Quando il cervello somiglia all’anima

“Come può la semplice materia generare la mente?”. La ricerca neuroscientifica su questo tema costituisce oggi un campo di ricerca aperto e suscita un diffuso interesse. Ma i molti libri, scritti da ottimi scienziati, che negli ultimi vent’anni hanno tentato di raccontare queste ricerche hanno spesso adottato lo schema sobrio e trionfale tipico del racconto divulgativo, che non riesce a renderne gli aspetti più profondi e controversi.

Phi. Un viaggio dal cervello all’anima del neuroscienziato e psichiatra Giulio Tononi (Codice edizioni, 35 euro, nella traduzione di Silvio Ferraresi e dello stesso Tononi) è un’eccezione: presentando il tema attraverso il racconto di un immaginario viaggio dantesco, il cui protagonista è Galileo Galilei, Tononi cerca una forma più adatta a render conto di un’indagine che oggi è solo in parte depositata in teorie sperimentalmente fondate, ma che pone apertamente questioni inseparabili da una dimensione filosofica e religiosa.

Il risultato non è un libro divulgativo, ma un romanzo filosofico che punta al cuore della nostra immagine del mondo. Un’opera complessa, e stilisticamente barocca, ma non per questo oscura – se solo si dipana il filo conduttore che l’attraversa.

Proviamo dunque a tracciare una mappa del libro, che è organizzato in tre parti. Nella prima parte, Evidenze. Esperimenti della natura, Galilei affronta il paradosso del rapporto tra coscienza e cervello. La coscienza genera tutta la nostra esperienza, “tutto ciò che per noi è reale”: in questo senso, come scrisse la poetessa Emily Dickinson, “il cervello è più grande del cielo”. Ma nello stesso tempo “ogni cervello non è che un’inezia nel vasto inventario dell’universo: una gelatina tremolante alloggiata in una tazza d’osso, una pagnotta coperta da un cappello, una misera spugna che un bicchiere di vino basta a ubriacare, e un pugno basta a farla a pezzi. Come può il cervello contenere il cielo?”.

Il personaggio Galilei scoprirà, osservando diversi casi di modificazioni e mutilazioni della coscienza dovute a lesioni del cervello, che da questo paradosso non si esce separando la coscienza dal cervello.

A seconda dello stato del cervello la coscienza può svanire in un corpo ancora vivo (brevemente, come nell’epilessia e nel sonno profondo; o stabilmente, nel coma); può permanere “imprigionata” in un uomo che non può più muoversi; si può frammentare, perdendo il controllo del movimento, la percezione visiva, la memoria; si può addirittura dividere in parti che non comunicano (nei casi di separazione degli emisferi cerebrali o di altri disturbi funzionali).

A guidare Galilei in queste prime scene dai toni cupi è Francis Crick, lo scopritore del dna e pioniere degli studi sui correlati neurali della coscienza: un materialista severo che convince Galilei del fatto che la coscienza dipende dal cervello, altrimenti non è nulla.

Crick dimostra a Galilei che ogni evidenza si contrappone al dualismo metafisico di mente e corpo sostenuto dal suo contemporaneo Cartesio, spingendolo a cercare una spiegazione alternativa a quella che chiamiamo anima.

Nella seconda parte del libro, Teoria. Esperimenti mentali, Galilei escogita una teoria della coscienza come risultato dell’integrazione dell’informazione effettuata dall’insieme dei neuroni. In questo difficile passaggio lo assiste un altro personaggio, Alan Turing, il primo teorico dell’intelligenza artificiale e dell’informatica.

Non è un caso: si tratta infatti di scoprire come un meccanismo fisico possa dar luogo alla coscienza, e il concetto di informazione risulta fondamentale.

In primo luogo, quindi, si tratta anche di capire in che cosa una semplice macchina capace di rilevare segnali dall’ambiente differisca dall’altrettanto materiale cervello umano.

L’idea, in breve, è questa: al contrario di un semplice meccanismo dotato di sensori, che seleziona uno tra due soli stati possibili (come fa pure un singolo neurone animale), il cervello umano, attraverso le numerosissime connessioni tra i neuroni (le sinapsi), è in grado di assumere un numero enorme di stati possibili.

Sappiamo che la riduzione delle connessioni attive – per cause fisiche o chimiche, naturali o indotte – riduce il contenuto della coscienza, o lo annulla. Così un meccanismo semplice e un cervello in cui saltino le connessioni sono ugualmente privi di coscienza.

Ecco dunque l’ipotesi fondamentale: la coscienza è informazione integrata.

Essa è dunque quantificabile, assumendo un grado maggiore al crescere di questa integrazione. Galilei-Tononi individua un criterio matematico per misurare l’integrazione dell’informazione in un sistema fisico, definendo così una nuova variabile naturale, come la massa e la carica elettrica, che chiama phi.

Questo approccio introduce un complesso sviluppo matematico. Proviamo a vedere intuitivamente in cosa consiste.

A ogni sensazione si potrà associare una data configurazione di stati di un determinato insieme di neuroni. L’esperienza soggettiva corrisponde perciò a una specifica struttura geometrica che si evolve con il variare di questi stati, “disegnata” dall’attività del cervello.

Sembra potersi realizzare un sogno matematizzante che molti filosofi moderni, come Leibniz e Spinoza, avevano formulato.

Di questo sogno, nella terza parte Implicazioni. Un universo di coscienza, Galilei affronta le tante conseguenze per la nostra visione del mondo, discutendone con il campione della visione naturalistica dell’uomo: “l’uomo con la barba” Charles Darwin.

Per valutare meglio questa discussione bisogna prima uscire dalla cornice narrativa, e interrogarci sulla ragione per cui Tononi – che è già autore di numerose pubblicazioni scientifiche e divulgative sulla sua teoria – abbia scelto di adottare questo modello di scrittura narrativa.

Prima di tutto si deve tener presente che non tutta la comunità scientifica riconosce legittimità scientifica al problema affrontato da Tononi. È posizione ampiamente condivisa che la coscienza emerga dal complesso delle interazioni tra determinati gruppi di neuroni per effetto di una condivisione “globale” delle informazioni, ed esiste già un modello teorico che molti considerano efficace a spiegare questo processo.

Si tratta della teoria dello spazio di lavoro globale, elaborata da diversi scienziati cognitivi e neuroscienziati come Bernard Baars e Jean-Pierre Changeux (un libro appena uscito che presenta i risultati di questo programma di ricerca è Coscienza e cervello di Stanislas Dehaene).

In generale questa teoria (di cui si danno molte varianti) muove dalla constatazione che moltissimi segnali corporei elaborati nel cervello producono reazioni motorie senza affiorare alla coscienza (pensiamo ai movimenti che compiamo senza pensare), mentre solo alcuni contenuti particolarmente complessi e rilevanti vengono collegati tra loro ed entrano in quello che si chiama uno “spazio di lavoro” globale in cui operiamo coscientemente (per analogia, possiamo pensare alla scrivania di un computer, dove le tante informazioni elaborate dal processore compaiono insieme sotto forma di icone o stringhe testo).

L’accesso cosciente a tutti questi contenuti si dà a condizioni ben precise (su cui si discute ancora): per esempio, deve occorrere l’attivazione simultanea di determinate aree cerebrali connesse, questa attivazione deve avere una determinata durata e infine deve risultare in una sincronizzazione del ritmo a cui i neuroni si attivano elettricamente (o, come si dice, “scaricano”). Quando si danno queste condizioni i processi cerebrali si manifestano alla coscienza come immagini mentali o frammenti di discorso: un volto, un numero di telefono, una sequenza di azioni da effettuare e così via.

In genere questi contenuti caratterizzano l’ambiente in cui ci muoviamo e la nostra interazione con esso. Il risultato della loro condivisione è una maggiore capacità di coordinamento e pianificazione dell’azione. Tutto questo ha un evidente scopo evolutivo, poiché permette una reazione flessibile di fronte a situazioni molto complesse. Come specie abbiamo dunque sviluppato questa capacità di accesso globale alle informazioni: e tanto basta a spiegare perché noi e altri animali dotati di un cervello abbastanza complesso ci troviamo a essere coscienti.

Tononi (insieme a molti altri) ritiene che questo approccio, per quanto valido, non spieghi abbastanza: non spiega, cioè, come mai dalla rete globale di interazioni neurali si produca l’esperienza soggettiva, cioè quel particolare fenomeno che si dà quando vediamo un’immagine e comprendiamo una frase. Insomma la teoria dello “spazio globale” di lavoro ci fa capire molto di come funziona il cervello negli stati coscienti, ma non ci spiega come mai emerga l‘“utente” che collega tra di loro i contenuti nell’esperienza di una vita interiore. Questo problema, noto tra gli addetti ai lavori come problema della coscienza fenomenica o problema difficile della coscienza, è stato già posto da molti filosofi e fisici in passato, ed è stato rilanciato in ambito neuroscientifico qualche decennio fa, dal premio Nobel Gerald Edelman, sotto la cui guida Tononi ha cominciato a occuparsene.

La controversia è oggi vivissima tra scienziati e filosofi, poiché coinvolge sia l’idea di ciò che in genere può essere oggetto di una spiegazione scientifica (o al contrario si trova al di fuori dell’ambito scientifico), sia diverse ipotesi sulle vie da seguire per trovare questa spiegazione scientifica.

Non sorprende dunque se la teoria di Tononi, che presenta l’unico modello esplicativo del tutto nuovo comparso in questo campo negli ultimi anni e si basa sull’ipotesi molto ambiziosa di introdurre una nuova grandezza naturale, sta dando luogo ad accese divisioni.

Così, recentemente l’ha abbracciata Christoph Koch, uno dei massimi neuroscienziati impegnati sul tema (ed ex collaboratore del già citato Crick), mentre la ritengono inconclusiva filosofi come John Searle e Ned Block, che pure sono tra i massimi sostenitori dell’esigenza di affrontare il problema della coscienza fenomenica su basi neurobiologiche.

A tutta questa situazione bisogna aggiungere un altro fatto: lo stesso Tononi, anche nelle pagine di questo libro, riconosce che la teoria della coscienza come informazione integrata è ancora incompiuta e bisognosa di riscontri empirici; negli ultimi anni ne ha presentato tre riformulazioni che testimoniano un intenso lavoro di elaborazione.

Ma piuttosto che tirarsi indietro, Tononi rilancia l’importanza di tentare la formulazione di una teoria. È per questo – non per un atto di superbia – che Tononi sceglie come protagonista del suo viaggio di apprendistato proprio Galilei. Galilei è infatti lo scienziato che, per delimitare il campo di indagine della scienza moderna, eliminò da essa la soggettività delle sensazioni. Ma è anche colui che fece ampio uso di esperimenti mentali e di dimostrazioni matematiche per interpretare i dati dei sensi, e proprio in questo trovò la chiave per la nuova scienza.

In effetti, nel secolo scorso, in mancanza di una teoria matematico-sperimentale, la riflessione sulla mente si è arricchita di numerosi esperimenti mentali: cervelli nella vasca, zombie, automi pensanti, pipistrelli di cui non comprendiamo il vissuto, affollano i tentativi di comprendere il nesso tra la coscienza e i suoi supporti materiali.

La felice intuizione di Tononi sta nel trasferire questa proliferazione di immagini nel suo racconto visionario, dove gli esperimenti mentali prendono forma concreta, e vengono discussi in accesi dialoghi con i filosofi che in passato sono stati gli iniziatori di questa indagine ancora aperta, formulando idee che le recenti neuroscienze permettono di ripensare: incontriamo così Giordano Bruno, Cartesio, Leibniz, Spinoza, Kant, James, Freud e molti altri.

La scelta di comporre un racconto per immagini, limitando a dei commenti in coda ai capitoli i propri interventi critici (pieni di “sembra” e “forse”) rispecchia dunque, in primo luogo, questa sproporzione tra l’immaginario filosofico-scientifico che popola la nostra cultura, e una scienza vera e propria che ancora non c’è.

Ma c’è di più. L’ambiziosa ispirazione dantesca di Phi emerge con forza nell’ultima parte del libro, dove si capisce come mai nel sottotitolo si parli di viaggio “dal cervello all’anima”. Qui Galilei, traendo le conseguenze dalla sua teoria, fa i conti con temi fondamentali dell’esperienza umana, esaminati in ottica neuroscientifica con una spiccata sensibilità psicologica e letteraria.

Così passiamo per l’Inferno della coscienza (la morte, la demenza, il dolore) e per il suo Purgatorio, cioè quegli stati in cui essa non è ancora perfetta come la conosciamo, ma è amputata (per varie menomazioni cerebrali), in via di evoluzione (negli altri animali), o in via di sviluppo (nel feto).

Finché non si giunge, nel Paradiso, alla piena “luce interiore” della coscienza, e ai modi in cui essa si può arricchire: con l’esplorazione psicologica e letteraria, con la creazione artistica, e infine con il sapere scientifico, fino a rendere concepibile la creazione di automi coscienti o la produzione controllata di nuovi, mai esperiti stati di coscienza.

In questo finale Tononi mette in gioco il bisogno di elaborare le basi di una nuova cultura che, ormai distante dall’orizzonte dantesco con la sua metafisica delle anime, riconosce nella coscienza la cosa più preziosa e unica che ciascuno di noi possiede, e al tempo stesso una proprietà mondana, soggetta ai mutamenti del corpo, manipolabile e caduca. I cortocircuiti morali, metafisici e religiosi sono evidenti, e Tononi li affronta con uno stile potente, ricco di simboli e allusioni come accade nei romanzi del modernismo.

Si compone così un itinerario di perdita delle certezze che chiama in causa i massimi sistemi di riferimento della cultura scientifica moderna, ma si conclude con un esito sorprendentemente antropocentrico: l’universo appare a Galilei come una vastità buia e insignificante, in cui spiccano i sistemi coscienti come “un telaio di luce infuocato”. Infine Galilei insiste sul valore assoluto e irriducibile della coscienza, che definisce la nostra identità: rifiuta un patto con il Diavolo, che gli propone di replicare la sua coscienza per procurargli una sorta di immortalità, e accetta di morire.

Chiudendo questo tour de force bisogna frenare l’immaginazione, ricordando che tutto ha inizio con un sogno di Galilei: non sappiamo ancora se quanto prevede la teoria rimarrà materia romanzesca, né se il viaggio della scienza e della tecnica prenderà la direzione indicata da Tononi.

Ma il libro – come i poemi scientifici dell’antichità e del medioevo a cui si ispira – ha il merito di guardare oltre quanto oggi si può stabilire con certezza, per sollevare un interrogativo, che, senza immaginare, non potrebbe toccarci: come ci sentiremo, cosa crederemo, cosa decideremo di fare, il giorno in cui il contenuto della nostra esperienza fosse perfettamente spiegato in base ai processi del cervello?