CIBERNETICA & MEDICINA (3)
PARTE 2 (Ret-to First page)
5. Formazione del pensiero
Il pensiero è l’espressione diretta di ciò che si forma nel cervello e che influenza le sensazioni: in pratica è ciò che altera lo "stato di essere" di un individuo. Le sensazioni a loro volta sono state universalmente dichiarate non misurabili, pertanto sarebbe pressoché impossibile comprendere il meccanismo che ad esempio porta una persona ad esprimere rabbia. Nell’ipotesi che un determinato stato emozionale sia il prodotto elettrochimico dell’insieme di tutti i neuroni, le possibili variazioni ottenibili sarebbero pressoché infinite tra le quali comparirebbero la stessa rabbia, la gioia, la tristezza, ecc., insomma tutto ciò che costituisce la sfera emotiva di un soggetto. In effetti, si può ritenere che la sensazione sia realmente il frutto dello stato d’eccitazione biologica di tutti i neuroni di un soggetto che se attivati in un particolare modo, produrrebbero i segnali esterni di rabbia o di gioia ed il corrispondente stato di tensione psicologica interna interpretato nello stesso modo dal soggetto medesimo (in realtà egli comunica all’esterno la sua sensazione).
Figura 6, Elaborazione neurale
L’effetto è determinato dalle migliaia di terminazioni nervose che in funzione dello stato d’eccitazione di miliardi di neuroni, sono attivate e/o disattivate contemporaneamente. I vari muscoli così azionati rendono visibile lo stato interiore dell’individuo e rendono concreto il pensiero (e quindi i sentimenti del soggetto) in una rappresentazione esteriore. Il consumo d’energia biologica e la corrispondente produzione di tossine influenzano lo stato fisico del soggetto stesso riflettendosi ulteriormente sul suo stato interiore. Tutto questo comporta la nota diversità tra le manifestazioni di gioia, di rabbia o di fatica definita da una particolare situazione muscolare ma con un consumo d’energia biologica più o meno un equivalente. Sotto tale aspetto, anche la "risposta" dell’uomo diventa sempre più somigliante a quella di una macchina ed il concetto di "sensazione" è più comprensibile. Pertanto, in base di quanto detto, sarebbe teoricamente possibile "pesare" le sensazioni e dare loro un valore discreto.
Per completare l’indagine, si è voluto sperimentare tali ipotesi programmando un calcolatore non per funzionare come intelligenza artificiale ma al contrario, per simulare un cervello animale.
La cosiddetta intelligenza artificiale è il tentativo di rendere un calcolatore capace di compiere in via autonoma, scelte logiche ottimali basate sull’autoapprendimento e l’autocorrezione dei propri errori: ben lungi dall’interpretare il funzionamento di un cervello animale che dipende da un grandissimo numero di variabili psicologiche e biologiche interdipendenti cui le scelte sembrano spesso irrazionali ed imprevedibili!
A tal fine si è postulato che i neuroni assumano i seguenti stati:
Queste sono ipotesi confermate almeno in parte dalle osservazioni scientifiche (J. Singh, vedi nota bibliografica). Ora, supponendo di avere a disposizione un qualsiasi sensore, ad esempio una terminazione della retina, collegato al suo neurone accettore (neurone fornito di un particolare tipo di dendride, per le definizioni riferirsi ancora alla figura 1) e che questo sia connesso mediante il proprio assone ad almeno 100 altri dendridi secondo lo schema di figura 6. Supponendo ancora che un raggio di luce colpisca la retina, dal sensore partirà una debole corrente che attraverserà il dendride cui è connesso e raggiungerà il corpo del neurone accettore. Questo modificherà il suo stato interno ma non propagherà alcun segnale perché è la prima volta che si eccita. Se il raggio di luce è persistente allora, con un intervallo non minore di 10 millisecondi (ritmo biologico di trasmissione degli impulsi), partirà dal medesimo sensore un secondo impulso ma questa volta sarà propagato dal neurone accettore agli altri neuroni collegati al medesimo. Questi ultimi a loro volta non sono mai stati attivati, pertanto si dovrà attendere un terzo impulso affinché il segnale sia propagato anche da loro e così via.
Per quanto detto si potrebbe desumere che un singolo impulso alla fine metta in moto un grandissimo numero di neuroni. Non è così! Infatti, non tutti i dendridi eccitano il neurone; molti di loro sono inibitori ed è normale che un neurone disponga di dendridi eccitatori ed inibitori. Il risultato è che a fronte di un singolo impulso proveniente da un determinato sensore, possono attivarsi soltanto determinati neuroni. Questi produrranno una specifica sensazione ed un preciso atteggiamento distinguibile per razza e fortemente soggettivo secondo quanto è stato memorizzato nell’arco della vita vissuta fino a quel momento (e dall’esperienza ereditata) da un tipico individuo. Spesso si scoprono in queste differenze le "abitudini", la "maturazione", "l’esperienza" od altro. In realtà sono soltanto variazioni di percorso dovute al continuo ridimensionamento e ridisegno della catena neurale interessata da un certo stimolo o da più stimoli contemporanei e/o conseguenti.
Ogni volta che anche un minimo segnale perviene al cervello si formano nuove catene neurali. In altre parole si aggiungono esperienze e ricordi. Pertanto i percorsi sono mutabili nel tempo perché dipendono dagli incroci che si formano man mano che la vita di un soggetto si svolge. Da ciò si deduce che anche i pareri cambiano in funzione di questi percorsi!
E’ necessario evidenziare ancora una volta che in un individuo parte dei circuiti neurali sono inizializzati già dalla nascita. Tale fenomeno deriva da quelle alterazioni genetiche che produssero gli individui più robusti, fin dalle epoche più remote. Nel caso della retina è possibile individuare tale circostanza nel bambino che solo dopo pochi giorni dalla nascita sa proteggere i suoi occhi dalla luce accecante. Questo è necessario perché altrimenti egli rischierebbe di divenire immediatamente cieco anziché riuscire a fare una graduale esperienza con la luce. Gli istinti primordiali esistono per questo! Da sempre tutte le volte che un’aberrazione genetica produce individui più resistenti, questa è trasmessa per via ereditaria ad altri individui della stessa specie, della stessa razza, anche attraverso la struttura cerebrale. Ovviamente le trasformazioni avvengono in milioni di anni ma, dal primordiale essere monocellulare infine si è prodotto l’uomo coi suoi pregi e con i suoi difetti, con la sua "forma mentis". Ad esempio l’uomo risponde tuttora agli istinti sanguinari primordiali. Questi sono tenuti frenati (ma non inibiti) dalla mentalità sociale acquisita attraverso l’esperienza. Il suo istinto di base non è differente da quello degli altri animali anzi ne condiziona la sua sopravvivenza. Egli sottrae vitalità agli altri già quando è posto al seno di sua madre: questo è il primo dei percorsi atavici che si trovano scolpiti nel suo cervello.
Tutte queste considerazioni sono state trasformate in un programma adatto a far funzionare un computer per simulare il comportamento di un cervello animale. Ai fini di una maggiore comprensibilità è riportato in allegato un accenno alla realizzazione del progetto. Per riuscire nell’impresa fu generata una base dati contenente circa 100 neuroni, ciascuno dei quali fu "collegato" logicamente a circa 2000 dendridi in ingresso e ad almeno 100 assoni in uscita, più o meno come nella realtà. Tale implementazione richiese circa 10.000.000 di informazioni registrate e, date le scarse risorse elaborative disponibili, fu pressoché impossibile realizzare un maggior numero di neuroni logici! Il programma prevedeva collegamenti incrociati tra neurone e neurone (funzioni dendridi, sinapsi ed assoni) di tipo casuale in modo da simulare l’evoluzione di più specie e, tra queste, verificare se sussisteva il principio della selezione naturale di Darwin. I primi 20 neuroni furono dedicati ai sensori ed agli esecutori in modo da completare il circuito d’ingresso, d’elaborazione, di memorizzazione e l’eventuale attivazione di uno o più esecutori. Il programma fu dotato delle già dette caratteristiche di funzionamento del neurone, ovvero della capacità di registrare nella cella di memoria di ogni "soma" la prima attivazione ed il collegamento casuale con dendridi eccitatori o inibitori. Infine, durante le prove fu assegnato il "peso" che ciascun neurone forniva al concetto di "sensazione". Il risultato fu notevole perché si ottennero vari modelli dei quali alcuni considerabili "suicidi" mentre altri piuttosto "attaccabrighe"! La cosa più impressionante fu che un impulso generato da uno stimolo casuale, sollecitò una catena di neuroni che rimase permanente attivata (figura 7), cioè aveva raggiunto un percorso tale da evocare sé stesso (autoeccitazione)! Questo confermò l’ipotesi in merito alla pazzia od alle sindromi maniacali, o più semplicemente alla generazione di idee geniali, così spesso frequenti nell’uomo!
Il "cervello" elettronico così realizzato non ha molte applicazioni pratiche ma conferma le ipotesi su due cose veramente importanti:
C’è da ritenere che le "sensazioni" siano l’interpretazione in chiave umana degli stati elettrochimici dell’insieme di tutti i neuroni conviventi in un individuo.
Ad esempio, è noto che mettendo insieme una temperatura ambientale relativamente alta, un po’ di vento fresco ed umido ed il rumore delle onde, probabilmente si avrà la "sensazione" di essere in riva al mare. In realtà gli stimoli provenienti dall’ambiente raggiungono determinati sensori e questi "stuzzicano" alcuni neuroni i quali a loro volta producono determinate alterazioni biochimiche (senso di caldo o di freddo, gioia o tristezza, ecc.) nello stesso modo che si avrebbe sia in un ambiente artefatto, sia in un ambiente vero. Non si può distinguere la realtà da una simulazione se ambedue producono le medesime sensazioni ed anzi, le sensazioni possono essere stimolate artificialmente anche attraverso interventi psicologici.
Ciò rappresenta la conferma che il cervello non registra immagini ed i ricordi sono soltanto determinati percorsi neurali raggiungibili direttamente o riproducibili approssimativamente.
E’ in questi percorsi che si trovano i generatori dei pensieri. Supponendo che per qualche motivo un sensore qualsiasi inviasse uno stimolo ad una nuova catena di neuroni (l’ispirazione) e questa mettesse in moto un gruppo di sensori già utilizzati e che questi attivassero un nuovo percorso dal quale si arrivasse a definire un’altra sensazione. Si avrebbe così la concettualizzazione di una nuova idea, di un’invenzione (se fosse considerata positiva per la società) oppure potrebbe manifestarsi come l’inizio di un episodio maniacale (se negativo per il soggetto stesso o per la società) o, nella peggiore delle ipotesi, se l’impulso è negativo e si replichi all’infinito si ha la trasformazione della sensazione prodotta in "pazzia" con la fortissima tendenza a rafforzarsi (autoconferma)! In effetti, quando si somministrano calmanti per attenuare l’irascibilità dei pazienti o per ridurre la formazione di concause depressive, si agisce sulle catene neurali o con effetti bloccanti, al fine di provocare l’interruzione degli impulsi autoreplicanti, oppure per rallentarli in modo tale da renderli più o meno controllabili dal soggetto.
Figura 7, Circuito autostimolato
E’ importante notare che anche il lavoro svolto dallo psicologo ha una finalità analoga: egli cerca di raggiungere quei neuroni che generano determinate sensazioni per sovrapporvi nuovi collegamenti in modo da modificarne gli effetti finali. Ricostruire determinati ricordi significa attivare quei percorsi cui opera il cosiddetto "inconscio", cioè quel gruppo di neuroni che si autoalimenta e produce sensazioni di "fondo" sovrapposte a quelle vitali rappresentate anche dai ricordi correnti. Questi sono circuiti perennemente attivi ed il fenomeno è dimostrato dal fatto che togliendo l’alimentazione biologica al cervello gran parte dei ricordi, tranne gli istinti di base "precablati", sono persi all’istante. Esattamente come nei computer. Infine, c’è da ritenere che anche le forme più acute di pazzia non patologica possono essere rimosse, occorre però individuare in quale sistema di neuroni ha origine il "loop" di autoalimentazione (figura 7). Un tempo si eseguivano operazioni di "lobotomia" e di "elettroshock" nella speranza di estirpare quei i neuroni implicati ma, purtroppo per molti di quei pazienti, tali neuroni quasi mai erano concentrati nella stessa area del cervello! Il punto di partenza per l’eliminazione delle malattie d’origine psicologica dovrebbe essere ricercato nell’infanzia degli individui come indicò Sigmund Freud: è già qui che si formano le prime catene neurali negative. Queste poi, ad individuo adulto, potrebbero chiudersi con la possibilità di creare gravi danni all’individuo ed in qualche caso anche alla società.
Quindi, in molte persone psicologicamente precarie, è possibile raggiungere quelle catene anomale di neuroni soltanto attraverso le "strade" della fiducia e dell’affetto. In tal modo si dovrebbe riuscire a ricostruire quei percorsi tanto importanti nell’infanzia che a quel tempo con molta probabilità non sono mai stati realizzati.
L.R. (© ® 1998)
Accettore: particolare terminazione nervosa del neurone. E’ da considerarsi come il punto d’ingresso del segnale prodotto da un elemento sensoriale quale una papilla gustativa, la retina oculare, ecc.
Dendride: terminazione nervosa del neurone connessa con altri neuroni (assoni). Un singolo neurone può ricevere segnali anche da circa 100 dendridi che possono essere di tipo inibitore o eccitatore.
Assone: terminazione nervosa del neurone. E’ da considerarsi come il punto d’uscita dei segnali prodotti dal neurone. Gli assoni di un neurone possono collegare fino a circa 4000 dendridi appartenenti ad altri neuroni.
Sinapsi: caratteristica giunzione tra un assone ed un dendride, è in questo punto che si ha la trasformazione elettrochimica degli stimoli.
Soma: è il corpo centrale del neurone, in pratica è la cellula vivente. All’interno del soma si sviluppano i processi inibitori/eccitatori che rilevano gli stimoli e producono a loro volta i segnali diretti ad altri neuroni od a muscoli.
Loop: termine inglese cui, in informatica, si specifica un’azione che rigenera sé stessa all’infinito finché non interviene un elemento inibitorio esterno, oppure soddisfacendo una condizione interna.
Feedback: termine inglese cui in informatica s’indica la risultante di un’azione riportata indietro al fine di verificare la correttezza di quanto è stato eseguito e/o per innescare azioni successive.
Action: termine inglese con il quale si designa il comando trasmesso ad un muscolo da uno o più assoni esecutori, ciò comporta la contrazione del muscolo medesimo; al contrario, la cessazione dell’Action è definita Release (rilascio).
Base dati relazionale: in informatica è l’insieme di dati elementari organizzati in tabelle. Ciascun dato è indipendente dagli altri ed è recuperabile o modificabile conoscendone le coordinate di riga e colonna. Una base dati è di tipo "relazionale" quando l’identificazione di un dato può essere realizzata anche tramite relazioni logiche e booleane (if … then…else) in genere espresse con un linguaggio di tipo SQL (Structured Query Language: select … where …. like…) cui gli stessi dati possono essere utilizzati come parametri di ricerca.
Il programma in grado di materializzare le teorie esposte nella prima parte di questo studio, è stato realizzato nelle seguenti sezioni di software applicativo:
Sezione 1: Programma per la generazione dello schema cerebrale composto dai neuroni accettori (riferimento alla fig. 8, pallini piccoli sulla sinistra), dai soma neurali (pallini grandi all’interno dello schema) e dagli assoni colleganti gli attuatori (pallini piccoli sulla destra).
Sezione 2: Generazione della base dati di modello relazionale. Ciascuno degli elementi indicati sopra rappresenta una riga cui i campi indicano se è un accettore, se è un soma o se è un attuatore.
Sezione 3: Programma per il collegamento casuale degli elementi indicati sopra, esso tiene conto che i collegamenti tra gli accettori ed i soma e tra i soma e gli attuatori non devono superare il 20% del totale dei collegamenti. I dati calcolati, oltre ad essere utilizzati per disegnare sul video le linee di congiunzione (trateggiate nella figura 8), sono registrati nella base dati.
Sezione 4: Programma per l’accettazione di un valore numerico in ingresso, tentativo di associazione ad un accettore ed eventuale individuazione nella base dati dei collegamenti (già predefiniti nella sezione 3), disegno sul video di tali collegamenti, verifica dei medesimi se conclusi su un attuatore ed eventuale cambio del colore di quest’ultimo.
Sezione 5: Un ultimo programma, opzionale, per riportare lo schema cerebrale ai valori iniziali ogni 200 millisecondi. Questo programma simula le capacità reattive dei neuroni.
Nella fig. 8 è riportato il reticolo random realizzato dai programmi indicati sopra: è quanto compare sullo schermo del terminale video con tutti i programmi in esecuzione. Si può immaginare che un segnale proveniente da uno degli accettori si propaghi da neurone a neurone e, in qualche caso, raggiunga uno o più attuatori. Ciò è mostrato ancora nella figura 8, ove le poche righe più scure sono l’esempio di un circuito appena attivato. Questi circuiti possono interpretare qualsiasi funzione cerebrale attivata da uno stimolo ed il paragone si può fare con un forte raggio di luce che, diretto alla retina dell’occhio, costringe quest’ultimo a chiudere le palpebre. La sequenza potrebbe essere ancora quella evidenziata nella figura medesima.
Tutti i programmi sono scritti in linguaggio "C" onde pervenire alla massima velocità del personal computer utilizzato nelle prove. Quest’ultimo era un modello equipaggiato con un processore i486 da 60MHz.
I tempi di risposta d’ogni azione selezionata sono piuttosto lunghi in quanto il processore serializza le istruzioni, il cervello animale invece parallelizza le sequenze.
Ciò dimostra che la differente velocità di esecuzione tra un computer ed una qualsiasi attività cerebrale è pressappoco in rapporto N/Hz a favore del cervello (dove N è numero totale dei neuroni utilizzabili, Hz è la velocità elaborativa del computer espressa in cicli al secondo). Ovviamente l’elevata precisione del computer, teoricamente infinita, non è paragonabile a quella del cervello: è per questo motivo che nel testo è stata più volte evidenziata la forte differenza tra intelligenza artificiale ed elaborazione neurale (cfr. paragrafo 5).
Figura 8, Mappa del sistema neurale realizzato
(le linee tratteggiate rappresentano la mappatura degli "istinti")
*** FINE ***
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