Siamo davvero coscienti?

21cons-articleLarge

A due delle tre grandi domande sulla condizione umana sono state date risposte certe. Copernico ha dimostrato che la Terra non si trovi al centro dell’universo e Darwin ha rincarato la dose spiegando perché l’uomo non sia al centro di un disegno provvidenziale ma sia piuttosto uno dei tanti rami dell’albero della vita.

D’altra parte, Michael S. A. Graziano, professore di psicologia e neuroscienze a Princeton, scrive sul New York Times che manca una risposta adeguata all’enigma sulla coscienza. Anche se possediamo conoscenze avanzate sul corpo e il cervello umano, ancora il fenomeno dell’esperienza cosciente che l’uomo sperimenta quotidianamente resta un rebus insoluto.

Nonostante il fatto che ci siano tante teorie a riguardo, da qualsiasi punti di vista viene posta la discussione i ricercatori non hanno trovato un unanime accordo. Possiamo spiegare nel dettaglio ad esempio il colore verde descrivendone il dettaglio fisico-matematico della sua lunghezza d’onda, eppure l’esperienza cosciente della “verdità” che abbiamo del colore verde rimane un fatto unico e personale del nostro mondo interiore. Un termine latino in genere viene utilizzato per etichettare la presa di coscienza di uno stimolo (in questo caso del colore verde), il qualia, che serve appunto ad identificare una qualità che estraiamo del nostro incontro con lo stimolo, una qualità che ci “sveglia” dalla meccanica input-output. Siamo esseri senzienti, coscienti.

Ma il professor Graziano espone nell’articolo del NYT una teoria spiazzante. Siamo sicuri di essere coscienti?

Come fa il cervello ad andare oltre l’elaborazione delle informazioni e farci diventare soggettivamente coscienti dell’informazione stessa? Ecco la risposta: non lo fa. Il cervello è giunto alla conclusione che questo fenomeno non è corretto. Quando parliamo di introspezione ci sembra di captare qualcosa di simile ad un fantasma – la coscienza, la consapevolezza, il modo in cui sperimentiamo coscientemente il verde o una sofferenza – la nostra macchina cognitiva ha accesso a modelli interni e questi modelli ci dicono che l’informazione elaborata è sbagliata. La macchina sta elaborando una storia sofisticata su una proprietà che ha caratteristiche magiche. E non c’è modo per il cervello di determinare attraverso l’introspezione che la storia sia sbagliata, poiché l’informazione ha a che fare con la stessa informazione sbagliata.

Ma questo è un paradosso: se la coscienza fosse un’impressione sbagliata, non sarebbe comunque un’impressione, cioè una forma di coscienza? Graziano argomenta così:

La tesi è che non ci sia alcuna impressione soggettiva; c’è solo informazione in un meccanismo di elaborazione dell’informazione [qual è il cervello]. Quando osserviamo una mela rossa, il cervello elabora informazione sul colore. Inoltre, computa informazione su se stessi e su una proprietà di esperienza soggettiva (fisicamente incoerente).

Il cervello fa i conti con le varie informazioni interconnesse e ne trae le conseguenze: c’è un self (il proprietario dell’informazione, l’IO); lì vicino c’è una cosa rossa; c’è pure qualcosa che è un’esperienza soggettiva; e Io ho un’esperienza di quella cosa rossa. Non si può sfuggire da questa catena di sequenza interna. Il cervello non può fare a meno di concludere che c’è un’esperienza soggettiva. Si tratta di una cascata di eventi elaborata dal cervello che appartengono allo stesso livello eccetto per quella illogica soggettività del qualia.

A questo punto ci si pone una domanda: perché il cervello dovrebbe prendersi la pena di assegnare all’elaborazione di quella cosa rossa che è una mela “un’esperienza soggettiva” che in realtà non esiste? Graziano risponde citando il  lavoro che svolge nel laboratorio di Princeton in cui sta sviluppando la teoria sulla coscienza dell’attention schema.

Prendiamo l’esempio del colore e della  lunghezza d’onda. La lunghezza d’onda è reale, un fenomeno fisico; il colore è un’approssimazione [del cervello], un modello leggermente sbagliato di esso [del fenomeno fisico della lunghezza d’onda]. Nella teoria dell’attention schema, l’attenzione è il fenomeno fisico e la coscienza è l’approssimazione del cervello, un modello leggermente errato di essa. Nelle neuroscienze, l’attenzione è un processo che rinforza alcuni segnali rispetto ad altri. È un modo di concentrare le risorse. L’attenzione: è un fenomeno meccanico, realistico che può essere programmato nel chip di un computer. La coscienza: una ricostruzione animata dell’attenzione che dal punto di vista fisico è inaccurata come il modello interno del cervello sul colore.

In questa teoria, la coscienza non è un’illusione. È una caricatura. Qualcosa – l’attenzione – esiste davvero, e la coscienza è una giustificazione [accounting] distorta di essa.

Graziano sostiene che il cervello con un modello approssimato dell’attenzione sia in grado di controllare in modo più efficiente gli stimoli sia fisici che simbolici. Ma questa spiegazione la ritengo piuttosto debole. Sfiora l’utilità di una tautologia. Sembra aver solo sostituito al termine coscienza il concetto di modello di attenzione spostando l’interrogativo al concetto di attenzione. Che cosa è un modello di attenzione? Troviamo un parziale chiarimento in un passaggio alla fine dell’articolo del professore di Princeton.

Un’altra ragione consiste nel fatto che per predire il comportamento di altri organismi, il cervello ha bisogno di modellare i loro stati del cervello, inclusa la loro attenzione.

E qui si ferma praticamente la spiegazione e l’articolo. Io provo ad articolare la questione. In sostanza, il cervello ha bisogno di creare rappresentazioni su tutto ciò con cui ha a che fare, compresi i contenuti mentali dell’interlocutore. Produce (ma solo il cervello?) teorie sull’altro, su cosa sta pensando, sulle sue convinzioni o le sue emozioni. La consapevolezza è il processo attraverso cui dirigiamo l’attenzione sullo stato mentale dell’altro per trarne previsioni sul suo prossimo comportamento. In questo modo possiamo preparare azioni adeguate sia fisiche che mentali (ad esempio ingannandolo esprimendo un’espressione emotiva non rivelatrice del proprio umore).

Nel quadro complessivo, la coscienza più che un prodotto del cervello, più che una sua caricatura appare un processo fuori dal suo controllo! Posta come è in quell’interfaccia tra l’io e l’altro, la coscienza è un esperienza relazionale entro cui negoziamo, contrattiamo, sperimentiamo e falsifichiamo situazioni relazionali. Resta da capire se nella sua visione “meccanicistica” Graziano possa ammettere una prospettiva relazionale di coscienza senza derubricarla ad un “automatico” feedback.

link all’articolo di Graziano sul NYT

Scimmie, algoritmi, libri

300px-Monkey-typing

C’è sempre la possibilità che entro un intervallo di tempo indefinito una scimmia, a forza di battere i tasti di una macchina da scrivere, componga un capolavoro letterario o riscriva la Divina Commedia. Affronta la questione in un brillante articolo Ben Ehrlich su The beautiful brain, suggerendone affascinanti scenari.

Nel caso della scimmia il risultato sarebbe significativo come l’originale, ma è improbabile che il primate generi un tale prodigio a causa della durata del nostro universo. Alcune persone stanno addirittura provando a programmare un computer che generi libri. Philip Parker, un professore di marketing alla INSEAD Business School, sta lavorando ad un programma che in base a poca informazione riesce a simulare i processi mentali di un esperto. Il processo impiega trenta minuti e, secondo Parker, è in grado di elaborare racconti, romanzi oltre ad elementari componimenti poetici (il programma ha già prodotto oltre 200.000 libri).

In effetti, oggi gli algoritmi sono parte integrante di una moltitudine di attività quotidiane, dalla scelta di un libro alle previsioni del tempo. La novità è rappresentata dalla generazione “spontanea” di contenuti senza il controllo del “programmatore”. È quello che sta accadendo di recente ad esempio con la generazione di notizie attraverso algoritmi autonomi (could robots be the journalists of the future?) .

Ben Ehrlich aggiunge un’interessante osservazione partendo da un episodio personale. Dettando un messaggio a Google Voice perché fosse trascritto nel cellulare, il programma ha alterato alcune parole e la loro combinazione sintattica stravolgendo il significato originale. Qualcosa che succede a tutti noi, quando scriviamo velocemente un sms e il t9 propone parole che non rispecchiano le nostre aspettative. Come se lo smartphone o il tablet prendessero il nostro posto. E se davvero l’algortitmo che sta dietro la tastiera sta lentamente prendendo il nostro posto? Ehrlich ha scritto quanto segue:

Nell’era digitale, [il saggio] La morte dell’Autore di Roland Barth sembra anticipare tutto. Che ne sarà della creatività? Mi piace pensare al brano tratto da Ritratto di un artista da giovane di James Joyce: “l’artista, come il dio della creazione, rimane dentro o dietro o oltre o sopra la sua creazione, invisibile, purificato, fuori dall’esistenza, indifferente, che si taglia le unghie”. Forse alludeva al programma di un computer.

Forse le incursioni lessicali dell’algoritmo non sono altro che piccole licenze psicologiche. E’ un po’ ciò che succede quando mentre dormiamo improvvisamente il sogno sostituisce, altera o si prende gioco delle nostre intenzioni e credenze da svegli.

link a The beautiful brain

La coscienza, lo zolpidem e gli specialisti.

C4-consciousness-image-web-550x367

Quando parliamo di coscienza pensiamo ad un’affascinante integrazione di sofisticati processi corticali che riguardano il flusso delle percezioni, l’esperienza soggettiva privata del mondo interiore, il senso di sé continuativo e coerente nel tempo. Accanto al concetto di integrazione, il neurologo Marco Sarà in questa intervista suggerisce uno scenario controintuitivo per la cura dei pazienti con disturbi di coscienza associati ad uno stato di coma, vegetativo o minimo di coscienza. La chiave di volta non è nell’integrazione, ma nell’inibizione di ciò che la mente sa fare senza coscienza. 

Molti anni fa mi venne il seguente aforisma: l’uomo è una creatura provvista di un cervello capace di elaborare in parallelo una quantità enorme di cose eppure riesce a pensare ad una/due la volta.  Nell’esperienza clinica era sempre più ovvio che i pazienti con SV [stato vegetativo, nda] o MCS [stato coscienza minima, nda] quasi mai hanno bisogno di stimoli ma piuttosto di “spazio silenzioso intorno a loro”. Insomma per essere consapevoli di “A” dobbiamo inibire molte altre lettere almeno per un po’. Questo Special Issue ha il pregio di averci raccolti in parecchi intorno alla riflessione sul ruolo dei farmaci e, in particolare, cercare di confrontarci sul fatto che alcuni soggetti rispondono con farmaci “eccitanti” ed altri a farmaci “inibitori” come lo zolpidem (che è un sonnifero) oppure “addormentando il midollo spinale” o, ancora, farmaci antiparkinsoniani!

A proposito dello zolpidem avevo scritto un articolo alcuni anni fa su Psychomer (e lo potete leggere qui). Invece, il numero speciale su Current Pharmaceutical Design indicato nell’intervista a Marco Sarà potete trovarlo qui. E’ una visione di insieme del lavoro del gruppo guidato da Sarà sui trattamenti sperimentali in corso. Dall’abstract:

The available data seem to suggest an awakening effect obtained with CNS depressants rather than stimulants, the latter being more effective at improving functional cognitive and behavioral recovery in patients who have spontaneously regained an appreciable level of consciousness. There is a need for more rigorous systematic trials and further investigation of the above treatments, with particular attention paid to their mechanisms of action and the neurotransmitters involved.

Da un certo punto di vista, il meccanismo di inibizione dei processi neurofisiologici implicati nella cura dei disturbi della coscienza mi fa venire in mente il modello di coscienza proposto da Dennett. La coscienza in questo caso funziona attraverso due processi coesistenti di selezione e inibizione:

[estratto da qui] La coscienza è descritta come un ‘attività sequenziale fondata su “una società distribuita” di processi paralleli specializzati (non coscienti). La coscienza emerge come una specie di spazio di lavoro globale deputato alle operazioni di controllo sulle elaborazioni delle informazioni grazie a processi specializzati (“gli specialisti”). Immaginate la scena di un’aula quando la maestra pone una richiesta e gli alunni alzano il braccio stiracchiandolo più che possono per attrarre l’attenzione dell’insegnante. Ecco, più o meno è questo il ruolo della coscienza nei confronti degli specialisti.

Lo spazio globale di lavoro è una sorta di memoria di lavoro i cui contenuti vengono poi riversati alla società distribuita dei processi specializzati. Questo modello prevede inoltre che quando la coscienza ha scelto per una o l’altra versione, la decisione non è netta, cioè gli altri specialisti non sono completamente tagliati fuori. Mantengono il loro braccio alzato e qualche volta si lasciano scappare una parola o un piccolo commento (la maestra, per motivi personali, risponderà con uno sguardo minaccioso di rimprovero, con paziente indifferenza o con amorevole apertura empatica).

La proposta sperimentale del dott. Sarà prevede un insegnante di sostegno (il farmaco inibitore, CNS depressants) che si curi di tutti gli alunni (gli stimoli) che avrebbero voluto prendere parola durante la lezione.

link all’intervista a Marco Sarà
link all’articolo su Psychomer
link all’articolo di ricerca su Current Pharmaceutical Design
link all’immagine che apre il mio articolo

L'esperimento di Facebook.

2bRPart1424K5

In questi giorni è rimbalzata in tutto il mondo la notizia dell’esperimento condotto dai ricercatori sugli utenti di facebook per sperimentare il contagio emotivo, cioè avere reazioni emotive coerenti con i messaggi emotivi cui siamo esposti. Nell’arco di 20 giorni, sono state manipolate le notizie sulla bacheca principale di facebook di 689.003 utenti in due modi: potevano contenere parole emotivamente positive o solo negative. I risultati hanno confermato quanto ci si aspettava: l’utente scrive messaggi negativi se legge notizie emotivamente negative, viceversa scrive messaggi positivi quando legge solo notizie positive. La reazione emotiva era contagiata dalle notizie sperimentalmente alterate in streaming sulla home di facebook.

Da un punto di vista teorico, la ricerca aveva lo scopo di appurare se il contagio emotivo fosse possibile anche senza alcun segnale non verbale. Le ricerche precedenti sostengono che sia possibile il contagio grazie all’esposizione fisica. L’indagine su facebook ha avuto l’obiettivo teorico di verificare se il contagio fosse possibile anche per semplice interazione verbale, scritta.

L’esperimento ha sollevato un vespaio di discussioni. Qui in Italia ha toccato temi che riguardavano la legalità del disegno sperimentale (è giusto manipolare i sentimenti delle persone a fini di ricerca senza aver informato il soggetto e averne avuto il consensoo a proseguire?), oppure ha stimolato speculazioni sull’universo virtuale del web in relazione alla cultura e alla mente dell’uomo (ad esempio vedi qui cosa scrive il sempre eccellente Giuseppe Granieri). Spicca il rumoroso silenzio degli psicologi italiani su un classico argomento di psicologia come quello del contagio emotivo.

Vediamo qualche dettaglio dell’esperimento. E’ stato realizzato nella settimana tra l’11 e il 18 gennaio del 2012 e gli utenti sono stati selezionati in modo casuale in base al loro User Id. La variabile indipendente era costitutita dalle parole positive o negative manipolate dagli sperimentatori. Due sono state la variabili dipendenti misurate (cioè gli effetti su cui erano rivolte le attese): 1) la percentuale delle parole positive o negative prodotte in totale dall’utente durante il periodo sperimentale in cui sul loro feed apparivano casualmente o notizie positive o negative, 2) il numero di commenti durante la condizione positiva (riduzione di parole negative) e numero di commenti durante la condizione negativa (riduzione di parole positive).

I ricercatori hanno utilizzato il Linguistic Inquiry and Word Count, un software in grado di valutare se un commento contenga almeno una parola positiva o negativa. Complessi algoritmi immettevano sulla home degli utenti notizie con parole o negative o positive. Sono stati analizzati oltre 3 milioni di commenti contenenti 122 milioni di parole, 4 milioni delle quali risultavano positive (3.6%) e 1.8 milioni erano negative (1.6%). Tutte le condizioni sperimentali sono state comparate con un gruppo di controllo che non riceveva una alterazione intenzionale del loro feed.

I numeri sono impressionanti e i risultati sono stati inequivocabili: quando venivano ridotte le parole positive dentro le notizie della bacheca principale, la percentuale del numero di parole positive diminuiva nei commenti degli utenti (P < 0.001). Viceversa, quando veniva ridotto il numero di parole negative nelle notizie in bacheca diminuiva la percentuale di parole negative negli update degli utenti (P < 0.003). Un quadro che conferma l’ipotesi dell’esistenza del contagio emotivo all’interno di un vasto social network con l’uso delle sole parole scritte (nella figura 1 trovi un riepilogo).

Immagine

 

I ricercatori traggono una serie di conclusioni:

  1. Il contagio è possibile non necessariamente in modo diretto da qualcuno con il quale l’utente abbia una specifica interazione. Il solo tastare l’umore di qualche “amico” di facebook è sufficiente da suscitare un umore congruente con lo stimolo.
  2. Non è necessario che via sia un contatto visivo o, comunque, fisico nell’interazione: basta il testo scritto.
  3. Infine, la reazione emotiva non è condizionata soltanto dal contenuto del testo. Se fosse così si osserverebbe un bias della negatività, cioè la reazione dell’utente alla notizia negativa sarebbe più forte (scriverebbe più parole negative) rispetto ad un feed positivo. Invece, un’analisi statistica più approfondita ha messo in luce che la forza delle reazioni è la stessa in entrambe le condizioni perché, spiegano i ricercatori, vi è una riposta all’espressione emotiva dell’amico (contagio emotivo o chiamatela condivisione emotiva, empatia) non allo specifico contenuto della notizia.
  4. Si osserva un effetto astinenza: l’esposizione a notizie con poche parole emotive genera una minore espressione emotiva nei giorni seguenti.

Sia chiaro, le emozioni trasmesse tra singolo utente e notizie sulla bacheca non si riducono alle sole parole utilizzate (sebbene siano le principali protagoniste in un social network delle dimensioni planetarie come facebook). Anche in questo caso, i ricercatori hanno valutato l’effetto della loro variabile indipendente (molto piccola data la manipolazione di poche parole all’interno di una notizia) rispetto alle numerose variabili intervenienti. Eppure i risultati sono stati imponenti: poche parole con significato emotivo possono avere effetti su centiania di migliaia di risposte scritte su facebook.

Per i ricercatori è una notizia eccitante. Già all’inizio dell’anno ho scritto un articolo sulle sfide della psicologia alla luce delle risorse a disposizione per gli esperimenti. I big data, i grandi numeri, che sono in ballo sono un evento che non si è mai visto nella storia delle scienze. Milioni di dati sul comportamento del soggetto che riguardano la sua cultura, la sua biografia o la sua mente e le sue scelte sono a disposizione. Chissà, forse questo esperimento non sarà più rinnovato e in un futuro manuale di storia di psicologia verrà etichettato come uno dei più scorretti (come potete leggere in questo elenco).

Mi sembra infine degno di nota che, al di là dell’inequivocabile valore che i social network rivestono tra gli utenti, c’è chi ci specula per far soldi e chi per apprendere conoscenza. Ma, e questo è il punto che più mi colpisce, c’è anche un’altra novità verso cui stiamo cominciando a prendere consapevolezza: sono gli algoritmi e non le spiegazioni umane, i veri interpreti di questa realtà parallela entro cui giorno e notte accediamo.

link alla ricerca pubblicata su PNAS

CyberProust.

Segnalo un articolo di ricerca interessante pubblicato su Frontiers in Neuroscience che descrive la possibilità tecnica di registrare l’esperienza cosciente tramite risonanza magnetica funzionale. Nell’articolo, i ricercatori spiegano come abbiano tracciato l’esperienza cosciente dei partecipanti mentre osservavano figure ambigue (nell’esperimento si tratta di video) in cui è possibile osservare una o due imamgini alla volta. Un classico esempio è il cubo di Necker. Durante la percezione integrata dello stimolo visivo, i ricercatori hanno osservato un antagonismo tra il circuito delle regioni sensoriali che ricevono inizialmente l’input e le aree deputate alla combinazione delle proprietà salienti.

window

Si tratta di un articolo molto complicato che varrebbe la pena approfondire con ulteriori e articolate analisi. Agli inizi può sembrare un classico papero che cerca di dimostrare di aver finalmente “acchiappato” l’esperienza cosciente nel cervello rivelandone la sua natura. Invece, potete leggervi come sia possibile registrare le fluttuazioni coscienti in particolari compiti percettivi.

D’altra parte, ho pure pensato che l’idea di “ingabbiare” la coscienza in termini elettrochimici sia uno degli scenari più eccitanti per un ingegnere bioinformatico o per uno scrittore cyberpunk. In effetti, poter determinare la complessiva architettura dinamica del cervello è un primo passo per immagazzinarla e trasferirla altrove. Esagero? Molto tempo fa qualcuno ha compiuto qualcosa del genere trasferendo un’imponente massa di ricordi su un device cartaceo:

Per molto tempo mi sono coricato  presto la sera. A volte, non appena spenta la candela, mi si chiudevano gli occhi così subito che neppure potevo dire a me stesso: “m’addormento”. E, una mezz’ora dopo, il pensiero che dovevo ormai cercare sonno mi ridestava; volevo posare il libro, sembrandomi di averlo ancora fra le mani, e soffiare sul lume; dormendo avevo seguitato le mie riflessioni su quel che avevo appena letto, ma queste riflessioni avevano preso una forma un po’ speciale; mi sembrava di essere io stesso l’argomento del libro: una chiesa, un quartetto, la rivalità fra Francesco I e Carlo V. La convinzione sopravviveva qualche attimo al mio risveglio, e non offendeva la mia ragione, ma mi pesava sugli occhi come scaglie, ed impediva loro di rendersi conto che la candela non era più accesa. Poi cominciava a diventarmi inintelligibile, come i ricodi di un’esistenza anteriore dopo la metempsicosi; il contenuto del libro si staccava da me, ero libero di pensarci o non pensarci; subito recuperavo la vista ed ero assati stupito di trovare intorno a me un’oscurità dolce e riposante per i miei occhi, ma forse più ancora per l’animo mio, al quale essa appariva come una cosa senza causa, incomprensibile, come una cosa veramente oscura. […]

Mi riaddormentavo e talvota non avevo più che brevi risvegli di un attimo, il tempo di sentire gli scricchiolii organici del legno, di aprire gli occhi e fissare il caleidoscopio del buio, di godere, grazie ad un momentaneo barlume di coscienza, del sonno in cui erano immersi i mobili, la camera, quel tutto di cui ero solo una piccola parte, e all’insensibilità del quale presto mi univo di nuovo. […]

A volte, come nacque Eva da una costola di Adamo, nel sonno da una mala postura della mia coscia nasceva una donna. Fatta del piacere che stavo per assaporare, m’immaginavo fosse lei stessa ad offrirmelo. Il mio corpo che sentiva nel suo il mio proprio calore si voleva unire a lei: mi svegliavo. […]

Un uomo che dorme tiene intorno a sé in cerchio il filo delle ore, gli ordini degli anni e dei mondi. Li consulta istintivamente svegliandosi e vi legge in un attimo il punto della terra che egli occupa, il tempo trascorso fino al suo risveglio; ma i loro giri possono confondersi, spezzarsi. […] Ma bastava che, anche nel mio letto, il mio sonno fosse profondo e portasse ad una piena distensione la mia ragione; allora questa abbandonava la zona del luogo dove mi ero addormentato, e, quando mi svegliavo nel cuore della notte, come ignoravo dov’ero, così neppure sapevo nel primo momento chi io fossi; avevo appena nella sua primitiva semplicità il senso dell’esistenza quale può fremere nel fondo di un animale; ma allora il ricordo – non ancora del luogo dov’ero, ma di alcuni di quelli da me abitati e dove sarei potuto essere – veniva a me come un soccorso dall’alto per trarmi dal nulla da dove non sarei più potuto uscire da solo; in un attimo passavo sopra secoli di civiltà, e le immagini intraviste confusamente, di lampade a petrolio, poi di camicie col colletto rivoltato, a poco a poco ricomponevano i tratti originali del mio io.

La descrizione dello scrittore francese Marcel Proust dei fenomeni a ridosso del sonno in cui la coscienza subisce gigantesche trasformazioni raggiunge vertici sconcertanti. Sembra che gli strumenti retorici più congeniali dell’Autore per descrivere le sue fluttazioni di coscienza tra la veglia e il sonno richiamino le dinamiche dei disturbi dell’integrazione e dell’identità del corpo, delle esperienze pre-morte, dei fenomeni di dissociazione della coscienza.  Le fluttuazioni, la disintegrazione, la ricomposizione degli stati di coscienza sembrano interpretabili come il cubo di Necker, nella duplice veste patologica e rigenerativa.

link all’articolo di ricerca su Frontiers

Gli alieni in terapia intensiva

alieni

Dal resoconto di una paziente di 15 anni dopo una degenza in terapia intensiva per un trauma cranico:

La mia esperienza sotto anestesia può essere suddivisa in due parti: quella in cui percepivo il mondo reale intorno a me e quella che riguardava il mondo onirico […] 

Era come se vivessi continuamente dentro un sogno che andava avanti per tutto il tempo. I sogni erano vividi, tremendi e inquietanti. C’erano anche cose accettabili ma sfortunatamente la maggior parte erano negative. Posso ricordare ancora adesso, dopo più di un anno.

Al suono di un allarme, un mostro gigante appariva con una clava di carne e mi perseguitava in tutti gli angoli della stanza. Io dovevo proteggere una ragazza e impedire ad un esercito di attraversare un fiume. Sia il fiume che la stanza erano in fiamme. Io stavo bruciando per un esplosione.

In un altro sogno, dovevo evitare che un gigantesco centopiedi cui era associato un allarme attraversasse un ponte. Potevo osservare l’ombra di mostri che incombevano minacciosi dietro una tenda. Sapevo che erano lì e che volevano mangiarmi, ma io ero paralizzata, incapace a muovermi e ricordo che mi sentivo sudare per la paura straziante. Dopo mi ritrovavo sul ponte di un sottomarino nucleare con dei maniaci che cercavano di distruggere il mondo, e c’è stata una tremenda esplosione. E poi nulla.

Ero a bordo di un disco volante. Il mio compito era quello di fermare gli alieni dalla pelle verde che volevano fabbricare missili da riempire con esseri umani. Costringevano le persone ad entrare dentro le capsule per sganciarle come bombe umane sulla terra.

Poi c’era un leopardo che inseguiva me e i miei amici. Stavamo lavorando in un fast-food a bordo di una nave. Ci spinse in un angolo e l’insegna del Kentucky Fried Chicken ci illuminò con una intensa luce rossa.

Ma sapevo quando qualcosa di veramente spiacevole stesse per succedere. Quando l’allarme stava per finire sapevo che era il segnale per la comparsa dei mostri, l’attacco del centipede, la pioggia di missili, il mio sacrificio… ero angosciata. La tensione cresceva in modo orribile. Guardando indietro, la ferita nella mia testa causava sia gli incubi che i segnali d’allarme.

Ho avuto un’ottima guarigione grazie alle eccellenti cure che sono state date al mio cervello in terapia intensiva. Quegli allarmi però mi fanno ancora trasalire!

Questa testimonianza è molto interessante perché mostra un paradosso clinico che fa riflettere: da un lato, con le sofisticate procedure e i macchinari d’avanguardia, la terapia intensiva riesce a salvare la vita ai pazienti che giungono in gravissime condizioni di salute. Dall’altro lato rivela gli “effetti collaterali” di tipo psicologico non propriamente piacevoli cui incorre il paziente durante e dopo il ricovero (puoi approfondire anche qui dove scrivo sui problemi cognitivi legati alla chemioterapia).

In un bell’articolo sul Guardian,  spiega che molti pazienti sperimentano depressione, spaventosi flashbackincubi durante la degenza in terapia intensiva. La dottoressa Dorothy Wade segnala che molti pazienti hanno allucinazioni e deliri paranoici, come la falsa credenza che le infermiere siano state pagate per ucciderli e trasformarli in zombie. Sembrano aneddoti curiosi, ma a ben vedere sono fattori di notevole stress che rimangono a lungo in memoria anche quando il paziente ha compreso il loro carattere illusorio. E molti pazienti non riferiscono queste esperienze per la paura di essere giudicati matti.

Non sono solo le malattie o i traumi al cervello alla base di questi scompensi psichici. Un ruolo importante lo gioca la somministrazione di farmaci sedativi, fatto che viene preso oggi più in considerazione e ha condotto a un loro uso più ponderato. Questi dati spingono molte unità a riorganizzare il trattamento intensivo per ridurre lo stress e i problemi a lungo termine. Ad esempio, John Welch alla UCL ha messo in evidenza che l’allarme d’emergenza per il team di intervento spesso suona senza avere un’effettiva relazione con la gravità del caso. Molti suoni d’allarme vengono spesso usati solo come promemoria, ad esempio sostituire una flebo nell’ora successiva o non dimenticare di cambiare un filtro.

Dopotutto, il paziente quando accede nell’unità di terapia intensiva attraversa una serie di procedure che sfiorano quasi la “tortura”: viene denudato e sottoposto alla vista di chiunque appartenga al team, sente allarmi di emergenza in qualsiasi momento e senza preavviso, subisce l’intrusione degli strumenti fin dentro il suo corpo, il suo ciclo sonno-veglia è compromesso a causa della terapia, deve assumere farmaci che possono alterare drammaticamente la coscienza ed è regolarmente esposto ad una serie di disagi e inevitabili paure.

Per ridurre le problematiche conseguenze psicologiche, soprattutto dopo le dimissioni ospedaliere, è necessario che il personale sia preparato a costruire una relazione più empatica anche in un’unità intensiva. Essere più attenti alle difficoltà emotive e alle complicazioni cognitive del paziente consente di attenuare la sofferenza psicologica per un recupero ottimale della salute mentale del paziente.

link al resoconto della paziente su Intensive Care Medicine
link al pezzo di Vaughan Bell sul Guardian
link al post sugli effetti psichici della chemioterapia

Il pulsante della coscienza

neuromancer dream

È come premere un pulsante speciale e si spegne il contatto col mondo esterno. Quando hanno stimolato una precisa regione del cervello i neurochirurgi sono stati sorpresi dall’improvvisa incoscienza del paziente.

Si tratta di un caso clinico molto raro perché difficilmente i ricercatori possono stimolare direttamente la corteccia dei pazienti con impulsi elettrici. Ragioni etiche non lo consentono. Infatti, il paziente in questione non faceva parte di una ricerca, era in sala operatoria perché era necessario rimuovere un tumore.

In questi casi, prima dell’asportazione il protocollo richiede una “esplorazione” funzionale, cioè il neurochirurgo sonda la funzione dei tessuti intorno al target corticale per capire quali regioni (e le corrispettive funzioni cognitive o motorie) salvaguardare e quali saranno compromesse. Egli somministra quindi piccoli impulsi sulla superficie interessata del cervello e osserva come reagisce il paziente, chiedendo eventualmente ulteriori informazioni. Il paziente è seduto, sotto anestesia locale e, dietro di lui, il chirurgo pizzica elettricamente con i microelettrodi la superficie della regione corticale.

figure_EloquentCortex_1

Nel caso clinico che vi racconto c’è stata una risposta particolare. Il tumore si trovava nella corteccia posteriore mediale sinistra (più o meno nella parte alta a sinistra della vostra testa), una zona in cui si trova la corteccia cingolata posteriore (PCC), particolarmente interessante per i ricercatori perché si ritiene che sia coinvolta nei processi della coscienza. Interferire nella attività neuronale della PCC determina profondi disturbi nella coscienza.

Il paziente era un uomo di 45 anni di buon livello culturale che aveva uno glioma di basso grado nella corteccia posteromediale sinistra. Durante l’intervento esplorativo (awake surgey), quando hanno stimolato la materia bianca sotto la corteccia cingolata posteriore sinistra (il precuneo, nella figura sotto la zona rossa S1), la coscienza del paziente si è disconnessa dal mondo esterno.

Questo fenomeno è coerente con precedenti risultati che mostrano la completa perdita di coscienza associata alla disattivazione funzionale della PCC in varie condizioni neurologiche come il coma, lo stato vegetativo, l’epilessia e l’anestesia. La reazione del paziente di questa ricerca dimostra che la disattivazione della connettività della PCC conduce ad uno stato di coscienza caratterizzata da un comportamento apatico ovvero la perdita del contatto con il mondo esterno. Il paziente in seguito ha descritto il suo stato come quello del sogno.

Quest’ultima affermazione suggerisce che non c’è stata una completa dissociazione della coscienza ma solo un’alienazione dal mondo esterno e la conservazione di uno stato minimo di coscienza. I ricercatori aggiungono però che è sempre meglio prendere con le dovute cautele il resoconto del paziente, sia perché è soggettivo sia perché potrebbe essere un’involontaria invenzione del paziente.

s1

La PCC è una delle strutture che fanno parte del default mode network (DMN), un circuito nervoso che si attiva quando siamo impegnati in attività mentali “interne” (sogni ad occhi aperti, ricordi del passato, progetti per il futuro) e non ci occupiamo dei compiti esterni. La stimolazione elettrica durante l’esplorazione preventiva chirurgica della PCC potrebbe aver incrementato la funzionalità del DMN e di conseguenza la sensazione onirica nel paziente accompagnata dal distacco dal mondo esterno.

Infine, il paziente ancora un mese dopo l’operazione chirurgica ha riferito che la sua mano destra fosse “trasparente”. Probabilmente la rimozione di parte della PCC ha danneggiato la rappresentazione interna del corpo, immagine corporea inconscia di cui non abbiamo diretta consapevolezza se non in casi straordinari come nei disturbi neurologici. La mano trasparente ricorda un po’ l’arto fantasma di chi ha subito un’amputazione e comunque sente ancora sensazioni spesso dolorose provenienti dall’arto che non c’è più.

Si tratta di un solo caso clinico e quindi c’è molto da fare per verificare e costruire un quadro teorico più generale. Nonostante ciò, il valore euristico degli (sfortunati) casi neurologici è fondamentale per comprendere le sofisticate dinamiche che rendono la coscienza così enigmatica e nello stesso tempo così “facile”.

Herbet G, Lafargue G, de Champfleur NM, Moritz-Gasser S, le Bars E, Bonnetblanc F, & Duffau H (2014). Disrupting posterior cingulate connectivity disconnects consciousness from the external environment. Neuropsychologia, 56C, 239-244 PMID: 24508051

Google diventerà cosciente?

Singularity Neuromancer

Ray Kurzweil non ha dubbi, le macchine diventeranno coscienti nel 2029. Ma non si aspetta scenari tipo terminator. Le macchine saranno tutto sommato più ragionevoli dell’uomo “irrazionale”.

In un lungo articolo sul The Guardian potete leggere l’intervista rilasciata da Kurzweil, informatico, inventore, esperto di previsioni. Pioniere nel campo della tecnologia informatica, ha previsto un punto di svolta nel futuro, la singolarità, che rappresenta il momento in cui lo sviluppo tecnologico (principalmente nei settori della nanotecnologia, robotica e genetica) raggiungerà velocità esponenziali e non lineari tali da spingere l’evoluzione umana verso un nuovo stadio dove tecnologia e corpo umano saranno intimamente integrati.

Kurzweil è senz’altro un personaggio affascinante (qui trovate il suo sito avveniristico), ritiene di avere ottime chance per poter diventare immortale grazie all’invenzione di qualche diavoleria tecnologica, ha fondato l‘Università della Singolarità e sembra essere continuamente proiettato verso il futuro. La notizia interessante è che Google, altra azienda assetata di futuro, lo abbia ingaggiato.

Adesso, lavora per Google. Lui che pensa di poter vivere per sempre e che il computer presto prenderà coscienza di se stesso fra una quindicina di anni, adesso è direttore del settore ingegneria di Google.

“È come se Google abbia comprato il futuro e il nostro inconscio”

Il fatto è che Google sta effettuando in questi anni un inquietante shopping perché sta comprando i più importanti e sofisticati laboratori di intelligenza artificiale al mondo. Tra le operazioni di acquisizione spiccano i Big Data, l’enorme massa di dati che la rete sta producendo e che Google sta organizzando e archiviando. Tutti i dettagli e gli attimi delle nostre vite. Un’importante sfida anche per la psicologia contemporanea (vedi ad esempio quest’articolo).

L’azienda di Larry Page e Sergey Brin ha comprato quasi tutte le aziende di robotica e machine-learning, tra cui la Boston Dynamics (che produce sconcertanti robot militari), ha speso tre miliardi di dollari per Nest Labs, azienda produttrice di sensori e termostati all’avanguardia, ha acquisito Bot & Dolly, Meka Robotics, Holomni, Redwood Robotics, Schaft e diverse startup di intelligenza artificiale, tra cui DNNresearch. Questo mese per 242 milioni di dollari ha comprato la britannica DeepMind.

Google ha ingaggiato un team di scienziati come lo scienziato informatico Geoff Hinton, probabilmente l’esperto più importante al mondo di reti neurali, o Regina Dugan a capo della DARPA. Si tratta di un’equipe di uomini che lavora per Google ad una specie di Manhattan project per la realizzazione compiuta dell’Intelligenza Artificiale (AI). È come se Google abbia comprato il futuro e il nostro inconscio.

“In fondo, internet cresce come un cervello o l’universo intero”

Kurzweil ha predetto che nel 2045 i computer saranno un miliardo di volte più potenti (della complessiva capacità computazionale) dei cervelli della Terra messi insieme. La possibilità di gestire l’enorme massa di informazioni di ogni singolo individuo umano consentirà di realizzare una probabile rigenerazione digitale di chi muore.

Le menti brillanti nei laboratori avanzati di Google stano lavorando per capire come gestire dettagli quotidiani delle relazioni umane, ricordi, interessi, registrazioni emotive, bias cognitivi, lapsus, bug neurologici. A queste scale computazionali potrebbe essere possibile scaricare la vita mentale e cosciente e visualizzarla in altri device o in altri tipi di realtà. In fondo, internet cresce come un cervello o l’universo intero.

“La tecnologia sostituirà la voce della coscienza”

I programmi di ultima generazione tendono a trasformare le macchine in intelligenze che apprendono dall’apprendimento e guadagnano livelli metacognitivi di consapevolezza vicini alla qualità della coscienza umana.
Avete paura che possa prima o poi venir fuori Terminator o incubi analoghi a film come Matrix? Paure legittime, ma Kurzweil è decisamente ottimista perché ritiene che le macchine del futuro saranno degli amici cibernetici che si occuperanno della nostra salute ed “estenderanno” le nostre abilità motorie e cognitive. Non assomiglieranno ai google-glass, gli occhiali ipertecnologici di Google, perché tra l’uomo e la macchina nel futuro non ci sarà più alcuna separazione fisica. La tecnologia sostituirà la voce della coscienza.

C’è una combinazione di idee solide e di ottime idee pazze in Ray Kurzweil. Scegliete quelle che vanno più d’accordo con la vostra personalità e fatene buon uso.

link all’articolo su Kurzweil

Un supercomputer in ritardo di 40 minuti

artificial_brain_1340708673_460x460

Un supercomputer giapponese ha simulato un secondo di attività del cervello umano impiegando 40 minuti. Si tratta del quarto computer più potente al mondo ed è costituito da 705.024 processori e un milione e quattrocentomila gigabyte di RAM grazie ai quali ha riprodotto circa l’1% di attività di una rete neuronale calcolando in quaranta minuti tutte le informazioni necessarie per la simulazione.

Il K computer della Riken (sotto potete vedere parte delle sue componenti) ha utilizzato una speciale tecnologia open-source per replicare un network di oltre un miliardo di cellule connesse da 10 trilioni di sinapsi. Sembra una enorme quantità, in realtà si tratta soltanto dell’1% della struttura cerebrale dell’uomo.

Nonostante la relativa lentezza di 40 minuti e limitata prestazione del pc nei confronti di una piccola porzione di cervello, questo genere di progetto è da valutare nel lungo periodo perché fa parte del processo di sviluppo dei nuovi computer con capacità di computazione exascale, cioè in grado di gestire flussi di quintilioni (1 e 30 zeri di fila) di dati al secondo. Si tratta, secondo i ricercatori, della tecnologia giusta per un’impresa forse esclusivamente moderna: la riproduzione digitale dell’attività del cervello a partire dai singoli elementi interattivi in tempo reale.

Kcomputer_5_800x600

A cosa serve questo progetto? A creare modelli che rappresentino le principali caratteristiche dell’attività del cervello. Poter avere un modello e manipolare le variabili serve a realizzare applicazioni che funzionano e a produrre previsioni valide. L’utilità in campo medico ad esempio è immensa.

E’ strano renderci conto di quanto sia veloce e complesso il “traffico” di informazioni dentro un cervello umano (senza pensare alle relazioni tra cervelli). Ogni giorno il nostro pc online risponde immediatamente ad una domanda complessa e invece uno dei più potenti pc al mondo impiega ben 40 minuti per simulare un secondo di attività corticale. Però è ancora più straordinario immaginare che il cervello è stato sviluppato da milioni di anni di selezione naturale, il progetto ingegneristico del supercomputer è in corso d’opera da appena qualche anno.

C’è qualcos’altro da non trascurare. Un computer nonostante la sua lentezza esegue perfettamente il compito. Nell’uomo solo il fattore “coscienza” rallenta enormemente la velocità di progettazione, di esecuzione, di riflessione, rispetto allo stesso cervello, molto somigliante ad un robot o ad un software. Alle volte mi chiedo davvero se sia così necessario riprodurre la coscienza nel futuro cervellone di un supercomputer.

link della notizia su Telegraph e Livescience

Coscienza dopo la morte?

Ascesa nell'Empireo (Hieronymus Bosch)

Ascesa nell’Empireo (Hieronymus Bosch)

I ricercatori guidati dalla dott.ssa Jimo Borjigin hanno effettuato un esperimento particolare. Prima hanno anestetizzato un gruppo di 9 ratti e poi hanno procurato loro un arresto cardiaco. Utilizzando un’elettroencefalogramma hanno registrato l’attività del cervello per osservare cosa succede negli attimi successivi alla morte, scoprendo qualcosa di inatteso.

Nello specifico sono stati impiantati sei elettrodi in vari punti della corteccia cerebrale per misurare l’eeg un’ora prima dell’arresto cardiaco e nei successivi 30 minuti dopo. La registrazione è stata eseguita nel periodo di veglia, durante l’anestesia (30 min prima dell’arresto cardiaco) procurata con ketamina e xilazina e dopo l’iniezione nel cuore di cloruro di potassio (utilizzato negli USA per eseguire la pena capitale).

Ebbene, nonostante i parametri indicassero un appiattimento dei processi vitali dei 9 ratti durante l’anestesia e a ridosso dell’arresto caridaco,  i ricercatori hanno osservato che circa 20 secondi dopo la morte si presentava un aumento di attività cerebrale. In particolare, i ricercatori hanno suddiviso il periodo di arresto cardiaco in 4 stati distinti (CAS, cardiac arrest state) e precisamente nel CAS 3, cioè 20 secondi dopo che il cuore e i polmoni hanno smesso di funzionare, hanno assistito ad un improvviso aumento di attività cerebrale.

grafico nde 300x106 Coscienza dopo la morte?

In CAS 3, sono comparse delle oscillazioni elettriche specifiche cioè leonde gamma (35-50 Hz), una frequenza cerebrale che secondo alcune ricerche gioca un ruolo cruciale nei processi di coscienza visiva. I ricercatori hanno scritto nell’articolo di ricerca che dopo la generale caduta libera di attività elettrica nel cervello del roditore si assite “ad un ritorno dei correlati neuronali della coscienza dopo l’arresto cardiaco a livelli che superano quelli dello stato di veglia, il che procura una prova evidente per una potenziale elaborazione cognitiva aumentata come negli stati vicino alla morte (ndr, near-death state)”.

waking anesthesia cardiac arrest 300x101 Coscienza dopo la morte?

anesthesia CAS1 4 300x102 Coscienza dopo la morte?

Le esperienze pre-morte sono le descrizioni di particolari esperienze allucinatorie che alcuni pazienti riferiscono al loro risveglio dopo specifiche condizioni mediche (coma, arresto cardiaco, overdose). I ricercatori ritengono che l’insolita frequenza gamma registrata dopo la morte del ratto possa essere simile ad un episodio umano di premorte.

Senza dubbio è un fenomeno strano. In tutti i ratti è stata registrata attività cerebrale 20 secondi dopo l’arresto cardiaco. I ricercatori sottolineano che si tratti di una frequenza differente da quella che abitualmente si registra da svegli, infatti hanno scritto che sia attività cognitiva “aumentata”, quella che caratterizza particolari stati alterati di coscienza (meditazione, allucinazioni, esperienze mistiche) come nei fenomeni pre-morte.

Una conclusione prematura a mio parere. Solo il 20% dei pazienti umani riportano casi di esperienza vicino alla morte. Invece nell’esperimento di Borjigin tutti i ratti manifestano la frequenza gamma. Insomma, c’è attività cerebrale dopo la morte ma bisogna aver cura a non lasciarsi andare a facili conclusioni. Anche perché i ratti non sono uomini e il loro cervello non è paragonabile a quello umano.

Tra l’altro, Sam Parnia che è uno specialista per far resuscitare la gente dopo un attacco cardiaco (se voltete capire le mie parole andate a leggere questo squisito articolo sul Guardian) propone questa spiegazione: all’arresto di flusso sanguigno nelle cellule cerebrali, vi è un rilascio di calcio dentro di esse che procura il loro danneggiamento e la morte. Come dire: dopo l’arresto cardiaco, l’attività neurologica non si arresta immediatamente ma sviluppa un percorso biochimico specifico che può spiegare la stranezza di attività cerebrale dopo la morte.

Inoltre, mi viene da pensare se la somministrazione di ketamina in anestesia non possa preparare le condizioni per stati alterati durante e immediatamente dopo l’arresto cardiaco (in questo articolo ne avevo già parlato). E inevitabilmente viene da chiedersi a quale definizione di coscienza si stiano riferendo i ricercatori. Il fatto di registrare attività gamma per alcuni secondi dopo la morte non equivale a sostenere che ci sia attività cosciente (qui una ricerca). E sarebbe molto meglio attendere altri studi che controllino se la registrazione non sia un caso fortuito…

Ma l’esperimento è comunque importante perché apre una prospettiva di ricerca su cui indagare che riguarda il rapporto tra coscienza e la morte. Sui fenomeni pre-morte girano troppe teorie insostenibili e sensazionalismi che hanno poco di scientifico e qualche risvolto fraudolento. Forse il modo migliore per verificare l’ipotesi dei ricercatori sarebbe quello di registrare l’eeg in pazienti in coma.

Insomma, è il momento di prendere sul serio i racconti eccezionali diesperienze vicino alla fine e studiarli a fondo. In effetti, tutti gli stati alterati di coscienza non hanno una facile presa sugli scienziati, forse perché hanno paura che il sensazionalismo intorno a questi fenomeni possa mettere a repentaglio la loro reputazione. Ma ci vuole un po’ di coraggio, un po’ come feceFreud quando prese sul serio il sogno, non a caso oggi processo neuropsicologico di profondo interesse scientifico e diagnostico.

Borjigin J, Lee U, Liu T, Pal D, Huff S, Klarr D, Sloboda J, Hernandez J, Wang MM, & Mashour GA (2013). Surge of neurophysiological coherence and connectivity in the dying brain. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 110 (35), 14432-7 PMID: 23940340