Si può misurare la coscienza con un solo numero? Due ricercatori dicono di sì, e il modo in cui provano a dimostrarlo è la parte più interessante della storia

C'è una domanda che in ospedale non è filosofica per niente, ed è questa: quella persona lì, immobile nel letto, c'è o non c'è?

Non è una domanda retorica. Nel 2009 il gruppo di Steven Laureys all'Università di Liegi ha confrontato le diagnosi formulate per consenso clinico con quelle ottenute usando una scala standardizzata, la Coma Recovery Scale-Revised. Il risultato, pubblicato su BMC Neurology, è che il 41% dei pazienti che erano in stato minimamente cosciente, cioè che una qualche forma di esperienza la stavano avendo, era stato classificato come vegetativo. Quattro su dieci. Persone probabilmente presenti, dichiarate assenti.

La ragione di fondo è semplice e un po' scandalosa: non esiste un coscienziometro. Per quasi tutto il resto abbiamo un numero. Per la febbre, per la pressione, per la glicemia. Per la coscienza abbiamo l'osservazione di un clinico esperto, e l'osservazione di un clinico esperto si ferma davanti a un corpo che non risponde.

Da qui nasce un intero filone di ricerca: costruire una misura oggettiva della coscienza. Il tentativo più solido finora è il Perturbational Complexity Index di Casali e colleghi, uscito su Science Translational Medicine nel 2013. Funziona così: si dà un colpetto magnetico alla corteccia con la stimolazione transcranica, si registra l'eco che si propaga nel cervello, e si misura quanto quell'eco è complesso. Su trentadue persone sveglie i valori stavano tra 0,44 e 0,67; nel sonno profondo crollavano tra 0,18 e 0,28. È un buon indice. Ha però un limite pratico non piccolo: richiede di stimolare il cervello dall'esterno, con un'apparecchiatura che non è al letto di ogni paziente.

La domanda successiva viene da sé. Si può ottenere qualcosa di simile senza toccare niente, leggendo soltanto l'attività che il cervello produce da solo?

Il primo dicembre 2025 è comparso su arXiv un lavoro che risponde di sì. Si intitola Quantifying the Dynamics of Consciousness using Hierarchical Integration, Organised Complexity and Metastability, e propone un indice chiamato Ψ.

Gli autori sono due. Hassan Ugail, nato nelle Maldive nel 1970, matematico e informatico: laurea in matematica al King's College di Londra, dottorato a Leeds nel 2000 in design geometrico, professore ordinario di Visual Computing dal 2009 e direttore del Centre for Visual Computing dell'Università di Bradford. Il suo campo di ricerca principale è l'analisi computazionale del volto umano. Newton Howard, secondo autore, è indicato nel paper come afferente alla School of Individualised Study del Rochester Institute of Technology.

Vale la pena registrare un dato senza caricarlo di significati che non ha: nessuno dei due viene dalle neuroscienze della coscienza. Vengono dalla matematica applicata e dall'informatica. Questo non invalida nulla, la matematica di un indice si giudica per conto suo, ed è anzi frequente che gli strumenti di misura arrivino da fuori disciplina. È però un elemento che segnaliamo, perché fa parte del percorso che porta alla conclusione, e noi il percorso ve lo facciamo sempre vedere.

L'idea di fondo è che nessuna singola grandezza basti. Gli indici esistenti misurano una cosa sola: quanta entropia c'è, quanto le aree sono connesse, quanta potenza c'è in una banda di frequenza. Ugail e Howard sostengono che la coscienza, se lascia una firma nell'attività cerebrale, la lasci su tre assi diversi contemporaneamente. Ψ è la loro somma pesata.

Integrazione gerarchica (H) → Quanto l'attività di ciascun canale è correlata con se stessa su scale temporali diverse. La si stima con un esponente di Hurst calcolato tramite detrended fluctuation analysis. Qui c'è il passaggio più interessante di tutto il lavoro: gli autori non assumono che più integrazione sia meglio. Applicano una campana gaussiana centrata su un valore ottimale, e penalizzano ugualmente i due estremi. Un cervello il cui segnale è rumore scorrelato prende zero. Un cervello il cui segnale è troppo persistente, troppo rigido, troppo prevedibile, prende zero anche lui. Il massimo sta in mezzo.

Complessità organizzata (D) → Quanto le onde lente e quelle veloci si parlano. Si misura l'accoppiamento fase-ampiezza tra la banda theta (4-8 Hz) e la banda gamma (30-80 Hz): in pratica, se il ritmo lento fa da direttore d'orchestra e decide quando i ritmi veloci possono alzare la voce. Il risultato viene moltiplicato per la complessità di Lempel-Ziv del segnale, che cattura quanto il tracciato è ricco invece che ripetitivo.

Metastabilità (M) → Quanto il cervello cambia idea. Si guarda quanto sono sincronizzate fra loro le oscillazioni alfa (8-13 Hz) istante per istante, usando una grandezza presa dalla fisica dei sistemi accoppiati, il parametro d'ordine di Kuramoto. Poi, e questa è la mossa, non si prende il valore medio: si prende la deviazione standard. Non conta quanto il cervello è sincronizzato, conta quanto oscilla fra l'esserlo e il non esserlo. Il concetto viene da un lavoro di Tognoli e Kelso su Neuron del 2014: un cervello sano non sta mai fermo né in un estremo né nell'altro, continua ad attraversare.

Le tre grandezze vengono normalizzate e sommate con dei pesi. Il risultato è Ψ.

Gli autori generano al computer nove stati cerebrali simulati, dallo stato psichedelico alla crisi epilettica, e calcolano Ψ su ciascuno.

Tabella 1 del preprint, valori di una singola simulazione rappresentativa.

Guardate l'ultima riga. La crisi epilettica prende 0,041, il punteggio più basso di tutti.

Questo è il pezzo di lavoro che secondo noi vale davvero. Durante una crisi il cervello è iper-sincronizzato: enormi popolazioni di neuroni scaricano insieme, all'unisono, con una coerenza che in nessun altro momento della vita si raggiunge. Un indice costruito sulla sincronizzazione, o sulla connettività, o sull'integrazione da sola, direbbe che quello è il momento di massima coscienza. Ed è esattamente il contrario: durante una crisi tonico-clonica generalizzata la coscienza non c'è.

Ψ non ci casca, perché la metastabilità della crisi è 0,001, praticamente zero. Il cervello è unito e immobile. E l'integrazione, che nella crisi è altissima, viene punita dalla campana gaussiana invece che premiata.

Ne esce un'idea che ci sembra la cosa più preziosa di tutto il preprint, indipendentemente da quanto regge il resto: la coscienza non sembra essere il massimo di qualcosa. Non è più integrazione, non è più sincronia, non è più complessità. È una banda stretta fra due modi diversi di non esserci: il rumore, in cui niente si tiene insieme, e la rigidità, in cui tutto si tiene insieme ma niente si muove. Il caos e il coro. La coscienza starebbe nel mezzo, in un equilibrio che va continuamente rifatto.

Fin qui l'idea. Ora bisogna guardare come è stata verificata, ed è qui che dobbiamo rallentare.

Il novanta per cento dei dati non viene da nessun cervello. Quei nove stati sono generati al computer da un modello scritto dagli autori stessi. Il modello inserisce a mano l'accoppiamento theta-gamma, la metastabilità e la struttura di correlazione. Poi l'indice li ritrova. Un simulatore costruito per produrre certe proprietà, misurato da uno strumento costruito per rilevare quelle stesse proprietà, non dimostra che quelle proprietà abbiano a che fare con la coscienza. Dimostra che il codice funziona. Gli autori, va detto, lo scrivono con onestà nella sezione 8: le prestazioni sui dati sintetici, ammettono, sono «un limite superiore al potenziale sui dati reali».

I pesi contengono già la risposta. I coefficienti che decidono quanto contano H, D e M non emergono dai dati. Nel paper si legge che sono stati determinati «ottimizzando la separazione fra stati ad alta coscienza e stati a coscienza ridotta». Cioè: si decide prima quali stati sono coscienti, poi si tarano i pesi perché l'indice li separi. Lo stesso vale per il centro della campana gaussiana su H, fissato «vicino al valore tipico dell'EEG in veglia»: ecco perché la veglia ottiene 0,977 e il sonno 0,001. Non è una scoperta, è una calibrazione. Ψ non può dirci niente di nuovo sulla coscienza, perché la classifica che restituisce è la stessa che gli abbiamo dato in ingresso.

Una delle tre gambe non regge. Guardate di nuovo la colonna D nella tabella, quella della complessità organizzata. Va da 0,027 a 0,032. In tutti e nove gli stati. Fra la veglia piena e la crisi epilettica la differenza è di un millesimo. Peggio: il sonno profondo (0,030) segna più della veglia (0,027), che è l'opposto di quanto riporta tutta la letteratura citata dagli autori stessi, secondo cui la complessità crolla nel sonno NREM. Poi la normalizzazione min-max prende quello scarto di cinque millesimi e lo stira sull'intero intervallo da 0 a 1, dandogli lo stesso potere di voto della metastabilità, che invece varia davvero, da 0,001 a 0,242, cioè di oltre duecento volte. È così che nasce l'anomalia più vistosa della tabella: lo stato psichedelico batte la veglia, e il sogno pure. Quel sorpasso poggia quasi interamente su una differenza di cinque millesimi in una variabile che non discrimina. Il paper non lo commenta.

La verifica sui dati veri è una persona sola. L'unica validazione empirica usa il dataset pubblico Sleep-EDF: una notte, un soggetto sano, due canali, quindici epoche per stadio. E copre soltanto veglia, sonno N2 e REM. Mancano esattamente gli stati per cui uno strumento del genere servirebbe: anestesia, coma, stato vegetativo, stato minimamente cosciente. Le quattro persone su dieci con cui abbiamo aperto questa lettera restano fuori dalla verifica.

E qui c'è la cosa che ci ha colpiti di più. La sezione 8 del preprint, quella dei limiti, è corretta e onesta. La sezione 9, la conclusione, definisce Ψ «empirically validated» e «practically deployable», empiricamente validato e pronto all'uso. Sono due testi che descrivono lo stesso lavoro in due modi incompatibili, e stanno a una pagina di distanza.

Questa lettera poteva essere il racconto di una scoperta. Non lo è, e ci teniamo a dire perché abbiamo deciso di scriverla lo stesso.

Il preprint fa tre cose che rispettiamo. Pubblica tutta la matematica in chiaro, senza scatole nere. Mette il codice su GitHub, eseguibile da chiunque su Google Colab. Dichiara i propri limiti in una sezione dedicata. È esattamente il tipo di lavoro su cui si può ragionare, perché ha lasciato le tracce del proprio percorso. Se avesse pubblicato solo il numero finale non avremmo potuto scrivere niente di quello che avete appena letto: quella colonna D piatta l'abbiamo trovata nella loro tabella, non altrove.

Ed è questo il punto. Nel nostro Manifesto abbiamo scritto che se arriviamo a una conclusione, potrete sempre vedere il percorso che ci ha portato lì. Vale per noi, e vale per chiunque. Un risultato che si presenta senza il suo percorso non è un risultato più forte: è un risultato che non si può controllare. La differenza fra la sezione 8 e la sezione 9 di questo preprint è tutta lì, e non serve essere neuroscienziati per vederla, serve solo leggere due pagine invece di una.

Quindi no, non abbiamo un coscienziometro. Ψ oggi è un'ipotesi matematica elegante testata quasi solo su se stessa, e i mesi passano senza che risulti pubblicata su rivista: anche questo, su arXiv, è un'informazione.

Ma un'idea la portiamo via lo stesso, e non è piccola. Che l'esperienza non stia nel massimo di niente. Che non sia una quantità da accumulare ma una forma da tenere, sospesa fra il disordine che non regge e l'ordine che non respira. Se un giorno qualcuno riuscirà davvero a misurarla, sospettiamo che lo strumento assomiglierà più a questo che a un termometro.

E forse, nel frattempo, vale per come stiamo al mondo più che per gli elettroencefalogrammi: né dispersi, né irrigiditi. Da qualche parte nel mezzo, dove le cose si tengono insieme e continuano a muoversi.

A presto,
Il Team di Quantyoum Letters 😊

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