Come fanno i banchi di pesci a nuotare in armonia?
Come fanno le cellule del nostro cervello a dar vita a quei pensieri complessi,
quei ricordi,
quella coscienza, che di fatto siamo noi?
Straordinariamente, queste domande hanno la stessa risposta, in generale:
proprietà emergente,
o creazione spontanea di comportamenti e funzioni sofisticate
da grandi gruppi di elementi semplici.
Come molti animali, i pesci si raggruppano tra loro,
non solo per il piacere di stare insieme
ma per una questione di sopravvivenza.
I banchi di pesci mostrano comportamenti complessi da sciame
che li aiutano a evitare i predatori affamati,
mentre un pesce solitario è individuato come preda facile.
Allora, quale pesce intelligente è il capo di tutti gli altri?
In realtà, non lo è nessuno,
e lo sono tutti.
E questo cosa significa?
Mentre il banco di pesci ruota, gira e schiva gli squali con eleganza
in un movimento volontario e coordinato,
ogni pesce sta solo seguendo due semplici regole
che non hanno nulla a che vedere con lo squalo:
primo, stai vicino, ma non troppo, al pesce accanto a te
e secondo, continua a nuotare.
Ogni singolo pesce si concentra su queste minuscole interazioni locali
ma se si uniscono abbastanza pesci, succede qualcosa di interessante.
Il movimento del singolo pesce si confonde in un'entità nuova:
il banco, che ha il suo personale assetto di comportamenti.
Il banco non è controllato da un singolo pesce.
Nasce quando abbastanza pesci seguono la giusta serie di regole locali.
è come un caso che si ripete all'infinito,
permettendo ai pesci di tutto l'oceano di sfuggire ai predatori.
E non vale solo per i pesci.
La proprietà emergente esiste in molti sistemi complessi di elementi interagenti.
Per esempio, il modo particolare in cui milioni di granelli di sabbia
collidono e rotolano gli uni sugli altri,
crea quasi sempre lo stesso motivo ondulato.
E quando l'umidità si congela nell'atmosfera,
le specifiche proprietà di legame delle molecole dell'acqua
producono reticoli che si irradiano e formano bellissimi fiocchi di neve
La proprietà emergente è così complessa
che non la si può capire semplicemente scomponendola,
come il motore di un'auto.
Smontare gli elementi è un primo passo per capire i sistemi complessi.
Ma se riduciamo un banco di pesci, a dei pesci singoli,
perderà la sua capacità di evitare i predatori
e non ci resterà più niente da studiare.
E se riduciamo il cervello, a dei singoli neuroni,
rimarremo con qualcosa di totalmente inaffidabile,
che non c'entra niente con il nostro modo di pensare e comportarci,
o almeno la maggior parte del tempo.
Comunque, qualunque cosa stiate pensando in questo momento
non dipende da un singolo neurone in un angolo del vostro cervello.
Al contrario, la mente si sviluppa grazie all'attività collettiva
di molti, molti neuroni.
Ci sono milioni di neuroni nel cervello umano,
e miliardi di collegamenti tra tutti quei neuroni.
Quando accendiamo un sistema così complicato,
questo potrebbe comportarsi in una miriade di modi strani, ma non lo fa.
I neuroni nel nostro cervello seguono semplici regole, come i pesci
cosicché in gruppo, la loro attività si organizza secondo schemi affidabili
che ci fanno fare cose come riconoscere i volti,
compiere con successo la stessa azione all'infinito,
e conservare quelle semplici abitudini, che tutti apprezzano di noi.
Quindi, nel caso del cervello quali sono queste semplici regole?
La funzione principale di ogni neurone nel cervello
è di stimolare o inibire gli altri neuroni.
Se colleghiamo tra loro alcuni neuroni in un circuito semplice,
possiamo generare schemi di attività ritmici,
anelli reattivi che intensificano o smorzano un segnale,
rivelatori di coincidenza
e disinibizione,
in cui due neuroni inibitori possono attivare un altro neurone
rimuovendo i freni inibitori.
A mano a mano che i neuroni si connettono,
si sviluppano sempre maggiori schemi di attività complessi.
Presto, diversi neuroni interagiscono in diversi modi contemporaneamente
tanto da rendere il sistema caotico.
La traiettoria dell'attività della rete non può essere spiegata così facilmente
dai circuiti locali semplici descritti finora.
Eppure, da questo caos, gli schemi emergono,
e si sviluppano sempre di più duplicandosi.
A un certo punto, questi schemi emergenti di attività
diventano sufficientemente complessi
e curiosi da iniziare a studiare le proprie origini biologiche,
senza parlare della proprietà emergente.
E ciò che abbiamo trovato nel fenomeno emergente in scale differenti
è la stessa straordinaria caratteristica che ci hanno mostrato i pesci:
che la proprietà emergente non pretende qualcuno o qualcosa per esserci.
Se ci sono le giuste regole,
e si incontrano le condizioni essenziali,
un sistema complesso ricadrà nelle stesse abitudini, ripetutamente,
trasformando il caos in ordine.
Succede così nel pandemonio molecolare che fa funzionare le cellule,
l'intricata selva di neuroni che produce i pensieri e l'identità,
la nostra rete di amici e famiglia,
fino ad arrivare alle strutture ed economie cittadine del nostro pianeta.