesi del cervello entropico trova nuove conferme come modello degli stati di coscienza

Perché è importante: capire che cosa distingue gli stati di coscienza ricchi ed espansi da quelli ridotti potrebbe aiutare a stabilire come diagnosticare e trattare disturbi che vanno dalla depressione alla demenza, fino ai disturbi della coscienza. L'ipotesi del cervello entropico (EBH) offre un ponte volutamente semplice tra la fisiologia cerebrale e l'esperienza soggettiva. Questa revisione, scritta dall'ideatore dell'ipotesi, fa il punto sulle evidenze raccolte dalla sua introduzione nel 2014 e dalla revisione del 2018.

Che cosa è stato trattato: si tratta di una revisione narrativa, non di un nuovo esperimento. L'EBH sostiene che, entro un intervallo funzionalmente rilevante, l'entropia (l'imprevedibilità in senso informazionale) dell'attività cerebrale spontanea codifichi l'ampiezza percepita di uno stato di coscienza. L'articolo distingue la complessità di tipo 1 (l'entropia, che aumenta fino alla pura casualità) dalla complessità di tipo 2 (un'organizzazione strutturata, invariante di scala o critica). L'EBH riguarda principalmente il tipo 1, e l'autore riconosce che le proprietà di tipo 2 potrebbero essere necessarie per una descrizione più completa. L'ipotesi è nata dai primi studi di neuroimaging con la psilocibina. La ridotta perfusione osservata con l'arterial spin labelling era stata inizialmente interpretata come un effetto termodinamico, ma oggi si ritiene più probabilmente dovuta a vasocostrizione e a un temporaneo disaccoppiamento neurovascolare. Gli psichedelici sono ora descritti meglio come causa di una disregolazione eccitatoria, soprattutto a livello corticale. La fMRI a riposo mostra ripetutamente una desincronizzazione della default-mode network e una ridotta segregazione tra le reti.

Risultati principali: gli stati espansi con maggiore entropia cerebrale comprendono la meditazione esperta, la stimolazione con luce intermittente, le esperienze simili a quelle di pre-morte, la respirazione atipica, il sonno REM, l'aura pre-ictale, la psicosi precoce non trattata con farmaci e gli stati psichedelici. Gli stati di coscienza ridotta o assente con minore entropia comprendono i disturbi della coscienza, il sonno profondo, l'anestesia, le crisi epilettiche, gli stati post-ictus, l'invecchiamento, il declino cognitivo e le malattie neurodegenerative. EEG e MEG, analizzati con la complessità di Lempel-Ziv (LZc), sono particolarmente sensibili nel dominio temporale. La fMRI ha una bassa risoluzione temporale ma un'alta risoluzione spaziale, perciò le metriche spaziali le si adattano meglio. Tre di queste metriche sono la decomposizione armonica del connettoma, la complessità globale normalizzata del segnale e le onde spirali corticali. I risultati incoerenti sull'entropia nella fMRI sono attribuiti alle differenze di sensibilità delle metriche. L'autore sostiene l'esistenza di validità convergente, correlativa, predittiva, discriminativa ed esterna. L'aumento dell'entropia con la psilocibina in un contesto di supporto ha predetto un miglioramento del benessere a un mese. Le variazioni di entropia indicizzano selettivamente l'ampiezza dell'esperienza e non l'arousal. Una funzione correlata all'entropia è usata anche nell'IA generativa, il che depone a favore della sua portabilità.

Implicazioni: l'autore propone l'EBH come principio di base degli stati di coscienza, applicabile a diverse modalità di imaging, sistemi biologici e forse substrati. Ne discute la rilevanza per la natura della coscienza, la terapia psichedelica, le malattie mentali, l'azione dei trattamenti efficaci e il rapporto tra intelligenza artificiale generale e intelligenza umana. Il legame tra bassa entropia e invecchiamento o neurodegenerazione suggerisce che l'entropia cerebrale potrebbe servire come marcatore di salute del cervello.

Limiti: l'EBH è descrittiva, non una teoria causale della coscienza. È semplice e potrebbe adattarsi in modo insufficiente al fenomeno, e non esiste ancora una misura altrettanto potente della complessità di tipo 2. Alcuni risultati della fMRI sono stati incoerenti, e la revisione è scritta dall'ideatore dell'ipotesi.