Oggi voglio raccontarvi
di un progetto attualmente condotto
da scienziati in tutto il mondo
per rappresentare un ritratto neurale della mente umana.
L'idea principale di questo progetto
è che la mente, il cervello umano
non è un unico processore con un solo scopo generale,
ma un insieme di componenti altamente specializzati,
ciascuno destinato alla risoluzione di uno specifico problema,
che però collettivamente determinano
chi siamo come esseri umani e come pensatori.
Per darvi un'idea del concetto,
immaginatevi questa scena:
Entrate nell'asilo di vostra figlia.
Come al solito, c'è una dozzina di bambini
che aspettano i loro genitori,
ma questa volta,
tutti i volti dei bambini sono stranamente simili,
e non riuscite a capire quale bambino sia il vostro.
Avete bisogno di nuovi occhiali?
Forse state perdendo la testa?
Mentalmente fate una rapida lista di possibilità.
No, sembra che siate ancora lucidi,
e la vostra vista è perfettamente nitida.
Tutto sembra normale
eccetto i volti dei bambini.
Riuscite a vedere le loro facce,
ma non riuscite a distinguerle,
e nessuna vi sembra familiare,
ma è solo grazie a un nastro per capelli arancione
che trovate finalmente vostra figlia.
Questa improvvisa perdita della capacità di riconoscere i volti
capita davvero alle persone.
Si chiama 'prosopagnosia',
dovuta al danneggiamento
di una parte specifica del cervello.
La cosa più impressionante
è che solo il riconoscimento dei visi é compromesso;
tutto il resto funziona benissimo.
La prosopagnosia è soltanto uno dei tanti specifici deficit mentali
che possono svilupparsi in seguito a danni cerebrali.
Insieme, queste sindromi
indicano da tempo
che la mente è divisa in distinti elementi,
ma lo sforzo impiegato per scoprirli
ha fatto passi da gigante
con l'invenzione dell'imaging cerebrale,
in particolare della risonanza magnetica (MRI).
La risonanza magnetica permette di osservare l'anatomia interna
ad alta risoluzione,
fra un attimo vi mostrerò
una serie di immagini di risonanze magnetiche in sezione trasversale
di un oggetto ordinario,
passandole veloce
e voi proverete a indovinare che oggetto è.
Cominciamo.
Non è così semplice. È un carciofo.
Okay, proviamo con un'altra,
iniziando dal basso e andando verso l'alto.
Broccoli! È un cespo di broccoli.
È bellissimo, no? Io lo adoro.
Okay, eccone un altro. È un cervello, ovviamente.
Il mio cervello, in effetti.
Stiamo affettando la mia testa così.
Quello è il mio naso a destra, ed ora
ci stiamo spostando qui, proprio lì.
È una bella foto, se mi permettete di dirlo,
ma mostra solo l'anatomia.
Il progresso più grade dell'MRI funzionale è stato
quando si è scoperto come creare
immagini che mostrano non solo l'anatomia ma anche l'attività,
ovvero, dove i neuroni stanno sparando.
Ecco come funziona.
I cervelli sono come muscoli.
Quando si attivano, necessitano
un flusso costante di sangue che alimenti la loro attività,
e per fortuna, il controllo del flusso verso il cervello avviene localmente,
perciò se un gruppo di neuroni, ad esempio, qui
si attiva ed inizia a sparare,
allora il flusso di sangue aumenta solamente qui.
L'MRI funzionale riconosce l'aumento del flusso sanguigno,
generando una reazione MRI più alta
nel punto in cui l'attività neurale aumenta.
Per darvi un'idea concreta
di come si svolge un esperimento di MRI funzionale
e di cosa può insegnarci,
e cosa invece no,
voglio descrivervi uno dei primi esperimenti che ho condotto.
Volevamo sapere se esistesse una data zona cerebrale per il riconoscimento facciale
e avevamo ragione di pensare che esistesse
proprio a causa della prosopagnosia
di cui vi ho parlato poco fa,
ma nessuno aveva mai visto quella zona cerebrale
in una persona normale,
perciò ci mettemmo a cercarla.
Ed io ero la prima cavia.
Sono entrata nello scanner, supina,
mantenendo la mia testa il più immobile possibile
mentre fissavo immagini di volti come questi
e di oggetti come questi
e volti e oggetti per ore ed ore.
Dopo essere stata vicinissima a battere il record mondiale
per numero consecutivo di ore trascorse in uno scanner per MRI,
posso dire che uno dei talenti
più importanti nella ricerca tramite risonanza magnetica
è il controllo della vescica.
(Risate)
Quando sono uscita dallo scanner
ho fatto un'analisi veloce dei dati,
cercando ogni mia zona cerebrale
che avesse reagito di più mentre guardavo visi
piuttosto che mentre guardavo oggetti,
e questo è ciò che ho visto.
Questa immagine è orrenda, secondo gli standard di oggi,
ma a quei tempi mi sembrava bellissima.
Ci mostra che quella regione laggiù,
quel piccolo grumo,
ha circa le dimensioni di un'oliva
e si trova sul fondo del mio cervello
a circa 2-3 cm di profondità da questo punto qui.
E ciò che quel punto del mio cervello sta facendo
è produrre una risposta alla risonanza magnetica più alta,
cioè un'attività cerebrale più alta,
quando guardavo i volti
rispetto a quando guardavo oggetti.
È interessante,
ma come facciamo a sapere che non è un caso?
Beh, il modo più facile
è ripetere l'esperimento di nuovo.
Sono quindi tornata nello scanner,
ho guardato più volti e più oggetti
ed è riapparso un grumo simile,
quindi l'ho fatto un'altra volta
e un'altra ancora
e ancora e ancora,
e a quel punto
ho deciso di credere che fosse vero.
Però, forse c'è qualcosa di strano nel mio cervello
e nessun altro ha una cosa del genere,
per capirlo, abbiamo scansionato anche altre persone
e scoperto che praticamente tutti
hanno quell'area per riconoscere i visi
in una zona simile del cervello.
La domanda successiva era quindi,
cosa fa veramente questa cosa?
È veramente specializzata solo nel riconoscimento facciale?
Beh, forse no, giusto?
Forse non risponde solo ai volti
ma ad ogni parte del corpo.
Forse risponde a tutto ciò che è umano
o tutto ciò che è vivo
o tutto quel che è tondo.
L'unico modo per assicurarsi che quel punto
è specializzato in riconoscimento facciale
è escludere tutte le altre ipotesi.
Abbiamo quindi passato buona parte dei successivi due anni
scansionando soggetti che guardavano
un sacco di immagini diverse,
dimostrando che quella parte del cervello
reagisce molto quando si guardano
immagini con volti di ogni tipo,
ma reagisce molto meno
ad altre immagini che non siano quelle di visi,
come queste.
Abbiamo quindi tolto ogni dubbio
che quest'area serve al riconoscimento facciale?
No.
L'imaging cerebrale non riesce a dirci
se un'area è necessaria per qualcosa.
Tutto quello che può fare
è vedere zone accendersi e spegnersi
a seconda dei pensieri delle persone.
Per sapere se una parte del cervello
è necessaria ad una determinata funzione
dovresti metterci le mani e vedere cosa succede,
e di solito non possiamo farlo.
Ma un'opportunità straordinaria si è presentata
di recente, quando un coppia di miei colleghi
fece un test su quest'uomo con l'epilessia
e che vedete qui nel suo letto d'ospedale
con degli elettrodi posti
sulla superficie del cervello
per identificare la causa degli attacchi.
Per puro caso si è scoperto
che due degli elettrodi
si trovavano esattamente sulla zona che reagisce ai volti.
Con il consenso del paziente,
i dottori gli hanno chiesto cosa sentiva
quando gli stimolavano elettricamente quella parte del cervello.
Il paziente non sa
dove si trovano gli elettrodi
e non ha mai sentito parlare di zona facciale.
Vediamo cosa succede.
Inizierà con una fase di riferimento
indicata con "Sham" quasi invisibile
in rosso in basso a sinistra,
per quando non c'è passaggio di corrente
e sentirete il neurologo parlare al paziente prima. Guardiamo.
(Video) Neurologo: Ok, guarda il mio viso
e dimmi cosa succede quando faccio così.
Va bene?
Paziente: Ok.
Uno, due, tre.
Paziente: Nulla. Neurologo: Nulla? Ok.
Lo farò un'altra volta.
Guarda il mio viso.
Uno, due, tre.
Sei appena diventato qualcun altro.
Il tuo viso si è trasformato.
Il tuo naso è diventato floscio, si è spostato a sinistra.
Assomigliavi quasi a qualcuno che ho già visto prima,
ma qualcun altro.
È stato un bel trip.
(Risate)
Perciò questo esperimento...
(Applausi)
questo esperimento toglie ogni dubbio
che questa zona del cervello non solo
reagisce selettivamente ai volti
ma è anche coinvolta in modo causale nel riconoscimento facciale.
Vi ho quindi elencato tutti quei dettagli
sulla zona facciale che spiegano cosa serve
per stabilire con certezza che un'area del cervello
è selettivamente coinvolta in un preciso processo mentale.
Ora, elencherò più velocemente
alcune altre regioni specializzate del cervello
che noi ed altri abbiamo scoperto.
Per fare ciò, ho passato parecchio tempo
nello scanner durante l'ultimo mese
per mostrarvi queste cose nel mio cervello.
Cominciamo quindi. Questo è il mio emisfero destro.
Siamo orientati così. Guardatemi la testa da questa parte.
Togliete il cranio
e guardate la superficie del cervello così.
Ok, come potete vedere,
la superficie è tutta ripiegata.
Non va bene. Rimangono nascoste delle cose.
Vogliamo vedere tutto quanto,
quindi gonfiamolo per vedere tutto.
Poi, troviamo quell'area facciale di cui parlavo
che reagisce a immagini come queste.
Per capire, ruotiamo il cervello
e guardiamo la superficie interna sul fondo
ed eccola lì, quella è la mia zona facciale.
Sulla destra c'è un'altra regione
evidenziata in viola
che reagisce quando si analizzano informazioni a colori,
e lì vicino ci sono altre regioni
coinvolte nella percezione dei luoghi,
come ora, sto vedendo questo spazio intorno a me
e quelle regioni in verde
sono molto attive.
C'è un'altra zona sulla superficie esterna
dove si trova un'altra coppia di zone facciali.
E qui vicino
c'è una regione coinvolta
nell'analisi visuale dei movimenti,
come questi puntini qui,
ed è quella gialla in basso,
e lì vicino c'è una regione che reagisce
quando guardiamo immagini di corpi e zone del corpo
come questi, e la regione è evidenziata in verde
sul fondo del cervello.
Tutte le regioni che vi ho mostrato finora
sono coinvolte in specifici aspetti della percezione visiva.
Abbiamo anche zone dell'encefalo specializzate
per altri sensi, come l'udito?
Sì, certo. Se ruotiamo il cervello di poco
c'è un'area in blu scuro
che abbiamo segnalato solo un paio di mesi fa
e che reagisce notevolmente
quando sentiamo suoni con toni precisi, come questi.
(Sirene)
(Musica di violino)
(Campanello di una porta)
Al contrario, quella stessa regione non reagisce in modo così forte
quando sentiamo suoni familiari
senza un tono preciso, come questi.
(Sgranocchio)
(Rullo di tamburi)
(Sciacquone)
Ok. Vicino alla regione dei toni
c'è un'altra serie di regioni che reagiscono
quando sentiamo il suono di voci umane.
Ok, ora riguardiamo tutte le aree.
Nel mio emisfero sinistro, sono poste in modo simile
non identico, ma simile
e la maggior parte è presente,
anche se in dimensioni diverse.
Tutto quello che vi ho mostrato finora
sono regioni coinvolte in diversi aspetti della percezione,
la vista e l'udito.
Abbiamo anche zone specializzate
per complessi, affascinanti, processi mentali?
Sì, le abbiamo.
Qui in rosa vedete le mie aree del linguaggio.
Sappiamo già da molto tempo
che quella parte del cervello
è legata all'elaborazione del linguaggio,
ma abbiamo mostrato solo di recente
che quelle zone rosa
reagiscono in modo estremamente selettivo.
Reagiscono quando capiamo il significato di una frase,
ma non quando svolgiamo altre attività complesse
come il calcolo a mente
o ricordarsi delle informazioni
o apprezzare la struttura complessa
di un brano musicale.
L'area più sorprendente scoperta finora
è quella qui indicata in turchese.
Questa regione reagisce
quando pensiamo a cosa sta pensando un'altra persona.
Può sembrare assurdo,
ma in realtà, noi umani lo facciamo continuamente.
Lo si fa quando ci si accorge
che il partner si preoccuperà
se non si chiama casa per dire che si è in ritardo.
Lo sto facendo proprio ora con quella parte di cervello
quando mi accorgo che voi
probabilmente vi state chiedendo
di quel territorio grigio e inesplorato del cervello,
che succede lì?
Beh, me lo chiedo anch'io,
stiamo conducendo molti test nel mio laboratorio
per trovare una serie di altre
possibili specializzazioni cerebrali
per altre funzioni mentali molto specifiche.
La cosa importante però, è che non credo che abbiamo
zone cerebrali specializzate
per ogni processo mentale importante,
persino processi essenziali alla sopravvivenza.
In realtà, qualche anno fa,
un mio scienziato
si convinse
di aver trovato una zona cerebrale
per riconoscere il cibo,
poiché reagiva molto nello scanner
quando le persone guardavano immagini come questa.
Non solo, trovò una reazione simile
più o meno nella stessa zona
in 10 soggetti su 12.
Andò quindi su di giri,
correndo per il laboratorio
dicendo a tutti che sarebbe andato da "Oprah"
grazie alla sua grande scoperta.
Ma poi escogitò il fatidico test:
mostrò ai suoi soggetti delle immagini di cibo come questa
confrontandole con immagini molto simili
in colore e forma, ma che non erano cibi, come queste.
E quella regione reagiva allo stesso modo
per entrambi i gruppi di immagini.
Non era un'area "del cibo"
ma solo una regione a cui piacciono colori e forme.
Niente più "Oprah".
Ma allora la domanda, ovviamente, è
come elaboriamo tutte quelle altre cose
per cui non abbiamo regioni specializzate?
Beh, penso che la risposta sia che oltre
a queste componenti altamente specializzate che ho descritto,
abbiamo anche un sacco di meccanismi per scopi generici nelle nostre teste
che ci permettono di affrontare
ogni problema che si presenti.
Infatti, abbiamo recentemente dimostrato
che queste regioni qui in bianco
reagiscono ogni volta che si compie una difficile attività mentale
qualunque —
o meglio, una delle sette che abbiamo testato.
Quindi ognuna delle zone cerebrali
che oggi vi ho descritto
si trova pressoché nella stessa posizione
in ogni soggetto normale.
Potrei scegliere chiunque,
buttarlo nello scanner,
e ritrovare ciascuna delle zone nel suo cervello,
e assomiglierebbe molto al mio cervello
anche se alcune zone sarebbero un po' diverse
in posizione e dimensioni esatte.
Quello che per me è importante di questo lavoro
non è la posizione esatta delle zone cerebrali
ma il semplice fatto che tanto per cominciare
abbiamo componenti specifiche, selettive,
di mente e cervello.
Potrebbe essere diversamente.
Il cervello avrebbe potuto essere un singolo
processore per tutti gli usi,
più come un coltello da cucina
che come un coltellino svizzero.
Invece, quello che l'imaging cerebrale ci ha fornito
è un ricco e interessante ritratto della mente umana.
Quindi abbiamo quest'idea di un apparato dallo scopo
molto generico
in aggiunta ad una sorprendente gamma
di componenti super specializzati.
Siamo agli inizi di questa impresa.
Abbiamo solo dato le prime pennellate
del nostro ritratto neurale della mente umana.
Le domande fondamentali sono ancora senza risposta.
Per esempio, cosa fa esattamente ognuna di queste regioni?
Perché ci servono tre aree facciali
e tree aree per i luoghi,
e come si suddividono i compiti tra loro?
Secondo, come sono connesse tutte queste cose
all'interno del cervello?
Con l'MRI a tensore di diffusione
si possono tracciare fasci di neuroni
che connettono le diverse zone cerebrali,
e con il metodo che vedete qui,
si possono tracciare le connessioni di singoli neuroni nel cervello,
che in teoria un giorno potrebbero mostrarci un diagramma
dell'intero cervello umano.
Terzo, come può essersi formata
tutta questa struttura così sistematica,
sia durante lo sviluppo infantile
che durante l'evoluzione della nostra specie?
Per rispondere a questo tipo di domande
gli scienziati stanno ora scansionando
altre specie di animali,
a anche dei bambini.
Molte persone giustificano i costi elevati della ricerca neuroscientifica
sottolineando che un giorno potrebbe aiutarci
a curare disturbi cerebrali come l'Alzheimer e l'autismo.
È un obiettivo decisamente importante,
e sarei entusiasta se il mio lavoro vi contribuisse,
ma riparare ai mali del mondo
non è l'unica cosa a cui valga la pena dedicarsi.
Lo sforzo di capire la mente e il cervello umani
sarebbe utile anche se non conducesse alla cura
di una singola malattia.
Quello che sarebbe ancora più eccitante
che capire i meccanismi fondamentali
alla base dell'esperienza umana,
è capire, in sostanza, chi siamo?
È questa, credo, la più grande ricerca scientifica
di tutti i tempi.
(Applausi)