Trasmettere conoscenza nel cervello: gli scienziati ci provano

Un gruppo di ricercatori della Brown University ha scoperto un modo per trasmettere associazioni di idee nel cervello delle persone senza che queste ne siano consapevoli. Potrebbero aver aperto la strada verso il trasferimento della conoscenza nella mente attraverso la corteccia visiva: una tecnica che potrebbe rivelarsi utile per le attività educative e terapeutiche.

 

La tecnica DecNef

Gli scienziati della Brown University, insieme ai colleghi della giapponese Nagoya University, hanno studiato come una macchina per la risonanza magnetica possa trasmettere “conoscenza” a una persona attraverso la sua corteccia visiva. Davvero è possibile una cosa del genere? Sì, mandando segnali che cambiano il modello dell’attività cerebrale. Questo processo è chiamato Decoded Neurofeedback, abbreviato in DecNef.

La tecnica del neurofeedback è nata negli anni ’60, quando degli scienziati scoprirono che una persona può regolare il suo battito cardiaco o la sua temperatura corporea semplicemente pensandoci. Da quel momento in poi, i ricercatori si sono chiesti se il cervello possa regolare allo stesso modo altre funzioni del nostro organismo.

In quest’ultima ricerca, gli studiosi hanno fatto in modo che dei volontari, a loro insaputa, associassero delle strisce verticali bianche e nere con il colore rosso e delle strisce orizzontali bianche e nere con il colore verde. L’associazione è stata trasmessa in due aree specifiche del cervello, la V1 e la V2. Sono le aree della corteccia visiva che per prime elaborano le informazioni visuali provenienti dagli occhi. Prima d’ora, gli scienziati non avevano rilevato alcun tipo di apprendimento per associazione in quelle aree.

Lo studio è stato pubblicato su Current Biology.

L’esperimento e i risultati

Nello studio condotto da Takeo Watanabe, i 18 soggetti hanno appreso involontariamente come vedere il colore rosso osservando però delle immagini composte da strisce bianche e nere.

Ci sono voluti diversi giorni per compiere l’esperimento. Prima di tutto, i soggetti dovevano sottoporsi a una scansione cerebrale in modo da permettere al software di delineare la loro attività cerebrale. I ricercatori hanno misurato le reazioni dei soggetti che avvenivano nelle aree V1 e V2 del cervello mentre questi ultimi osservavano diverse combinazioni di colori tra rosso, verde e grigio insieme a dei motivi con strisce orizzontali e verticali.

Cerchi rossi, verdi e grigi con strisce orizzontali e verticali usati per l'esperimento

I dati così raccolti hanno permesso agli scienziati di creare uno “classificatore” che riusciva a distinguere tra verde e rosso e a riconoscere l’attività cerebrale che i volontari producevano in quelle parti del cervello nelle fasi successive dell’esperimento.

Poi sono passati al vero e proprio processo di neurofeedback, una sessione di addestramento durata 3 giorni: l’obiettivo era quello di rafforzare la connessione tra le strisce verticali e il colore rosso. Durante questa sessione, gli scienziati mostravano ai volontari delle strisce verticali e orizzontali bianche e nere e chiedevano loro di provare a regolare l’attività cerebrale. Dovevano cioè immaginare diversi modi per allargare il cerchio al cui interno erano presenti queste strisce verticali e orizzontali. Più riuscivano ad allargare il cerchio con le strisce e più venivano pagati.

In realtà, il cerchio con le strisce si allargava solo quando il classificatore rivelava che i partecipanti stavano pensando al colore rosso. Il bello è che gli scienziati non hanno mai chiesto loro di pensare a dei colori. Dei 18 volontari totali, 12 sono stati “addestrati” in modo che, dopo aver visto le strisce verticali, potevano produrre attività cerebrale nelle aree V1 e V2 simile a quella che producevano quando vedevano per davvero il colore rosso. Questi risultati sono stati ottenuti anche dai 3 ai 5 mesi dopo la sessione di addestramento.

Dopo l’esperimento, i ricercatori hanno chiesto ai partecipanti cosa stessero pensando nel momento in cui ottenevano i punteggi migliori. Ecco alcune risposte:

  • Ho immaginato una zebra.
  • Ho immaginato un incontro di ginnastica dove mi sono esibito bene.
  • Ho immaginato una situazione in cui mi sono comportato in modo violento.

Nessuno di loro ha parlato di colori. Strano e misterioso mondo quello del cervello, vero? A quanto pare, è stata scartata anche la possibilità che i partecipanti avessero avuto delle allucinazioni con il colore rosso. Il professor Watanabe ha spiegato che la loro esperienza è stata più simile alla sinestesia, ovvero una condizione in cui le persone percepiscono i colori osservando lettere e numeri.

Quali applicazioni per il futuro?

Questo è il primo studio chiaro che dimostra che la V1 e la V2 sono capaci di creare apprendimento associativo“, ha detto il professor Takeo Watanabe. Ma come potrà dimostrarsi utile questa scoperta scientifica? Watanabe sostiene che non vede di trovare un modo per adottare la tecnica DecNef per creare associazioni in altre zone del cervello a scopi pedagogici e terapeutici.

Le funzioni del nostro cervello sono in gran parte basate sul processo associativo, quindi l’associazione è estremamente importante. Ora sappiamo che questa tecnologia può essere applicata per indurre l’apprendimento associativo“, ha affermato.

In particolare, con i dovuti accorgimenti, questa tecnica potrà essere usata per trattare disturbi neurologici e psichiatrici, come la depressione o l’autismo. Ad esempio, nel caso della depressione un punteggio alto durante il test significherebbe un basso livello di depressione. Nel caso dell’autismo, invece, la terapia potrebbe aiutare le persone a disattivare le aree del cervello associate ai sintomi del disturbo. Per ora queste sono solo teorie: ci vorranno altri studi, ma potrebbe essere una buona strada per scoprire trattamenti davvero efficaci.

Se vogliamo spingerci ancora più oltre, possiamo immaginare un futuro in cui sarà possibile trasmettere la conoscenza direttamente nel cervello. Magari inventeremo un modo per supportare lo studio, per aiutare i giovani che hanno difficoltà nell’apprendimento e tenere la mente sempre allenata.

Da un altro punto di vista può sembrare invece qualcosa di più inquietante. Non voglio entrare nei dettagli di una visione pessimistica e distorta del futuro, ma qualcuno potrebbe dirmi che tecniche simili potranno essere usate anche per scopi crudeli: per minacciare, per torturare o per installare falsi ricordi o false visioni. Certo, la tecnologia può fare del bene come può fare del male: dipende dall’uso che ne facciamo e questo discorso vale sempre, in tutti i casi.

Questo studio mi ha ricordato quello condotto un paio di anni fa dal MIT (Massachusetts Institute of Technology) che consisteva nel manipolare le cellule del cervello per cambiare i ricordi. Non tutti i ricordi sono felici. Le persone che hanno subìto dei traumi hanno dei ricordi associati a questi che producono malessere. Eliminare questi ricordi negativi permetterà loro di vivere una vita più serena.

Ma c’è ancora molto strada da fare. Il cervello è un organo complesso di cui conosciamo ancora poche cose. Magari con questi esperimenti riusciremo a scoprire altri aspetti della nostro cervello che ci consentiranno di trattare disturbi neurologici, potenziare le nostre capacità mentali e ampliare le nostre conoscenze.

Per ora la tecnica messa a punto dal professor Watanabe e la sua squadra ci permette di vedere un colore piuttosto che un’immagine. Ma in futuro potrebbe farci vedere altre sfumature di questo mondo che prima, a causa del nostro atteggiamento o di una malattia, non avremmo mai potuto notare.

Fonti:
Daily Mail
STAT News


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