Le onde gamma del cervello morente: 9 ratti nel 2013 e 4 pazienti nel 2023

Tappa 1

Prima del 2013 · La domanda

Si dava per scontato che il cervello si spegnesse quando il cuore si ferma

Alcune persone sopravvissute a un arresto cardiaco raccontano una NDE molto vivida, a volte «più reale del reale» (tradotto dall’inglese). Ma durante un arresto al cervello non arrivano sangue né ossigeno. Si presumeva che non potesse fare quasi nulla.

Nel 2009, alcuni medici della George Washington University hanno visto qualcosa di strano in 7 pazienti che morivano in terapia intensiva. Un monitor cerebrale indicava una breve salita quando la pressione sanguigna scendeva del tutto. Quel monitor si usa per misurare la sedazione. La salita durava di solito fra 30 secondi e 3 minuti. Gli stessi medici hanno detto che collegarla alle NDE era pura speculazione.

Jimo Borjigin ha pensato che, se il cervello fa qualcosa dopo un arresto, si deve poter misurare. Ha anche pensato che, se le NDE vengono dal cervello, deve esserci un segnale.

Che cosa fa il cervello nei primi secondi dopo che il cuore si è fermato?

Per guardare da vicino, ha cominciato con gli animali.

Tappa 2

Intorno al 2013 · Lo racconta lo studio

Un laboratorio del Michigan mette sensori nel cervello di 9 ratti

L’esperimento è stato svolto all’Università del Michigan, nella città di Ann Arbor. Hanno usato 9 ratti da laboratorio, maschi e femmine.

Li hanno collegati a un elettroencefalogramma, abbreviato EEG. È un apparecchio che ascolta l’elettricità del cervello, come un microfono che capta il mormorio di milioni di neuroni. Quell’elettricità appare disegnata come linee ondulate. Sono le onde del cervello.

• I sensori erano dentro il cranio, in 6 aree: davanti, al centro e dietro, da entrambi i lati.
• Altri sensori misuravano il cuore e un muscolo del collo. Così sapevano se un segnale veniva da lì o dal cervello.
• Dopo l’operazione, i ratti riposavano almeno una settimana.

Il giorno dell’esperimento, la registrazione cominciava alle 10 del mattino. Prima registravano almeno mezz’ora con il ratto sveglio. Poi mezz’ora con il ratto anestetizzato.

Avevano così tre momenti da confrontare: da sveglio, sotto anestesia e dopo l’arresto.

Tappa 4

I primi 30 secondi · Lo racconta lo studio

In 30 secondi, il cervello dei ratti produce una raffica di onde gamma

Le onde cerebrali si distinguono per la velocità con cui salgono e scendono. Le più rapide si chiamano onde gamma. Salgono e scendono più di 25 volte al secondo. Altri studi le hanno collegate alla veglia, ai sogni e alla meditazione.

Dopo l’arresto, i 9 ratti hanno avuto la stessa sequenza, in quattro fasi:

• Circa 4 secondi di onde gamma molto rapide.
• Circa 6 secondi di onde gamma mescolate ad altre più lente.
• Una breve scarica di onde lente, di meno di 2 secondi.
• Circa 20 secondi di onde gamma più lente, da 35 a 50 al secondo, molto sincronizzate in tutto il cervello.

Poi la linea diventava piatta.

La raffica è comparsa nei 9 ratti, sempre con la stessa forma.

Intanto le altre onde scendevano molto. Al culmine, le onde gamma lente erano più della metà di tutta l’attività cerebrale. Con il ratto sveglio erano meno di 5 su 100.

Tappa 5

Nell’ultima fase · Lo racconta lo studio

Le aree del cervello sono più sincronizzate che nel ratto sveglio

Il gruppo non ha misurato solo la quantità di onde gamma. Ha anche guardato se le aree del cervello lavorassero insieme.

• La coerenza misura se due aree seguono lo stesso ritmo, come due cori che cantano contemporaneamente la stessa canzone. Quella delle onde gamma era più del doppio rispetto al ratto sveglio.
• La connettività misura se un’area «passa informazioni» a un’altra, e in quale direzione. È come una conversazione in cui si sa chi parla e chi ascolta. Da davanti verso dietro è salita 8 volte di più rispetto al ratto sveglio. Da dietro verso davanti, 5 volte di più.
• Le onde gamma erano legate al ritmo di altre onde più lente. Queste onde lente si chiamano theta e alfa. Secondo l’articolo, quel legame è stato osservato quando le persone vedono e ricordano qualcosa.

Per questo gli autori hanno scritto che l’attività «superava» quella del cervello sveglio.

Ma non tutto è stato confrontato nello stesso modo. Per la quantità di onde gamma nel ratto sveglio hanno usato la media di 10 minuti. Dopo l’arresto hanno invece usato il valore più alto, misurato in intervalli di 2 secondi. Anche nella connettività hanno usato il valore massimo, perché in quei 20 secondi c’erano solo uno o due valori. La coerenza è stata invece confrontata con medie. Inoltre, l’attività totale del cervello era molto inferiore a prima dell’arresto. Aumentavano solo le onde gamma.

Restava da sapere se la raffica richiedesse che il cuore si fermasse.

Tappa 6

Un altro gruppo di ratti · Lo racconta lo studio

In altri 8 ratti che muoiono asfissiati, il cuore continua a battere

Hanno ripetuto l’esperimento in un altro modo con altri 8 ratti, anch’essi anestetizzati. Questa volta non hanno fermato il cuore. Hanno fatto loro respirare solo anidride carbonica per 2 minuti, e sono morti asfissiati per mancanza di ossigeno.

Il cuore ha continuato a battere per più di 10 minuti.

• È comparsa la stessa sequenza in quattro fasi, anche questa in circa 30 secondi.
• La coerenza delle onde gamma è salita oltre quella del ratto sveglio.
• La quantità di onde gamma ha raggiunto quella del ratto sveglio, senza superarla.

La raffica non richiedeva che il cuore si fermasse. Bastava la mancanza di ossigeno nel cervello.

Per gli autori, questo secondo esperimento escludeva anche che la raffica fosse dovuta al dolore dell’iniezione.

Tappa 7

Agosto 2013 · Lo raccontano gli autori e la stampa

Gli autori parlano di un punto di partenza per spiegare le NDE

L’articolo è stato pubblicato online il 12 agosto 2013 su PNAS, la rivista dell’Accademia delle scienze degli Stati Uniti. Si può leggere gratis.

Gli autori scrivono che il cervello dei mammiferi, «per quanto possa sembrare paradossale», può dare segni di una coscienza intensa vicino alla morte. Credono così di offrire una base scientifica «per cominciare a spiegare» le NDE.

Quello stesso giorno, la rivista National Geographic ha pubblicato la notizia con il titolo «Nei cervelli morenti, segni di una coscienza accresciuta». Il giorno dopo un’altra notizia diceva: «Le esperienze di pre-morte potrebbero essere innescate da un aumento dell’attività cerebrale».

In quella notizia di National Geographic davano la loro opinione altri due medici:

• Steven Laureys dirige un gruppo che studia il coma all’Università di Liegi, in Belgio. Ha detto che è molto difficile sapere che cosa percepissero i ratti, ma che lo studio mostrava molta più attività del previsto.
• Sam Parnia è il medico che ha diretto gli studi AWARE. Ha detto che confrontare quei ratti con le NDE era «estremamente prematuro». Ha spiegato che quando il sangue smette di arrivare, il calcio entra nei neuroni e li danneggia. Anche questo potrebbe comparire nell’EEG.

Nessuno sapeva se quei ratti avessero vissuto qualcosa, né che cosa.

Tappa 8

Novembre 2013 · Lo raccontano i critici e gli autori

Tre ricercatori della Virginia scrivono alla rivista, e gli autori rispondono

Bruce Greyson è uno psichiatra che studia le NDE da decenni. Ha scritto una lettera alla rivista con Edward Kelly e Ross Dunseath. Tutti e tre erano dell’Università della Virginia. Davano sette ragioni per non collegare la raffica alle NDE. Queste sono le principali:

• Non si può sapere se i ratti vivessero qualcosa, né che cosa.
• Dopo l’arresto, l’attività totale del cervello era molto inferiore a prima.
• Nelle persone, l’EEG diventa piatto fra 10 e 20 secondi dopo un arresto.
• Ci sono NDE in cui la persona racconta cose avvenute molto oltre i 30 secondi.
• Ci sono NDE senza arresto, e senza mancanza di sangue nel cervello.
• Tutti i ratti hanno avuto la raffica. Invece raccontano una NDE solo fra 10 e 20 persone su 100 sopravvissute a un arresto.

Un’altra ragione era che ci sono NDE sotto anestesia. La lettera diceva anche che i ratti «non mostravano sotto anestesia gli schemi EEG osservati dopo l’arresto». Questa frase può voler dire che con la sola anestesia, senza arresto, non c’era raffica. Ma nel 2015 Greyson è andato oltre. Ha scritto che l’anestesia eliminava completamente la raffica. Nell’articolo, i ratti erano già anestetizzati quando il cuore è stato fermato, e la raffica è comparsa in tutti.

Borjigin, Michael Wang e George Mashour hanno risposto sulla stessa rivista:

• Le onde collegate alla coscienza sono salite in tutti i ratti, anche se le altre scendevano.
• Nelle persone, l’EEG si misura con sensori sulla pelle della testa. Nei ratti, i sensori erano dentro il cranio e captano molto di più.
• Le persone che sopravvivono a un arresto sono molto diverse fra loro. I ratti, invece, sono molto simili. Inoltre, forse più persone hanno una NDE, ma non la ricordano.

Gli autori parlano di «impronte elettriche» della coscienza nei ratti. Ma non possono dire che cosa abbiano vissuto i ratti.

Tappa 9

Dal 2014 · Lo racconta lo studio del 2023

Lo stesso laboratorio cerca la raffica nelle persone che muoiono in terapia intensiva

Dieci anni dopo, il gruppo di Borjigin è passato dai ratti alle persone. Gang Xu è il primo firmatario dell’articolo.

Questa volta non hanno fatto un esperimento. Hanno esaminato le registrazioni dei pazienti morti dal 2014 nella terapia intensiva neurologica dell’ospedale dell’Università del Michigan. Cercavano chi aveva un EEG al momento della morte. Hanno trovato 4 pazienti così.

• Tre erano in coma per un arresto cardiaco precedente. La mancanza di ossigeno aveva danneggiato il cervello.
• Una era in coma per una grande emorragia cerebrale.
• Tutti e quattro avevano 3 o 4 punti sulla scala di Glasgow. È un test da 3 a 15 punti che guarda se una persona apre gli occhi, parla o si muove. 3 è il punteggio più basso, e 4 è molto vicino. Nelle ultime 24 ore non hanno dato alcun segno di essere coscienti.

L’EEG di queste persone aveva 19 sensori incollati alla pelle della testa.

I medici credevano che non si sarebbero ripresi. Le famiglie hanno accettato di sospendere il supporto vitale.

Tappa 11

Secondi dopo la rimozione del respiratore · Lo racconta lo studio

In 2 dei 4 pazienti, il cervello produce una raffica di onde gamma

In due pazienti non è successo nulla di simile. Hanno avuto solo onde lente, poi la linea è diventata piatta.

Nelle altre due, le onde gamma sono salite pochi secondi dopo la rimozione del respiratore, con il cuore ancora in attività. A seconda dell’area del cervello, hanno raggiunto un livello fra 2 e 391 volte quello precedente.

Il gruppo ha guardato una parte del cervello che alcuni scienziati chiamano zona calda. È dietro e ai lati della testa. Lì si incontrano le aree che vedono, odono e sentono il corpo. Secondo una teoria della coscienza, in quella zona viene montato ciò che viviamo, come un film su un tavolo di montaggio.

• La coerenza e la connettività delle onde gamma sono salite in quella zona nelle due pazienti.
• L’attività è salita di nuovo quando il cuore peggiorava.
• Il cuore di una si è fermato per 33 secondi. Le sue onde gamma si sono legate fortemente ad altre più lente durante quella pausa e dopo.

Le due pazienti con la raffica avevano qualcosa in comune: entrambe avevano avuto crisi epilettiche.

Una le aveva avute solo durante le gravidanze. L’altra aveva avuto una crisi molto lunga il giorno prima di morire. Uno specialista non ha visto crisi nell’EEG delle ultime 24 ore. Inoltre, erano le uniche due a cui il cuore ha accelerato quando è stato tolto il respiratore.

Tappa 12

Alla pubblicazione dell’articolo · Lo raccontano gli autori

Gli stessi autori dicono che cosa non possono sapere

L’articolo è stato pubblicato il 1º maggio 2023, sempre su PNAS. Si può leggere gratis. Gli autori concludono che il cervello umano «può essere attivo» durante un arresto.

Tutte e quattro le persone sono morte. Nessuna ha potuto raccontare nulla.

Per questo gli autori scrivono che l’attività della zona calda fa pensare a qualcosa di cosciente, senza dimostrarlo. Potrebbe non avere nulla a che fare con un’esperienza. Potrebbe essere solo ciò che fa un cervello danneggiato quando muore.

Hanno anche controllato se le onde potessero venire da altrove:

• Movimento: in una paziente, i movimenti mentre veniva tolto il tubo per respirare potrebbero aver fatto sembrare maggiore l’aumento.
• Muscoli: nell’altra, due sensori della fronte raccoglievano anche segnali muscolari. Togliendo quei segnali, l’aumento si riduceva senza sparire. E la coerenza della zona calda non cambiava.
• Crisi epilettiche: non ne hanno viste. Ma non possono escludere una crisi in una zona profonda del cervello. I sensori sulla pelle non captano quelle zone.

L’articolo è tornato sulla stampa.

Tappa 13

Maggio 2023 · Lo raccontano la stampa e i critici

Tornano i titoli, e due studiosi delle NDE rispondono

Quello stesso 1º maggio, la rivista Science ha titolato: «Una raffica di attività cerebrale mentre si muore potrebbe spiegare la vita che passa davanti agli occhi».

Poche settimane dopo, PNAS ha pubblicato un commento di Christof Koch, un neuroscienziato che studia la coscienza. Koch ha scritto che lo studio dava prove forti del fatto che il cervello morente non è sempre tranquillo. Ha però aggiunto che un aumento così grande delle onde gamma è compatibile anche con una crisi epilettica. Si fiderebbe di più se si vedesse qualcosa di simile in persone sane, per esempio persone che assumono sostanze capaci di provocare esperienze simili a una NDE.

Pim van Lommel è il cardiologo olandese che ha condotto lo studio di dieci ospedali. Van Lommel e Bruce Greyson hanno pubblicato una critica sulla rivista dell’associazione che studia le NDE. Ecco che cosa dicono:

• Non c’è alcuna prova che quell’attività fosse cosciente.
• Non era un arresto cardiaco, ma la rimozione del respiratore a pazienti in coma, con il cuore che batteva.
• Durante un arresto, l’EEG diventa piatto dopo 10 o 20 secondi e resta piatto durante la rianimazione. Per questo credono che le NDE degli arresti avvengano con l’EEG piatto.
• L’attività elettrica sarebbe il modo in cui il cervello elabora l’esperienza, non la sua causa. È come quando leggi. I tuoi neuroni si attivano, ma non sono loro a scrivere le parole della pagina.

Alcune cose di questa critica non corrispondono del tutto agli articoli. Van Lommel e Greyson descrivono entrambe le pazienti come «con epilessia nota», ma una aveva avuto crisi solo nelle gravidanze. Le persone degli studi citati non avevano mai avuto un EEG durante l’arresto. Inoltre, una paziente del 2023 ha avuto una pausa cardiaca di 33 secondi. Durante quella pausa l’EEG era già molto attenuato e le onde gamma non sono salite. Eppure le onde sono rimaste legate fra loro.

Non abbiamo trovato una risposta pubblicata degli autori a questa critica.

Tappa 14

Dal 2015 al 2025 · Che cosa è venuto dopo

Altri ratti, una rassegna dello stesso gruppo e uno studio senza il picco gamma

Altri studi hanno continuato a indagare. Questi aiutano di più a capire la raffica:

• 2015, lo stesso laboratorio. Nei ratti asfissiati con CO₂ sono salite la coerenza e la connettività, ed è cambiato il ritmo cardiaco. Il cervello ha liberato molta serotonina nei primi 2 minuti, più di 20 volte il normale.
• Altri studi sui ratti hanno visto l’aumento prima dell’arresto del cuore, non dopo. Anche nelle persone compare prima.
• 2022, un uomo di 87 anni. È morto in ospedale con un EEG completo attaccato. Le sue onde gamma sono salite poco prima che gli si fermasse il cuore e sono scese dopo. Lo raccontiamo nella pagina dello studio di Vicente.
• 2022, 8 pazienti a cui è stato sospeso il supporto vitale. In 4 l’attività è salita prima dell’arresto della circolazione sanguigna. Inoltre, l’EEG di solito si spegneva più di un minuto prima che la circolazione si fermasse. In metà dei pazienti si è spento almeno 78 secondi prima.
• 2023, AWARE II. Ha misurato il cervello durante la rianimazione. In alcune pause sono comparse onde quasi normali, ma non onde gamma. Nessuno che ricordasse qualcosa aveva l’EEG.
• 2025, un altro laboratorio. Ha studiato 39 ratti soppressi con CO₂ alla fine di uno studio sull’emicrania. Nei ratti svegli, tutte le onde sono salite insieme dopo 3 minuti. Non hanno visto cambiamenti chiari nelle onde gamma più rapide, ma non pubblicano quei dati. Non hanno misurato neppure coerenza e connettività. Non era una ripetizione dell’esperimento del 2013. Gli autori credono che la differenza con il 2013 dipenda dal sale iniettato nel cuore nel 2013. Eppure, nel 2013 la raffica è comparsa anche nei ratti asfissiati con CO₂.

Nel 2024, Mashour e altri tre ricercatori del gruppo del Michigan hanno esaminato tutte le pubblicazioni. La prima cosa che dicono è che rifiutano ogni spiegazione che non venga dal cervello. Poi scrivono tre cose:

• Non ci sono prove che colleghino queste raffiche a un’esperienza.
• Potrebbero non avere nulla a che fare con la coscienza.
• Riportano che altri ricercatori pensano che la raffica dei primi secondi possa essere troppo breve per una NDE così ricca. Propongono che l’esperienza potrebbe formarsi in un altro momento, mentre si muore o ci si riprende. E non escludono neppure il tempo in cui l’EEG è piatto.

Resta la domanda iniziale: quella raffica è la NDE? Vediamo che cosa si è potuto sapere e che cosa no.