di Mario Tiengo

“Il dolore e’ la presa di coscienza  (percezione) di informazioni nocicettive”
 (M.Tiengo, Lezioni di Fisiopatologia e terapia del dolore, Ediz. Libreria Cortina, Milano,1983) 

“In particolare non si può pensare che la fisica quantistica possa fare parte di presunte eresie in medicina, e non riguardare da vicino la comprensione del funzionamento biologico”
(Vincenzo Valenzi, il Medico d’Italia 2001)

Ringrazio l’amico Prof. Vincenzo Valenzi ed il Comitato Organizzatore di questa importante riunione internazionale che rende onore ad un grande scienziato Jaques Benveniste, per avermi invitato a parlare di una frontiera di ricerca, in un certo senso nuova, anche se da qualcuno gia’ annunciata al tramonto del novecento. Una frontiera che sta adesso avanzando rapidamente con espansione ad ampio raggio dalla nerurobiologia alla fisica, e coinvolgendo anche la filosofia.

Chiamiamo dolore la percezione di danno, o presunto tale, che uno stimolo produce e che rischia di distruggere il nostro corpo o una parte di esso. Scriveva Cartesio che il dolore e’ un segnale d’allarme che avverte l’anima di un pericolo imminente. Uno dei padri fondatori della algologia moderna, John Bonica, ebbe a scrivere che definire il dolore e’ tanto difficile che pensava dovervi rinunciare. Infatti come tutti gli eventi che coinvolgono la nostra emotivita’ (la gioia, la tristezza ecc. ) il dolore e’ una esperienza personale, privata, non comunicabile ad altri. Ad esempio, come descrivere a parole lo stato di felicita’ o di malinconia che possiamo “provare”?

In effetti il dolore se vogliamo studiarlo dobbiamo pur tentare di darne una definizione. Cito ad esempio la definizione che del dolore da’ la “International Association Study of Pain (IASP)”: il dolore e’ una esperienza personale ed emozionale spiacevole, associata a danno tissutale, potenziale o in atto, o descritta in termini di danno. Anch’io, in tal senso, ho tentato una proposta che, pur non essendo una definizione, e’ la descrizione di un processo fisiologico a funzione protettiva: il dolore e’ la presa di coscienza di una informazione nocicettiva. Il presente scritto vuole esporre il razionale scientifico di questa definizione che a molti puo’ risultare oscura.

Il dolore, come processo fisiologico, puo’ suddividersi in quattro fasi funzionali : recezione, trasmissione dal nocicettore al talamo, distribuzione dai nuclei talamici al cervello ed infine integrazione delle informazioni nocicettive fra il cervello sensoriale, emotivo e cognitivo cui, con simultaneita’, emerge la percezione. In mancanza di integrazione delle informazione emotivo-sensoriali-cognitive, come avviene ad esempio in anestesia generale in cui la integrazione e' bloccata farmacologicamente (dal pentotal).  non si ha percezione del dolore.
La recezione avviene in periferia, a livello di una terminazione nervosa detta appunto nocicettore (da noxa e recettore) adibita a riconoscere stimoli dannosi che colpiscono i tessuti del nostro organismo. In altri termini allorche’ uno stimolo nocivo (ad esempio un calore eccessivo, o una compressione eccessiva, o una sostanza caustica ecc. ) viene a contatto con la cute o con le mucose, provoca l’ eccitazione dei nocicettori, e immediatamente il formarsi di un messaggio in codice (impulso nervoso) che inizia a percorrere le fibre nervose (fibre afferenti dolorifiche) dapprima lungo i nervi periferici e poi, risalendo lungo il midollo spianale, fino al talamo.
Durante la fase di trasmissione il messaggio puo’ perdere di intensita’ grazie al sistema di modulazione mesencefalo-bulbo-spinale. In tal modo al talamo perverranno segnali di intensita’ ridotta, rispetto a quella originale e che il messaggio aveva durante la trasmissione e prima di entrare nel midollo.

Nel cervello il flusso di informazioni nocicettive provenienti dal talamo, si distribuisce a molte aree del cervello, o a nuclei di cellule (com’ e’ oramai ben dimostrato con studi di imaging), integrandosi. Il fenomeno della integrazione venne descritto e studiato agli inizi del secolo scorso, nella fisiologia del movimento muscolare, da uno dei piu’ grandi fisiologi del novecento Charles Sherrington (Universita’ di Oxford e premio Nobel per la fisiologia nel 1932). Anche per merito della scuola di fisiologia della Universita’ di Heidelberg coordinata dal Prof. Robert Schmidt, (e di cui faceva parte il neurofisiologo del dolore Manfred Zimmermann), il fenomeno della integrazione venne dimostrato compiersi anche nel cervello. L’emergere degli stati di coscienza, avviene per integrazione delle informazioni sensoriali (vista , udito, tatto) fra il cervello cognitivo ed il cervello emotivo. L’emergere dello stato cosciente si accompagna alla capacita’ di percepire. Se il sistema neuronale della coscienza e’ reso refrattario con farmaci (ad esempio pentotal) o con interventi “mentali” (ipnosi, suggestione, distrazione) la espressione dello stato cosciente non avviene, o avviene in modo frammentario e non si ha percezione o comunque avviene una percezione alterata. Nel caso del dolore, la integrazione delle informazioni nocicettive talamiche nei circuiti della coscienza, evoca la percezione del dolore, nelle sue due componenti funzionali cognitiva ed emotiva
Alterazioni emotive e cognitive possono interferire sulla percezione del dolore (v. metafora dello specchio). Tuttavia Ingvar e Petrovich (Karolinska Instiutet, Stoccolma) recentemente hanno potuto, con la risonanza magnetica, evidenziare nell’uomo collegamenti funzionali tra il giro cingolato anteriore, l’amigdala ed il sistema di analgesia endogena (PAG) dando cosi una importante dimostrazione: esiste anche un secondo meccanismo con cui gli stati emotivi possono modulare il dolore stimolando il sistema inibitorio delle afferenze dolorifiche, ossia agendo oltre che sulla fase di percezione anche sulla fase di trasmissione.

La neurofisiologia del dolore e’ facilmente comprensibile (almeno entro certi livelli) finche’ si parla di eventi riconducibili alla fisica classica, quella newtoniana delle evidenze, per intenderci. Finche’ parliamo di ricezione e di trasmissione della informazione nocicettiva non credo esistano seri problemi. Ma quando affrontiamo il discorso sulla percezione del dolore, ossia quando la nocicezione diventa dolore, le cose cambiano radicalmente. Basti pensare ai fattori che possono ridurre la percezione del dolore fino ad azzerarla: fattori mentali quali la suggestione (placebo), le emozioni (Stress Induced Analgesia), oppure il tono del nostro umore. O al contrario pensare alla percezione del dolore che compare e persiste, anche grave, pur in assenza di qualsiasi ragionevole causa fisica come avviene nel dolore atteso o nella depressione. Sono condizioni fisiologiche e patologiche sui cui meccanismi di origine e mantenimento esistono ancora molte incertezze e misteri. Riferendoci alla metafora di Alice che attraversa lo specchio e’come parlare di Alice prima di attraversare lo specchio e dopo averlo attraversato. E’ il passaggio da un mondo, quello a noi famigliare, logico, che viviamo tutti i giorni, ad un mondo ignoto che contraddice e capovolge ogni nostra logica.culturale Tuttavia entrambi i mondi, quello delle evidenze logiche e quello delle incongruenze convivono e sono uno strettamente connessi uno all’altro, entrambi responsabili della percezione del dolore. E’ il mondo subatomico che adesso,anche in neurobiologia ci apprestiamo a dover affrontare. Nella nostra storia scientifica, dove il riduzionismo ha portato a tanti successi, cio’ era davvero prevedibile.

Nel 1922, anno della mia nascita, le uniche particelle subatomiche conosciute erano l’elettrone, il protone ed il fotone , gia’ intuito da Newton come componente della luce. Oggi di queste  particelle chiamate subatomiche se ne conoscono ben 24 (ma c’e’ chi sostiene che la storia non finisce qui).   Pertanto noi viviamo in due mondi. In uno, quello delle esperienze quotidiane in cui parliamo, descriviamo, studiamo, consideriamo il comportamento, di oggetti che possiamo vedere, udire, toccare, tutto il mondo che circonda i nostri sensi, quello che noi percepiamo. Un mondo in cui i concetti di materia, moto, spazio e tempo ci sono famigliari. Un mondo in cui possiamo di un fenomeno del quale conosciamo le condizioni di partenza, con buona sicurezza prevederne gli esiti. Ma i tessuti di organi che appartengono a questo mondo, come il nostro cervello,  sono fatti di particelle molto piccole  (dell’ordine di otto o dieci zeri dopo la virgola), il mondo  subatomico, in cui tutte le regole cambiano ed in cui, mi si passi l’espressione, si da’ un calcio al concetto di evidenza, ed in cui, come scrive un’ illustre fisico quantistico,   “la materia solida e’ fatta in gran parte di vuoto,il tempo e’ relativo, la massa puo’ essere creata o distrutta nelle collisioni e indipendentemente dalla completezza delle informazioni sulle condizioni di partenza l’esito e’ sempre incerto”.                  

Il comportamento del mondo subatomico ci sorprende, ci inquieta, a volte persino ci irrita , come i commenti di David Albert, della Columbia University,  che, riportando i dati sperimentali per stabilire le proprieta’ fisiche dell’ elettrone (particella essenziale in neurobiologia  ad esempio nel condizionare una sinapsi eccitatoria o inibitoria), fatto passare attraverso una “scatola”  per la misurazione della “durezza” a due uscite (duro o  tenero), scrive : “La situazione di fronte alla quale ci troviamo e’ la seguente: un elettrone che attraversa questo apparato non segue il percorso d (sta per duro) non segue il percorso t (sta per tenero)  non segue entrambi i percorsi e non e’ vero che non segue nessuno dei due” . Lo stesso accade se vogliamo misurare un’altra proprieta’ fisica dell’elettrone il suo colore (nero o bianco) . Infatti lo sperimentatore scrive:” Dall’esperimento appare che esso non sia ne’ nero ne’ bianco ne’ entrambe le cose, ne’ nessuna delle due”.

Queste sono le considerazioni che portarono alla formulazione di un concetto fondamentale in meccanica quantistica: la sovrapposizione. Ma ancora una volta  grande e’ la sorpresa quando di questa proprieta’, manifestazione del principio di indeterminazione di Heisenberg,  apprendiamo che “nessun fisico sa dire con precisione di cosa si tratti, o meglio abbiamo una idea puramente negativa di cio’ che essa vuol dire”. Come diceva ai suoi studenti quello scienziato terminando la lezione sui campi di probabilita’ quantistica  “Se mi dite di avere capito allora significa che mi sono espresso male”.

Il nostro sistema nervoso e’ fatto di materia composta da molecole e queste da atomi che, a loro volta, contengono particelle subatomiche come l’elettrone. Si e’ gia’ detto che i comportamenti degli oggetti di maggior dimensione (evidenti ai nostri sensi) sono causati dalle proprieta’ degli oggetti piu’ piccoli che li compongono (a noi invisibili). Sono convinto che abbiano ragione coloro i quali pensano che per proseguire con efficacia nelle nostre conoscenze sui meccanismi che governano la interazione cervello-mente, e quindi aumentare la nostra comprensione dei fenomeni della percezione del dolore e del suo controllo,  la indagine debba far riferimento al comportamento delle particelle che costituiscono il substrato della materia vivente, il che significa passare dalla fisica di Newton alla meccanica quantistica.

Che io sappia, il primo fisiologo a tentare questo e’ stato John Eccles. Premio Nobel (1963) per le sue fondamentali scoperte sulla sinapsi e sui sistemi inibitori del sistema nervoso. Con Eccles, ed anche con il filosofo Karl Popper, ebbi negli ultimi anni del novecento una importante collaborazione scientifica sulla neurofisiologia del dolore. La proposta avanzata da John Eccles degli psiconi. che interagirebbero con i neuroni della corteccia attraverso campi di probabilita’ quantistica modulando la loro esocitosi sinaptica, non ebbe seguito ma e’ importante perche’ essa rappresenta il primo tentativo di interpretazione quantistica della modulazione “mentale” della percezione del dolore. Si potrebbe forse gia’ parlare di Algologia Quantistica.

La percezione del dolore puo’ quindi essere esplorata piu’ a fondo nell’elusivo mondo dei quanti, accettando definitivamente il fallimento di ogni tentativo di conciliare le evidenze cliniche e i dati sperimentali con  il senso comune. “In realta’ –scrive Albert-  la fisica degli ultimi cento anni ci ha insegnato che il senso comune e’ poco utile nell’esplorare le nuove regioni del sapere…… Nel corso del XX secolo abbiamo imparato che nel mondo subatomico la natura si comporta in modi strani, stravaganti e strabilianti sconosciuti al mondo che ci circonda……..”..Lasciatemi riassumere ora il pensiero di uno dei piu’ grandi fisici viventi Paul Davies.

Il primo quarto di questo secolo ha visto nascere due grandi teorie : la teoria della relativita’ e la teoria dei quanti da cui nasce gran parte della fisica del novecento.  Una fisica nuova che esige impostazioni nuove e impreviste, che talvolta vanno contro il buon senso e che sembrano accostarsi piu’ al misticismo che al materialismo. Le idee di questa nuova fisica ci indicano un modo nuovo di valutare il vivente e l’uomo ed il suo posto nell’Universo. Come e’ nato l’Universo? Come finira’?. Cos’e’ la materia? E la vita? E la mente? Non sono certo domande nuove: di nuovo c’e’ che forse siamo sul punto di trovare risposte.

Bibliografia suggerita:

1.      Popper K, Eccles J., L’io e il suo cervello, Armando Editore , Roma 1996

2.      Eccles J., Come l’Io controlla il suo cervello, Presentazione di M.Tiengo, Rizzoli, Milano, 1994

3.      Spaggiari Piergiorgio, Caterina Trebbia, Le meraviglie dell’acqua, Tecniche Nuove Milano, 2007

4.      Teodorani Massimo, L’atomo e le particelle elementari , Macro Edizioni, Cesena , 2007

5.      Satinover Jeffrey, Il cervello quantico, Macro Edizioni, Cesena, 2002

6.      Spaggiari Piergiorgio, Caterina Trebbia, Medicina quantistica, Tecniche nuove, Milano, 2005

7.      Tiengo, M. ,  il dolore e la mente, Springer, Milano Heidelberg, 2000,

8.      Tiengo M., Scibilia G, Neurofisiologia del dolore, Anestesia e rianimazione, 16: 83:110, 1975.

9.      Tiengo M. Talking with sir John, intervista a John Eccles sulla teoria degli psiconi. In Seminari sul dolore, Mattioli editore, Fidenza, 1992, : 2 :31-36

10.  Benedetti Fabrizio, La realta’ incantata, Zelig editore, Milano, 2000

11.  Eccles J. I meccanismi della percezione del dolore: dai recettori sensorialialla cortecci cerebrale e da questa alla mente. In Seminari sul dolore, Mattioli editore, Fidenza, 1992, 2 : 5-26

12.  Tiengo M.,  L’interpretazione quantistica della mente, . In: Seminari sul dolore, Mattioli editore, Fidenza, 1992, 2 : 27-30

13.  Albert David, Meccanica Quantistica e senso comune, Adelphi, Milano, 1993

14.  Bui Danele , Sivio Leoni, Mente, cervello, coscienza. Presentazione M. Tiengo, Mattioli, Fidenza, 2006.

15.  Davies Paul, Dio e la nuova fisica, Mondadori, 1994

16.  Allori Valia, Mauro donato, Federico Laudisa, Nino Zanghi, La natura delle cose, Carocci, Roma, 2005.

17.  Torta Riccardo e Mauro Lacerenza, Depressione e dolore, Utet , Torino, 2002

18.  Feynman Richard ,QED, Adelphi, Milano,1985

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