Viaggio di una lancia attraverso un cranio

Il metodo d’elezione nella ricerca neuropsicologica per comprendere la correlazioni tra cervello e funzioni mentali fino a pochi anni fa si basava su una logica di “sottrazione”, cioè venivano studiati quei casi di danneggiamento o di rimozione chirurgica di parti del cervello (in laboratorio con gli animali, in neuropatologia per il trattamento di malattie neurologiche severe come i tumori o l’epilessia). Lo scopo era piuttosto semplice: osservare cosa accadeva a livello cognitivo e comportamentale senza quel pezzo di struttura cerebrale.

Phineas Gage (1823-1860) è stato un esempio da manuale in neuropsicologia, una vera celebrità negli annali della neurologia, così studiato in tutto il mondo che potete osservare il teschio di questo povero ragazzo insieme ad una lancia al Warren Anatomical Museum della Scuola di Medicina dell’Università di Harvard.

Gage era caposquadra di una ditta di costruzione impegnata nella costruzione di una ferrovia vicino Cavendish nel Vermont. Il lavoro prevedeva tra le altre cose l’utilizzo di cariche esplosive per distruggere le rocce che ostacolavano l’avanzata dei binari. Scavata una buca, la carica esplosiva veniva inserita e ricoperta con la sabbia che veniva pestata con un punteruolo, lungo circa un metro, con uno spessore di 3 centimetri e pesante 6 chilogrammi. Il 13 settembre del 1848, Gage ha 25 anni e sta preparando un’altra mini esplosione. E’ un ragazzo con una forte costituzione, intelligente, socievole e ritenuto dai suoi superiori un ottimo e affidabile lavoratore. Sta pigiando con l’asta il terreno che ricopre la dinamite, un compagno lo chiama da dietro e si volta verso destra mentre colpisce una parte del terreno non ancora insabbiata. La punta del punteruolo provoca una scintilla e fa deflagrare la carica esplosiva causando una propulsione all’asta che entra sotto la sua guancia sinistra ed esce dalla parte superiore del cranio sopra la fronte. 

Incredibilmente non muore sul colpo né perde conoscenza, anzi è in grado di camminare dopo pochi minuti l’incidente. Trasportato con una carrozza in una pensione a circa un chilometro di distanza, il dottor Harlow, medico della zona, gli applica le prime cure rimuovendo i residui ossei e alcuni frammenti di teschio che erano rimasti attaccati essendo stati spezzati dalla lancia di ferro. L’aiutante del dott. Harlow, racconta che “Gage parlava in modo così razionale ed era così disponibile a rispondere alle domande che preferii chiedere direttamente a lui cosa fosse successo piuttosto che agli uomini testimoni dell’incidente“. L’incredibile caso si guadagnò un trafiletto nel giornale locale.

Il dr. Harlow coprì la ferita con garze e nastri adesivi. Consapevole del rischio di infezioni utilizzò sostanze chimiche per pulire in modo efficace e con regolarità le ferite, disponendo il paziente in una posizione semi supina per rendere il drenaggio facile e naturale. Dopo pochi giorni si sviluppò un’infezione dovuta ad un fungo che lasciò Gage in uno stato semi comatoso. La sua famiglia preparò l’occorrente per il funerale, ma anziché morire dopo due settimane si riprese e dal primo gennaio del 1849 Gage fu totalmente guarito ritornando alla normale vita quotidiana. Harlow scrisse una articolo con il titolo “Passaggio di una barra di ferro attraverso la testa“, in cui descrisse dettagliatamente l’incidente, da un punto di vista neurologico, all’editore del Boston Medical and Surgical Journal:

[Il punteruolo di ferro] è entrato nel cranio e ha attraversato il lobo anteriore sinistro del cervello uscendo dalla linea mediale, nella giunzione delle suture coronali e sagittali, lacerando il seno longitudinale, fratturando vistosamente le ossa del cranio parietali e frontali, disintegrando grosse porzioni del cervello e facendo fuoriuscire dall’orbita il globo dell’occhio sinistro per più della metà del suo diametro [perdendo la vista da quest’occhio]. 

E aggiunse che non erano rimasti frammenti ossei all’interno dal momento che:

… per accettarmi che non fossero rimasti corpi estranei all’interno del buco, ho infilato il dito indice lungo tutto il foro nella sua lunghezza senza incontrare alcuna resistenza nella direzione della guancia, operazione ripetuta con l’altro dito dalla parte di quest’ultima…

La scena che si presentava, per chi non fosse abituato alla chirurgia militare, era davvero terrificante…

Le condizioni fisiche di Gage erano incredibilmente buone rispetto al gravissimo trauma. Poteva parlare, camminare, non presentava alcuna paralisi agli arti né alla lingua, la sua memoria funzionava perfettamente ed era in grado di apprendere nuove informazioni. Insomma, le sue capacità intellettive erano rimaste intatte. Ebbe attacchi di febbre e un ascesso, ma la robusta costituzione e l’età giovane lo aiutarono a sopravvivere.

Gage fu visitato da altri dottori che confermarono la condizione eccezionale del caso, riferendo che il paziente “aveva recuperato le sue facoltà mentali e fisiche“. Harlow scrisse che Gage era “nel pieno possesso della ragione” dopo l’incidente, anche se subito dopo i familiari e gli amici si accorsero che qualcosa era cambiato. Nel 1868 Harlow riferì dei “cambiamenti mentali“, dovuti al trauma nel cervello di Gage, in un documento inviato al Bollettino della Società Medica del Massachusetts:

I suoi datori di lavoro, che lo consideravano il caposquadra più efficiente e competente della loro ditta prima dell’incidente, considerando i cambiamenti così marcati nel comportamento, non poterono più riprenderlo nella loro attività. Egli è incostante, irriverente, insolente, spesso esclama grossolane bestemmie (che precedentemente non erano nelle sue abitudini), manifestando poco rispetto verso i colleghi, insofferente alle restrizioni delle regole quando si oppongono ai suoi desideri, talvolta è perniciosamente ostinato, capriccioso e vacillante, concepisce molti progetti per il futuro che, non potendo realizzarli nell’immediato, li abbandona per  altri apparentemente più realizzabili. La sua mente è radicalmente cambiata così chiaramente che i suoi amici e conoscenti affermano che Gage “non è più lui”.

Il trauma alla corteccia frontale di Gage corrispose quindi alla completa perdita di inibizioni sociali che spesso lo condusse a comportamenti non appropriati. L’esatta natura delle zone danneggiate non è mai stata chiarita del tutto dal momento che abbiamo soltanto il teschio di Phineas Gage ed è argomento di un ampio dibattito tra i ricercatori. Il danno infatti può essere ricostruito soltanto dai buchi del cranio causati dal passaggio del punteruolo di ferro.  

Il tragico incidente ha coinvolto tre parti del cranio di Phineas Gage: una piccola ferita sotto l’arco zigomatico sinistro (l’osso della guancia) dove è entrato il punteruolo, nell’osso orbitale alla base del cranio sotto l’orbita dell’occhio (una parte del lobo frontale di cui in seguito spiegherò l’importanza), una larga ferita sopra la testa sotto la quale ha sede la corteccia prefrontale (la zona del cervello correlata con attività cognitivi superiori) da dove è uscita la sbarra di ferro. Quest’ultima ferita risulta più ampia rispetto allo spessore del punteruolo da render complicato la possibilità di determinare con precisione la traiettoria e il punto esatto di uscita dell’asta dal cranio di Gage. 

Nel descrivere la nuova personalità di Gage, il dott. Harlow (che mantenne un legame epistolare con la famiglia del paziente) disse che “era stato distrutto l’equilibrio fra la sua facoltà intellettiva e le sue disposizioni animali. Il problema non è dovuto a deficit di tipo fisico o mentale, ma al suo nuovo carattere“. Dopo il licenziamento, Phineas intraprese diversi lavori: prima in un allevamento per cavalli, poi persino come attrazione da circo al Museo di Barnaum, a New York, mostrando le cicatrici e il punteruolo che portava gelosamente con sé. Ma fu sempre licenziato per mancanza di disciplina.

Infine, 4 anni dopo l’incidente, si trasferì nell’America del Sud lavorando in diverse fattorie per l’allevamento dei cavalli. Quando nel 1860 le sue condizioni di salute cominciarono a peggiorare, a causa di frequenti attacchi epilettici, tornò a San Francisco dove sua madre e sua sorella si erano trasferite. Non riuscì mai a lavorare regolarmente, non fu mai una persona totalmente indipendente ed autonoma, né riuscì a crearsi una vita più stabile. Dopo una violenta e prolungata crisi epilettica da cui non riprese coscienza, seguirono altre crisi più brevi e il 21 maggio nel 1860 morì all’età di 38 anni. Fu seppellito insieme alla sbarra di ferro dalla quale non si  separò più dopo l’incidente per il resto della sua vita. Il dott. Harlow, che tanto si era interessato a lui, seppe della sua morte soltanto 5 anni più tardi. Grazie alla collaborazione della famiglia riuscì comunque ad ottenere la riesumazione dello scheletro nel 1867, recuperando cranio e punteruolo, attualmente conservati al museo dell’università di Harvard.

In un prossimo articolo spiegherò l’importanza di questo affascinante e tragico caso neurologico per le scienze cognitive, a partire dalle ipotesi frenologiche dell’epoca per giungere alla teoria del marcatore somatico del neuroscienziato Damasio, un processo neurobiologico che coinvolge principalmente le aree prefrontali (coinvolte nell’incidente di Gage) con il quale lo scienziato spiega come avvengano i processi decisionali dell’individuo. 

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Riferimenti bibliografici:

Antonio Damasio, L’errore di Cartesio. Emozione, ragione e cervello umano. Ed. Adelphi, 1995

Boston Post newspaper report and Webster Wyman photo of skull and tamping iron reproduced with permission from An Odd Kind of Fame: Stories of Phineas Gage, by Malcolm Macmillan. MIT Press, 2000.

Massimo Piattelli Palmarini, Le scienze cognitive classiche: un panorama. Ed. Einaudi, 2008

Neurophilosophy, The incredible case of Phineas Gage. 2007