GIUSEPPE PERRELLA
ILLUSTRA LA TEORIA DI GERALD EDELMAN
(OTTAVA PARTE)
La struttura neurale dei concetti e i molteplici ruoli della memoria sono alla base dei livelli di integrazione più elevati, che giungono fino ai processi della coscienza umana.
Ma ora, prima di andare oltre nell’illustrare la teoria, proviamo a ricapitolare gli elementi principali fin qui esposti e ad approfondire alcuni aspetti del funzionamento del cervello secondo il profilo tracciato.
Il sistema nervoso di tutti gli animali si sviluppa e funziona mediante processi di selezione darwiniana di neuroni, sinapsi e circuiti, che si possono riportare a due distinti eventi biologici: la selezione durante lo sviluppo e la selezione per effetto dell’esperienza. L’organizzazione funzionale su base topologica dei sistemi nervosi più evoluti, massimamente espressa nel cervello umano, ha un elemento di importanza cruciale nel rientro, ossia lo scambio sincronico di segnali fra aree strutturate come mappe. Tale reciproco invio di informazioni in tempo reale, oltre che fra grandi strutture come il talamo e la corteccia, avviene fra aree contigue associate in serie, come quelle corticali, realizzando, momento per momento, integrazioni e sintesi di sotto-processi con la genesi di funzioni interamente nuove.
Questo funzionamento è intrinsecamente capace di generare distinzioni per categorie, in relazione a risposte a stimoli esterni e interni, in un modo che può essere esemplificato facendo riferimento all’unità minima in grado di categorizzare, ossia la coppia di classificazione. Questo piccolo sistema ideale è composto da due mappe, ciascuna delle quali riceve segnali indipendentemente. Ad esempio, immaginiamo una mappa visiva (MV) cromatica (c) ed una gustativa (MG) che ricevono stimoli da potenziali cibi: dopo un certo periodo di tempo, si rafforzano alcune combinazioni attive di neuroni all’interno di ciascuna mappa ed alcune connessioni di rientro a scapito di altre meno attive. In tal modo si può selezionare una specifica coppia (MVc1-MG1) che risponde, ad esempio, al bianco-dolce dello zucchero, creando un abbozzo di classificazione percettiva. Se la connessione fra due mappe con ruoli funzionali diversi è di tipo topografico, ossia la loro posizione topologica nel sistema nervoso riflette la disposizione spaziale dei recettori che, a loro volta, riproducono la collocazione nel modo esterno, le due mappe possono correlare eventi o caratteri presenti in preciso punto dello spazio circostante, creando una sintesi spazio-temporale che non ha bisogno dell’intervento di centri supervisori.
La descrizione dell’insieme ideale costituito dalla coppia di classificazione ha, naturalmente, solo lo scopo di facilitare la spiegazione di un funzionamento che, nella realtà, avviene mediante il collegamento simultaneo di tutte le aree attive nelle specifiche condizioni di quel dato momento.
Un altro elemento da aver presente in ogni
applicazione dei principi della TSGN è che le risposte ai segnali interni ed
esterni non avvengono in maniera fissa e stereotipa, ma sono caratterizzate da
spettri di gruppi neuronici, ciascuno dei quali costituisce un repertorio da selezionare. Infatti, il rapporto
fra segnale e risposta è parzialmente degenerato,
come nel codice genetico e nella risposta anticorpale, creando una variazione
cruciale per la selezione. Possiamo rappresentare questo concetto aggiungendo all’esempio
della risposta percettiva allo zucchero, la variazione dei gruppi neuronici (g) all’interno di ciascuna mappa,
secondo uno spettro (g1, g2,
g3, g4, … , gn); in tal modo potremo avere in momenti
diversi combinazioni diverse: MVc1/g3-MG1/g7, MVc1/g9-MG1/g2,
…, MVc1/gn-MG1/gn.
La selezione dei gruppi neuronici all’interno delle mappe e la selezione delle connessioni fra mappe, fa sì che si producano nuovi segnali che, successivamente, possono rientrare nelle mappe, ossia ridistribuirsi, insieme con i segnali provenienti dal modo esterno. In proposito, Edelman afferma: “Questa proprietà del rientro consente ciò che ho definito sintesi ricorsiva: quel che accade non è soltanto che gli eventi si correlano topograficamente su diverse mappe senza un supervisore, ma anche che nel tempo emergono nuove proprietà selettive, attraverso rientri successivi e ricorsivi delle mappe. Abbiamo simulato su calcolatore questa proprietà mediante il modello della integrazione corticale rientrante, ICR (per una descrizione più minuziosa si veda Il presente ricordato[1]). Questo modello della corteccia cerebrale riesce a correlare l’attività di molte mappe diverse mediante il rientro e reagisce a stimoli visivi complessi in maniera coordinata”[2].
Abbiamo poi visto che, secondo la TSGN, la categorizzazione percettiva è realizzata da ciascuna specie animale secondo i propri valori biologici, rappresentati prevalentemente dall’attività di alcuni sistemi troncoencefalici e limbici, grazie all’interazione dei sistemi sensoriali e motori realizzati dai mappaggi globali.
Per mappa globale si intende un insieme costituito dall’interazione di numerose mappe locali connesse da rientro con circuiti e sistemi, come quelli dell’ippocampo, dei nuclei della base e del cervelletto, non organizzati in mappe e in grado di creare cicli di collegamento fra eventi selettivi locali e comportamento motorio dell’animale. Personalmente ho definito la mappa globale concepita da Edelman come la base morfo-funzionale di un ciclo dinamico che pone costantemente in rapporto il prodotto delle operazioni di singole aree specializzate con l’attività complessiva del sistema nervoso centrale.
In ogni caso, secondo la TSGN, un mappaggio globale ha come prima funzione il campionamento associativo del mondo dei segnali con il movimento e l’attenzione, e poi realizza la categorizzazione coerente di questi segnali mediante il rientro e la sincronizzazione dei gruppi neuronici.
Abbiamo poi approfondito il ruolo dei sistemi di valore, ossia di insiemi di neuroni appartenenti a strutture del tronco encefalico e del sistema limbico in grado di segnalare, mediante proiezioni diffuse a gran parte dell’encefalo, condizioni, stati ed eventi rilevanti in rapporto alla sopravvivenza dell’organismo e della specie. I cicli dinamici costituiti dall’attività delle mappe globali consentono a questi sistemi di esercitare due azioni fondamentali: 1) trasmissione di segnali globali ad eventi selettivi locali; 2) influenza della selezione naturale sui rapidi eventi selettivi somatici.
Mediante tali azioni, i sistemi di valore impongono dei vincoli che limitano i domini di appartenenza delle categorie.
Seguendo la teoria, possiamo affermare che il cervello crea mappe delle proprie attività o, meglio, delle attività compiute da tutto l’encefalo, tronco encefalico e cervelletto compresi, con la stessa modalità con la quale crea mappe percettive del mondo. Se questo è vero, i processi che creano “mappe di mappe” realizzano una sorta di generalizzazione per categorie di mappe, ossia per schemi di attività. Queste deduzioni aiutano a comprendere come potrebbero essere memorizzati i processi che gestiscono il comportamento. Possiamo immaginare, ad esempio, che si formino mappe di ordine superiore nella corteccia prefrontale, parietale e temporale, che codificano i processi (mappaggi globali) che consentono ad un animale di avanzare, retrocedere, arrampicarsi, aggrapparsi, afferrare, saltare, fuggire, abbracciare, sdraiarsi, accoccolarsi, e così via. Tali “mappe di mappe” si realizzerebbero grazie all’estrazione (che qui equivale ad astrazione) di alcune caratteristiche salienti dei mappaggi globali. A tale riguardo Edelman afferma: “Per esempio, per registrare il movimento in avanti, il sistema nervoso di un gatto potrebbe registrare le proprie attività come «cervelletto e gangli della base attivi nella configurazione a, gruppi neuronali delle regioni premotorie e motorie impegnate nella configurazione b e sottomodalità visive x, y e z simultaneamente attive». […] Verosimilmente, sono le mappe corticali di ordine superiore nelle aree prefrontali, parietali e temporali a realizzare questa costruzione, che potrebbe corrispondere a un «universale», a un concetto di movimento in avanti”[3].
[continua]
Il
testo, ripartito in parti pubblicate settimanalmente, è una sintesi della
trascrizione della registrazione della relazione del professor Perrella che è
autore anche delle note, salvo dove è diversamente specificato. Il professor
Rossi ha provveduto ai tagli necessari a rendere il testo più snello ed adatto
alla lettura da parte di studenti e studiosi non specialisti.
[Tipologia del testo: RELAZIONE ORALE
TRASCRITTA]
[1] Edelman rimanda al suo volume The Remembered Present. A Biological Theory of
Consciousness. Basic Books, New York 1989 (traduzione
italiana: Gerald M. Edelman, Il presente
ricordato. Una teoria biologica della coscienza, Rizzoli, Milano 1991).
[2] Gerald M. Edelman, Sulla Materia della Mente, p. 141,
Adelphi, Milano 1993 (traduzione italiana di Bright Air, Brilliant Fire – On the Matter of the Mind. Basic
Books, New York 1992).
[3] Gerald M. Edelman, Più
grande del cielo. Lo straordinario dono fenomenico della coscienza, p. 42,
Einaudi, Torino 2004.