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)