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Come leggere il pensiero, secondo le neuroscienze


Di Federica Sgorbissa*

Lo stato dell’arte delle ricerche su decodifica del pensiero e telepatia
Nel 1995, in Strange days, Kathryn Bigelow immaginava un futuro in cui memorie e pensieri possono essere registrati, venduti e comprati come fossero dei video. Nel film uno stralunato Ralph Fiennes interpreta Lenny Nero, una sorta di “spacciatore di ricordi” che sviluppa una dipendenza dal suo stesso “prodotto”.





 Un racconto simile l’aveva girato qualche anno prima Wim Wenders in Fino alla fine del mondo, dove Henry, interpretato da Max Von Sydow, è uno scienziato che resta intrappolato nelle sue ricerche, vittima, al pari di Lenny, del consumo compulsivo dei sogni altrui. Curiosamente, entrambi i film sono ambientati alla fine del 1999, con una differenza sostanziale: Strange days si spinge un po’ più avanti nell’immaginazione tecnologica e così, mentre Henry si limita a vedere i sogni su uno schermo, come fossero film, Lenny non solo può archiviare le esperienze in una sorta di minidisc, ma rivive queste registrazioni direttamente nel proprio cervello grazie allo SQUID, una specie di Playstation per ricordi.
Nonostante la visionarietà di Bigelow e Wenders, il capodanno del 2000 è passato senza la nascita di nessuna tecnologia simile. A distanza di vent’anni, tuttavia, si stanno effettivamente ottenendo grandi avanzamenti nel campo della decodifica di sogni e pensieri e, almeno parzialmente, della trasmissione brain-to-brain. Fra gli scienziati più attivi e ottimisti c’è Moran Cerf, professore della Kellogg School of Management della Northwestern University, imprenditore high-tech e consulente scientifico di Hollywood (oltre che ex-hacker). “Con l’elettroencefalografia oggi si possono avere decodifiche anche molto precise, usando dispositivi indossabili e non invasivi”, dice Cerf a il Tascabile.
Quando parliamo di decodifica del pensiero, intendiamo che è possibile usare la semplice informazione sull’attivazione dei neuroni nelle varie zone del cervello per “capire” a cosa sta pensando in quel preciso momento la persona. La macchina può comunicarcelo attraverso concetti (parole, testo scritto…) o pescando da un archivio di immagini per tentare di riprodurre l’oggetto del pensiero.
Negli ultimi anni si stanno ottenendo grandi avanzamenti nel campo della decodifica di sogni e pensieri e, almeno parzialmente, della trasmissione brain-to-brain.
“Il problema sono i costi”, puntualizza. ”I macchinari più sofisticati con tanti elettrodi costano diverse centinaia di migliaia di dollari e solo pochi laboratori li possiedono. Dobbiamo tuttavia essere pronti all’entrata di questa nuova tecnologia nella nostra vita quotidiana”.
Il futuro è in effetti pieno di promesse, tenuto anche conto che il grosso degli avanzamenti nel campo sono avvenuti in meno di dieci anni. “Nel 2010”, spiega Cerf, “sono stato frainteso da un giornalista della BBC che ha scritto che gli avevo detto che già allora eravamo in grado registrare pensieri e sogni e proiettarli su uno schermo. La notizia ha fatto il giro del mondo in un attimo, è mi ha creato qualche imbarazzo, perché non era affatto vero. Non avevo mai detto una cosa del genere”.
“Era una possibilità sì, ma piuttosto remota in quel momento”, spiega oggi. “Eppure solo qualche anno dopo due gruppi diversi lo hanno fatto davvero”. Cerf si riferisce a due lavori che hanno segnato una svolta decisiva nel campo. Il primo, pubblicato su Current Biology, è del 2011. A guardarle, le immagini prodotte dal team dell’Università di Berkeley responsabile del paper sembrano davvero oniriche: una serie di clip di persone che parlano, scene da documentari e video musicali, filmati di aerei in volo e frame dei videogame. In realtà non sono letture di sogni e nemmeno ricordi: sono la ricostruzione di quanto i soggetti osservavano nelle sessioni sperimentali, mentre la loro attività cerebrale veniva registrata con la risonanza magnetica. Detto in altre parole: i soggetti guardavano dei video, ma la macchina no. La macchina “osservava” solo l’attivazione delle aree visive degli spettatori, e da quella costruiva un nuovo filmato che poi, confrontato con quello originale, gli assomigliava molto.
Il secondo lavoro citato è invece una ricerca giapponese del 2013. Pubblicato su Science, ha restituito una visualizzazione dei sogni di alcuni individui, ossia un rendering per immagini – come se potessimo guardare la bozza di un filmato di quanto la persona sta sognando – che aveva molti punti in comune con i racconti fatti dalle persone al risveglio.
Cerf spiega a grandi linee come funziona la metodologia generale per decodificare pensieri, sogni e ricordi. Si possono usare essenzialmente tre metodi per registrare il segnale: l’elettroencefalografia (EEG), con elettrodi posti sullo scalpo che rilevano l’attività elettrica sottostante, la risonanza magnetica funzionale che monitora l’alterazione di campi magnetici legata all’attività cerebrale e la registrazione intracranica su singoli neuroni, che fa lo stesso dell’EEG ma con maggiore precisione e all’interno del cranio. Le prime due sono non-invasive, cioè si avvalgono di supporti esterni alla testa. “La terza tecnica, quella che uso io, è la più precisa ma è estremamente invasiva e si applica solo alle persone in procinto di essere operate al cervello”. In questi casi l’inserimento di elettrodi direttamente nella corteccia ha addirittura funzioni protettive per i pazienti. Nei giorni prima dell’intervento si procede infatti a mappare la posizione esatta delle funzioni cognitive più importanti, così da essere sicuri di non danneggiarle durante l’operazione. In quei momenti tipicamente si possono effettuare anche registrazioni utili per la ricerca.
L’altra grande differenza di impostazione, continua Cerf, è nella zona del cervello che si prendono in considerazione. “Se intendiamo i pensieri come immagini, allora andremo a mettere gli elettrodi nella zona occipitale del cranio, dove stanno le aree visive. In questo modo si riesce a sapere cosa il soggetto sta vedendo, immaginando, o sognando nel senso visivo più stretto”.
Possiamo scoprire per esempio che il soggetto sta pensando a ”una donna con un vestito rosso che sta in piedi”. Non sappiamo però nulla di chi sia questa donna. Gli studi di Cerf invece si focalizzano sul significato dei pensieri. “Usiamo elettrodi nella parte centrale del cervello e decodifichiamo il contenuto semantico di pensieri e ricordi”. Con questo approccio si può dunque sapere se effettivamente il soggetto sta pensando alla madre (o al padre, ai figli…), ma non sappiamo se questa sta indossando un vestito rosso o blu, se sta in piedi o seduta, ecc. “L’ideale nel futuro sarà fare una sintesi di questi due approcci”.
“Nella procedura c’è una parte iniziale molto lunga e pure un po’ noiosa”, continua Cerf. “In realtà i nostri soggetti sono contenti di partecipare agli esperimenti, perché comunque prima di un’operazione passano tanto tempo con gli elettrodi in testa e non possono muoversi dal letto. Per cui parlare con noi è un bel diversivo”.
Per decodificare pensieri, sogni e ricordi si possono usare essenzialmente tre metodi: l’elettroencefalografia, la risonanza magnetica funzionale e la registrazione intracranica su singoli neuroni.
“Si fanno vedere al paziente migliaia di immagini e si registra l’attività cerebrale corrispondente. Gli algoritmi imparano ad associare un’attività elettrica tipica agli stimoli. Tante più volte vengono presentati, tanto più alta sarà la risoluzione che avremo nella decodifica”. La macchina così costruisce una sorta di alfabeto che verrà poi richiamato nella fase di ricostruzione dei pensieri.
Le aspettative sugli sviluppi futuri di queste tecnologie sono tante, forse però nei prossimi anni il “tasso di novità” potrebbe rallentare un po’. “Ora come ora, dopo un periodo di grandi avanzamenti che hanno suscitato molto entusiasmo, siamo una fase di piccoli passi, mirati soprattutto a migliorare gli aspetti tecnici, per ottenere registrazioni migliori, meno invasive, meno costose”, ammette Cerf.
Torniamo a Strange Days. Lo SQUID di Lenny Reno decodificava e registrava le esperienze soggettive, come la tecnologia descritta da Cerf, ma poi le trasmetteva anche direttamente al cervello dei fruitori. Questo oggi sembra ancora un obiettivo piuttosto lontano: la comunicazione  machine-to-brain e brain-to-brain è ancora tutti gli effetti di un campo decisamente pionieristico.
“Leggere il pensiero è la parte facile”, spiega a il Tascabile Andrea Stocco, professore dell’Università di Washington, a Seattle, dove è co-direttore del Cognition and Cortical Dynamics Laboratory. “È inserire segnali nel cervello che è complicato”. Il lavoro di Stocco si focalizza proprio sulla trasmissione brain-to-brain. Di recente con il suo team ha fatto giocare tre persone, distanti fra loro e collegate solo attraverso i cervelli, a una sorta di Tetris partecipativo telepatico (trovate il paper su Scientific Reports).
Ci sono innanzitutto limiti tecnologici. “Dico sempre ai miei studenti che è come se dovessimo fare neurochirurgia con una pietra molto affilata: in certi casi lo puoi fare, però non è la situazione ideale”, spiega Stocco. “EEG e risonanza magnetica si sono molto evolute nel corso degli anni, ma le tecniche di stimolazione non invasive, come quella magnetica, sono rimaste agli anni Ottanta”. La stimolazione magnetica transcranica è una metodologia per alterare l’attività in zone specifiche della corteccia, ponendo potenti magneti sullo scalpo. Può venire usata anche a scopi terapeutici, ed è rimasta essenzialmente la stessa da quando è stata inventata. E difficilmente si vedranno grossi cambiamenti in futuro: “ci saranno sì e no una dozzina di laboratori che la usano per studi sulla trasmissione del pensiero, e non è una massa critica sufficiente a far evolvere il campo”.
Le difficoltà non finiscono qui: “quando lavori all’inverso, devi sapere cosa succede nel momento in cui stimoli una parte del cervello. Spesso le conseguenze sono strane. Mandi il segnale in un punto e regioni completamente diverse da quelle che ti aspetti cominciano ad attivarsi”. “Per questo”, commenta, “è importantissimo avere dei modelli solidi, detti forward, ad avanzamento, che prevedano la reazione alla stimolazione”.
“Una cosa che mi ha sempre stupito è che osservando l’attività del cervello in molti casi è estremamente semplice capire che tipo di esperienza sta provando il soggetto. Se per esempio gli toccano il braccio, la parte di corteccia corrispondente all’esperienza tattile si accende. Se però stimoli elettricamente quella stessa area, non succede niente, ci abbiamo provato per anni”.  Questo accade perché la sensazione fisica soggettiva è qualcosa che dipende anche dall’integrazione con tante altre aree che vengono stimolate nella stesso momento. Nonostante i limiti, Stocco è riuscito a ottenere risultati incoraggianti, uno dei più recenti è proprio la partita a Tetris telepatico citata sopra.
Anche nella trasmissione brain-to-brain la fase di training è cruciale. La prima parte del processo è identica a quella già descritta per la decodifica, perché anche qui serve che la macchina che impari a comprendere quello che il soggetto “trasmettitore” sta pensando.
È nella fase successiva che si evidenziano le peculiarità del processo di trasmissione. La macchina trasforma quanto decodificato in un segnale che viene inviato al cervello del ricevente con la stimolazione magnetica. L’alterazione dell’attività elettrica della corteccia provoca delle percezioni nel ricevente, la cui natura dipende dalla zona stimolata. È il soggetto stesso a imparare a interpretare il significato di queste percezioni illusorie. “È  una specie di codice Morse”, precisa Stocco. In genere il segnale viene inviato alle aree visive, per cui il risultato è un’immagine illusoria. Per dare un’idea, assomiglia un po’ un po’ ai cosiddetti fosfeni che appaiono a chi soffre di emicrania con aura. “In tutto e per tutto sono delle allucinazioni visive: è il cervello che cerca di dare un senso a degli impulsi che sono assolutamente diversi da quelli che vengono dagli occhi. Ognuno vede cose diverse: sfere galleggianti, forme geometriche. Io vedo delle linee per esempio “.
Negli esperimenti del Tetris telepatico una persona controllava con il pensiero la posizione e l’orientamento di un tassello, basandosi sul feedback di altri due partecipanti anche questo inviato direttamente via-cervello. “Abbiamo immaginato questo scenario realistico dove una persona deve fare un sondaggio tra gli altri partecipanti per decidere se deve girare o no un pezzo del Tetris. Mentre il gioco si svolgeva i due che non avevano il controllo del pezzo vedevano il gioco in diretta e potevano mandare segnali dicendo ‘no, no, devi girare…’, ‘resta esattamente così’ e via dicendo”. L’accuratezza nel posizionare il tassello in ciascuna sessione superava l’80%.
Le applicazione commerciali saranno pervasive: dall’industria del gaming o dello spettacolo, fino all’ambito medico.
Con la stimolazione magnetica si può agire anche su altre parti del cervello, con risultati molto diversi. Stimolando la corteccia motoria per esempio si può letteralmente prendere il controllo del corpo di qualcuno senza che questa persona possa farci niente.
“La prima volta che abbiamo fatto l’esperimento sapevamo esattamente la zona che corrisponde a ciascuna delle quattro dita, quindi volendo qualcuno poteva farmi suonare il piano a mia insaputa”, spiega Stocco che come si sarà capito spesso fa da cavia per i suoi stessi esperimenti. “Prova e riprova, calibra e ricalibra, alla fine c’era questa cuffia da nuoto con marcate esattamente le posizioni per ciascuna delle mie quattro dita”, scherza. “Si tratta di centinaia di ore spese in training per avere questa precisione”.
C’è un aspetto paradossale di tutta questa tecnologia, ed è Stocco stesso ad ammetterlo. Noi possediamo già in maniera “naturale” la capacità di leggere i pensieri degli altri: “è il linguaggio, non solo quello parlato, ma anche tutto quello che veicoliamo attraverso espressioni, posture e tutta la componente non verbale della comunicazione”. A questo serve il linguaggio: comprendere pensieri, emozioni e intenzioni altrui e trasmettere le nostre, a distanza, a chi ci sta davanti, e in un certo senso, quindi, tutta questa tecnologia sta facendo il giro per tornare la punto di partenza. Naturalmente con il linguaggio possiamo mentire, nascondere i nostri veri pensieri. Mentre la tecnologia, per esempio, può essere utilizzata per aggirare le bugie.
I risvolti etici non saranno banali, c’è da aspettarsi che questo sia uno dei grandi temi di dibattito pubblico nei prossimi anni, se queste tecnologie continueranno a svilupparsi. “Per questo è importante comunicare con il pubblico, farle conoscere”, mi dice Cerf. Ci sono tanti modi in cui questi dispositivi di lettura della mente potranno venir utilizzati: “le applicazione commerciali saranno pervasive. Immaginiamo cosa può fare l’industria del gaming o dello spettacolo. Ma pensiamo anche in ambito medico: sarà possibile non solo prevedere alcune malattie neurologiche con diagnosi precoci – alterazioni del pensiero possono essere una spia d’allarme molto importante, ma a volte non si riescono a rilevare coi metodi tradizionali –, ma anche aiutare le persone impossibilitate , in coma, con paralisi estese, ma anche semplicemente sotto shock, a essere capiti dall’esterno”.

* Laureata in psicologia sperimentale e ha un dottorato in scienze cognitive. Ha diretto la rivista online OggiScienza. È giornalista scientifica freelance e scrive principalmente per le riviste Mente e Cervello e Le Scienze (L’Espresso).

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