INTRODUZIONE ALL’ARTICOLO “APPUNTAMENTO A DOMANI”

VERSO UNA TEORIA DELLA MENTE

Questo articolo può servire ad orientare meglio in una prospettiva più ampia certi interessi  e certi discorsi che si stanno sviluppando nel nostro ambiente e che potrebbero trovarvi impreparati in occasione di lezioni, discussioni, dibattiti, eccetera. In ogni caso, si  tratta di un testo utile per capire certi riferimenti, accenni, eccetera, che potrebbero venir fuori nella lezioni accademiche o nei seminari clinici, oppure  negli scambi di opinioni con i trainee di altro orientamento.   

C’è infatti un gruppo di colleghi e studiosi di svariata estrazione che si è proposto di occuparsi di “scienza cognitiva”. Traduzione forse un po’ troppo esuberante del termine cognitive science. Un’espressione meno ambiziosa potrebbe essere quella di cognitivismo scientifico, cioè la ricerca di alcuni prolegomeni di un cognitivismo futuro che vorrà presentarsi come scienza.

In ogni caso, questi colleghi cercano di capire e di studiare come sia possibile individuare il meccanismo di funzionamento della mente umana e vedere quali caratteristiche può assumere in alcune situazioni psicopatologiche difficili e complicate, come ad esempio i disturbi ossessivo-coatti, alcune psicosi, i disturbi di personalità, ecc.

La prospettiva è naturalmente molto affascinante. Si tratta nientemeno di dotare il cognitivismo clinico di elementi il più possibile scientifici, promovendo interazioni e sinergie fra lo studio dei disturbi psichici e  settori di ricerca, come, ad esempio,  la psicologia del pensiero o la teoria della mente,  che  nell’ultimo decennio hanno goduto di una forte centralità all’interno dello studio scientifico della mente.

L’ambito generale di studio e di ricerca in cui  questi colleghi si sono avventurati  è però molto vasto. Diverse sono infatti le posizioni che han­no in comune l’impegno di studiare e cercare di capire come funzionano i sistemi complessi - in particolare i sistemi complessi adattativi, di cui la mente umana è un paradigmatico esempio. Tali impostazioni, molto diverse tra loro, fanno capo a quella che oggi viene chiamata la scienza della complessità (meno ambiziosamente, le teorie della complessità)  Si tratta, infatti,  di varie teorie che cercano di spiegare la complessità dei sistemi in generale, e in particolare la complessità del sistema mentale umano.

L’articolo che ho scritto un paio d’anni fa tratta delle varie posizioni teoriche  e filosofiche riguardo quest’argomento. È un articolo discorsivo che, pur non avendo pretese scientifiche, può essere utile come cornice generale in cui inquadrare le diverse impostazioni delle varie teorie della complessità – in particolare sul problema cruciale della consapevolezza e dell’auto-consapevolezza.  L’articolo  può consentire di avere una visione più ampia della questione e  può aiutare ad individuare qual è la posizione, tra le tante, da cui alcuni  colleghi hanno scelto di partire per sviluppare le loro ricerche.

Siamo comunque di fronte ad una  prospettiva estrema­mente promettente perché ci si è accorti che certe leggi, certe regolarità, certe configurazioni, date per scontate nella prospettiva di semplici dinamiche lineari e formule matematiche di tipo lineare, non funzionano nei sistemi complessi, di cui la mente umana è sicuramente un esempio. I sistemi complessi, quindi, seguono dinamiche diverse, non lineari, non esprimibili quindi mediante formule di matematica lineare. La non linearità, però, non significa, come si potrebbe pensare, il caos, la catastrofe, il disordine assoluto, ma pare abbia anch’essa delle configurazioni proprie, delle sue regolarità (ad es. i frattali). E sono proprio queste configurazioni e regolarità che in vario modo si vanno ricercando.

Come ho scritto nel mio recente testo “Il Mestiere di Psicoterapeuta”, si tratta di questioni che potrebbero divenire uno dei massimi dibattiti scientifici del Ventunesimo secolo.

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APPUNTAMENTO A DOMANI:

VERSO UNA TEORIA DELLA MENTE

Questo voleva essere un articolo divulgativo o giornalistico. In realtà è soltanto un insieme di dati ed appunti raccolti qua e là in  varie letture fatte con i limitati mezzi culturali e intellettuali di cui  dispongo.  Si tratta insomma di una serie di note prese alla meglio  visitando  campi  e territori che meriterebbero ben altra preparazione,  attenzione  ed  applicazione.

            Per  questi motivi il testo non ha nulla di originale. Chi si  limitasse a leggere quello che scrivo si farebbe soltanto una vaga idea della  faccenda.  Tuttavia  questo potrebbe forse servirgli da stimolo  per  andare  oltre tali ristretti confini e mettere su basi più solide  la  conoscenza  degli argomenti da me appena sfiorati.  E manca inoltre ogni riferimento ai testi e alle fonti da cui ho tratto queste considerazioni. La letteratura in proposito è sterminata, e le mie scelte sono state naturalmente ristrette e parziali. C’è infine da aggiungere che il più delle volte mi son limitato a riassumere o letteralmente a copiare (o tradurre In italiano) ciò che andavo leggendo, senza nemmeno citarne i legittimi autori.

            Comunque sia, vorrei offrire alla riflessione di chi avrà la pazienza  di  leggermi una serie di spunti su argomenti che sembrano molto interessanti,  cominciando dalla teoria della complessità - o come più ambiziosamente si dice  "le scienze della complessità".

La teoria della complessità

            La  teoria  della complessità è  una specie di nuovo  scienza,  piuttosto  disordinata e spesso poco critica, ma che sta aprendo nuovi e  anticonvenzionali  modi di riflettere sullo strano e per certi versi imprevedibile  funzionamento del mondo reale.

             Facciamo un esempio paradossale. Una vecchia e scherzosa battuta  scientifica dice che secondo le leggi dell'aerodinamica, i calabroni non  potrebbero  volare. E se i calabroni lo sapessero, dovrebbero tutti precipitare  a  terra. Ovviamente si tratta di una battuta. La Natura non funziona in questo  modo. Non si possono violare le leggi della Natura, né si possono evitare le  conseguenze dell'ignorarle. Dato che i calabroni volano benissimo, delle due  l'una: o c’è  qualcosa che non va nelle leggi dell'aerodinamica così come  le  conosciamo attualmente, oppure esse vengono applicate male nel caso dei  calabroni. In realtà non pare che il problema sia mai stato veramente sottoposto a rigorosi controlli scientifici. Come dicevo, si tratta di una storiella, molto probabilmente fasulla, ma che gli scienziati perpetuano per ricordarsi che l'umiltà è un'utilissima virtù.

            D'altra parte, però, ci sono molte altre storie piuttosto simili a questa che sembrano altrettanto scherzose  ma che hanno un'inquietante punta di  serietà.  Sono storie che riguardano vecchie e rispettate teorie, dotate  di  una  lunga serie di successi, ma che in certe circostanze cruciali  avanzano  previsioni fatalmente inattendibili come quella relativa ai calabroni.

            Una di tali storie riguarda la classica teoria matematica dell'economia,  la quale dà per scontato che gli operatori nel mercato sarebbero tutti  perfettamente  informati  e che quindi qualsiasi cosa accada non  potrebbe mai  coglierli di sorpresa. Questa premessa teorica implica che i mercati  sarebbero  sempre stabili e che quindi i crolli in borsa non potrebbero mai  aver  luogo. Malgrado ciò, i crolli in borsa accadono. E per di più quasi  nessuno  mai se li aspetta.

            Un'altra storia analoga alla precedente è quella relativa all'evoluzione  delle specie vegetali ed animali. La teoria dell'evoluzione sostiene che  le  variazioni nella genetica e nella morfologia degli organismi viventi  sarebbero graduali e che l'ecosistema globale sarebbe sempre stabile. La  Natura,  insomma, non farebbe salti. Le formulazioni per così dire "quantitative"  di  questa teoria sono modellate sull'esempio della classica matematica economica  e soffrono dello stesso difetto. In particolare non riescono a  spiegare  il  fatto che i reperti fossili presentano spesso salti di  varia  ampiezza.  Esistono abbondanti prove di estinzioni in massa in cui un gran  numero  di  specie sono scomparse più o meno contemporaneamente, ed altrettante prove di  improvvise  esplosioni  di diversificazione in cui un gran numero  di  nuove  specie  sono comparse quasi contemporaneamente (considerando ovviamente  il  ritmo dei tempi geologici).

            Altre  storie  simili si possono trovare in altre  convenzionali  teorie  scientifiche  e della natura umana. Per esempio, malgrado sia evidente  come  in natura la tendenza dominante sia verso una sempre maggiore complessità ed  auto-organizzazione, il pensiero scientifico tradizionale spesso ci porta  a  sorprenderci  di  ciò che la Natura sembra compiere in  modo  apparentemente  affatto normale. La seconda legge della termodinamica c'insegna infatti  che  con il passare del tempo le cose tenderebbero a divenire sempre più disorganizzate.  E allora vien da domandarci come la stessa vita abbia  mai  potuto  avere inizio e organizzarsi in forme sempre più complesse. Analogamente siamo perpetuamente sconcertati dalla ricorrenza storica di rivoluzioni e  sommovimenti politici, ovvero dall'enormità di cambiamenti sociali prodotti  da  fattori  di dimensioni apparentemente minuscole. Quando vennero inventati  i  transistor, nessuno poteva prevedere che le comunicazioni di massa avrebbero  potuto ribaltare culture e regimi stabilizzati. E' tuttavia molto  probabile  che  le  apparecchiature fax abbiano giocato un ruolo non  indifferente  nel  collasso dell'Unione Sovietica, agendo come tempestivo mezzo di trasmissione  delle  notizie nell'ambito del paese e attraverso le sue frontiere. Al  pari  della supposta deficienza aerodinamica dei calabroni, molte delle nostre più devote convinzioni scientifiche falliscono miseramente quando si confrontano  con gli eventi che invece accadono nel mondo reale.

Paradigmi a confronto

                  Numerosi scienziati hanno recentemente avvertito il bisogno di fondamentali  revisioni del nostro modo di pensare rispetto a tali problemi.  Alcuni  di essi hanno cominciato a sospettare che la strada da seguire potrebbe  esser quella delle novelle teorie delle dinamiche non-lineari. L'analisi  matematica  dei modi in cui i sistemi cambiano nel corso del tempo è stata  lungamente dominata dalla matematica lineare, un campo in cui i ritmi di  crescita sono costanti, gli effetti sono proporzionali alle cause, e  l'insieme  è  letteralmente la somma delle sue parti.

            Il pensiero lineare ha il grande vantaggio della semplicità; la relativa  matematica è  poderosa e maneggevole. Per contro, il pensiero  nonlineare  è  sempre sembrato confuso se non caotico, difficile da precisare, irto di complicazioni e circuiti a feed-back. Almeno così è  stato sino a quando un formidabile concorso di nuove esigenze tecnologiche, di nuove prospettive matematiche, e di simulazioni computerizzate non hanno cominciato a rivelare che  anche  il mondo nonlineare ha i suoi schemi e le sue configurazioni.  E tali schemi e configurazioni somigliano inoltre proprio a quegli aspetti del  nostro  mondo  che sembrano così sconcertanti a una mentalità lineare.  Nei  sistemi  nonlineari piccole cause possono creare effetti enormi,  le  regole  rigide possono condurre all'anarchia, e l'insieme ha spesso capacità che non  esistono nelle sue parti componenti.

            E'  stata  così concepita l'idea di istituti  di  ricerca  specializzati  nello sviluppo e nell'applicazione interdisciplinare delle dinamiche  nonlineari. Ovvero, come alcuni preferiscono dire, dedicati allo studio della teoria del la complessità. Comunque sia, le ricerche si ispirano ad una concezione  del  tutto diversa dei sistemi naturali una concezione in cui qualche volta  le  borse devono crollare, qualche volta le specie devono estinguersi in  massa,  e qualche volta le società devono subire delle rivoluzioni. Tali studi indicano come molti fenomeni apparentemente straordinari siano in realtà  normalissimi  in sistemi che abbiano un certo tipo di struttura. E, per  esempio,  confermano  la tesi secondo cui sopra un pianeta privo di vita ma che  abbia  una  chimica  abbastanza complessa,  è probabile che la  vita  possa  sorgere  spontaneamente ed organizzarsi in forme progressivamente sempre più sofisticate.

            In questi ultimi anni la teoria della complessità e campi correlati come  quello  dell'intelligenza artificiale e quello della teoria del caos che  pure in modi diversi affrontano aspetti del mondo nonlineare - hanno conquistato l'immaginazione tanto del pubblico che degli scienziati. E non c'è  da  meravigliarsi  che abbiano anche provocato controversie e polemiche; come  è  inevitabile  quando  si tratti di proposte intese a  introdurre  cambiamenti  radicali nel pensiero scientifico. Molti scienziati non solo sono in  disaccordo sulla capacità o potenzialità di queste teorie di affrontare i suddetti  problemi ma contestano persino la realtà dei problemi stessi. Per  esempio, non  è  affatto universalmente ammessa la genuinità di tutti gli apparenti salti nei reperti fossili. Come si sa, la serie dei fossili  è  notoriamente  incompleta. Ma ciò che sembra un cambiamento improvviso  potrebbe  anche  dipendere dal fatto che i fossili intermedi non siano stati ancora ritrovati  oppure  che  le specie intermedie non abbiano mai lasciato  fossili.  Ovvero  ancora, un apparente cambiamento improvviso potrebbe in realtà dipendere  da  una  migrazione in massa. La serie fossile dei coleotteri  è piena  di  salti  apparenti  dovuti appunto a migrazioni provocate da  variazioni  climatiche;. Invece di evolvere in forme capaci di sopportare meglio il caldo, i  coleotteri amanti del freddo se ne andarono in posti più freschi.

            In  realtà oggi sta avvenendo una specie di duello fra  due  paradigmi filosofici affatto diversi. La maggior parte della scienza tradizionale  si  affida  a  una filosofia riduzionista in cui si cerca di capire  un  sistema  dettagliando  la sua struttura e studiando come ogni singolo componente  influenzi ogni altro singolo componente. La filosofia della teoria della  complessità è invece impostata sul concetto di emergenza (di fenomeni emergenti), in cui il funzionamento di un sistema può trascendere le sue parti componenti - cioè andare oltre le capacità e il funzionamento delle stesse.  Lo  scopo principale della teoria della complessità è quello di rendere scientificamente rispettabile questo concetto di emergenza.

            I teorici della complessità riguardano un crollo in borsa come un  fenomeno  emergente in un complesso sistema monetario che reagisce  ai comportamenti di un gran numero di singoli operatori finanziari. Nessuno di essi può  provocare il crollo in borsa; e nessuno di essi in realtà lo vuole. Tuttavia  quando le interazioni tra gli operatori sembrano avviate verso una  particolare direzione dinamica nonlineare, le loro collettive reazioni si rinforzano  a vicenda ed il risultato inevitabile è appunto il crollo.  Analogamente, la capacità del cervello di  riconoscere gli oggetti nonché la stessa consapevolezza o auto-consapevolezza umana (consciousness – da non tradurre malamente in italiano con la parola “coscienza” che significa anche altre cose e che in inglese ha il suo corrispettivo in conscience)  vengono riguardate da alcuni teorici della complessità come proprietà emergenti di una complessa rete di interazioni fra  le  cellule  nervose. E ritengono che la spiegazione di questi fenomeni risieda  nell'organizzazione globale del cervello piuttosto che in una qualche  capacità  intrinseca di singole cellule nervose o di singole connessioni sinaptiche. 

I precedenti

            La teoria della complessità non rappresenta il primo tentativo d'introdurre nella scienza il pensiero nonlineare, ma  per molti versi sembra  il  più ambizioso. I suoi precedenti comprendono la teoria delle catastrofi  di  René Thom, la quale ci disse come piccole cause possano avere grandi  effetti.  Un  altro precedente  è la teoria del sinergismo di Hermann  Haken,  che  pose  in  evidenza gli straordinari effetti sinergici (o  collaborativi)  in  sistemi composti di molte unità individuali. Un altro ancora è la termodinamica di Ilya Prigogine (nonequilibrium thermo-dinamics), che sostenne come in  Natura  strutture  auto-organizzate di complessità crescente  devono  essere  piuttosto  normali, almeno quanto i sistemi che si stabilizzano in  equilibri  termodinamici perdendo la loro struttura specifica.

            Un  aspetto più recente della scienza nonlineare è la teoria del  caos,  la  quale  rivela come fenomeni apparentemente casuali o  fortuiti  (random)  possono essere  il risultato di semplici regole deterministiche - purché tali  regole  siano nonlineari. La teoria ha applicazioni le più varie -  come  ad  esempio le previsioni metereologiche, i movimenti dei pianeti, le cause delle  crisi  cardiache e di certi scompensi psicologici, la diffusione delle epidemie, il  comportamento  delle  popolazioni animali, eccetera. Ma la più importante lezione che deriva dalla  teoria del caos è appunto che semplici regole nonlineari possono  provocare  fenomeni intricatissimi ed estremamente complessi.

            E'  facile confondere la teoria del caos con quella della complessità.  Entrambe  usano immagini simili, entrambe studiano sistemi simili, entrambe sono  nonlineari,  ed entrambe fanno largo uso di simulazioni e grafiche computerizzate.  La differenza consiste però nel fatto che la teoria del caos  studia  fenomeni  complessi in sistemi semplici, mentre la teoria della  complessit  prende di mira fenomeni semplici in sistemi complessi. La prima ci dice  che  regole  semplici  possono generare fenomeni complessi. La seconda  ci  manda  invece il messaggio opposto - e  cioè che sistemi altamente complessi possono  occasionalmente  generare fenomeni semplici ma di enorme portata  (come,  ad  esempio, quello accennato sopra delle qualità emergenti).

            La "semplicità" di un fenomeno emergente può anche non essere immediatamente apparente. Per esempio, come si fa a considerare "semplici" certe qualità  o capacità del cervello umano quali  il riconoscimento degli oggetti  e  persino  la stessa consapevolezza o auto-consapevolezza?  La  risposta a tale domanda  è che a un determinato livello di una organizzazione  di  enormi dimensioni come il cervello, le sue varie capacità possono  venir  descritte, definite e caratterizzate  in  termini accessibili e comprensibili a  qualsiasi  essere  umano. Il fatto non è  poi tanto sorprendente: noi tutti abbiamo un  cervello  e  troviamo abbastanza facile (o semplice) fargli fare ciò che vogliamo.  Se  mi  affaccio  alla finestra, vedo e riconosco un albero.  L'intero  processo  sembra automatico ed appunto "semplice". Ma la complessità diviene  evidente  quando cominciamo a guardare dentro il cervello per scoprire come fa a riconoscere un albero.

La consapevolezza e l’auto-consapevolezza

            Più difficile e più importante ancora sembra la stessa  domanda  relativa  alla  consapevolezza che abbiamo di noi stessi e del  nostro  funzionamento.  Anzi,  come ho già scritto altrove, alcuni studiosi dicono che si tratta probabilmente di  una  questione  che potrebbe divenire uno dei massimi dibattiti scientifici del Ventunesimo secolo. Un dibattito scientifico che già vede e sempre più vedrà l'atteggiamento  interdisciplinare della maggioranza dei partecipanti. In esso  infatti  confluiscono  aspetti che riguardano la filosofia e la  biologia,  la  fisica e la chimica, la matematica, le neuroscienze, la cibernetica e  l'informatica,  la teoria dei sistemi, i cosiddetti CAS o CES (Complex  Adaptive  Sistems o Complex Evolutive Systems = sistemi complessi adattivi o  evolutivi), l'intelligenza artificiale, e naturalmente la psicologia cognitiva.

            Io mi occupo appunto di psicologia cognitiva, ma non ho certo la presunzione di essere in grado di partecipare al suddetto dibattito. Pur nella mia  pochezza e scarsa preparazione scientifica posso tuttavia cercare di  accennare almeno ai suoi lineamenti più grossolani.

                 Diciamo  subito  che il problema della consapevolezza  o  auto-consapevolezza è  abbastanza facile da definire; molto più difficile da  affrontare.  Si  tratta infatti di spiegare come mai gli esseri  umani,  che  sono in fondo semplici aggregazioni di cellule e di molecole come ogni altro  essere vivente, avrebbero la capacità o le capacità mentali che noi chiamiamo consapevolezza o consciousness.

                 Siccome  sono anche un medico, metterei la questione in questo modo:  Al  pari  di  tutti gli altri esseri umani, io ho un cervello.  Questo  cervello  consiste di circa un chilo e mezzo di materia. Le sue componenti  funzionali  sono certe cellule chiamate neuroni. Nel cervello ci sono circa dieci miliardi  di neuroni, ed ogni neurone  è governato da note (o  almeno  conoscibili)  leggi  fisiche  e chimiche. Tutto ciò che fa il cervello, tutto ciò  di  cui  sono più o meno consapevole - comportamenti, percezioni, sensazioni, emozioni,  intenzioni, ricordi, pensieri, sentimenti, eccetera - deve  in  qualche  modo coinvolgere l'attività di questi neuroni.

                 Continuiamo a metterla in questi termini. Se qualcuno sta leggendo  questa pagina,  un fatto indiscutibile è che la sta leggendo. Ma ora che ho  richiamato la sua attenzione su questo fatto,  è altrettanto indiscutibile  che è divenuto consapevole che la sta leggendo. Il problema della  consapevolezza si riduce in fondo a domandarci come si passa dall'attività dei neuroni alla  condizione di auto-consapevolezza.

            Per parecchi anni gli scienziati che studiavano il cervello si son dovuti accontentare di stabilire le zone dei diversi tipi di cellule e, in qualche  caso, di stabilire quali zone del cervello erano coinvolte nelle  varie  funzioni  mentali. La scoperta che il linguaggio è controllato da zone  del l'emisfero sinistro del cervello e che la percezione spaziale è governata da  zone dell'emisfero destro rappresenta è un esempio dei risultati di tali  studi.  Naturalmente le scoperte di questo tipo sono  estremamente  importanti,  specialmente  nel  trattamento dei disturbi neurologici. Però, sino  a  poco  tempo  fa, la scienza non era semplicemente in grado di affrontare  la  questione di come sia possibile che il cervello riesca a produrre anche  quello stato che si chiama consapevolezza. In realtà questo campo d'indagine è talmente nuovo che non sappiamo nemmeno quali sono le domande da porci.

            Il problema  è  reso ancor pi difficile dal fatto che tutti conoscono  il  significato del termine “consapevolezza” o "consciousness" ma nessuno sa darne una  definizione  accettabile per tutti. Si tratta di uno di quei termini come "tempo" o  "vita"  che  siamo convinti di conoscere  ma che non sapremmo come  spiegare  a un'altra persona.

            E più ci proviamo, più risulta difficile definire esattamente il termine “consapevolezza” o  "consciousness".  Un  docente di fisica in un'università degli  Stati  Uniti  ricorda  che  una volta partecipò ad un gruppo di studio su i  CAS  (Complex  Adaptive  Systems) - quale appunto viene  considerato il cervello. Tra  i  membri  del gruppo c'erano esperti di cibernetica e di calcolatori elettronici, biologi, psicologi, educatori e insegnanti, filosofi e persino uno studioso  di  scienze  politiche. Dopo le prime sedute, divenne chiaro che la  discussione  finiva sempre per impantanarsi in questioni semantiche. Si cominciava con un  argomento preciso all'ordine del giorno, per esempio l'intelligenza artificiale, e si finiva col discutere sul significato che ognuno dava al  termine  "intelligenza".  Il professore, sperando di superare la difficoltà,  compilò  un  elenco dei termini controversi, cominciando da "cervello" e finendo  col  termine più astruso di “consapevolezza” o "consciousness". Poi chiese di dedicare un paio d'ore  a vedere se si poteva trovare un accordo sul significato di questi  termini.  Nella sua ingenuità era convinto che non ci sarebbero stati problemi  almeno  per quanto riguardava i primi e più semplici termini del suo elenco. Accadde  invece  che gli scienziati discussero animatamente per più di due ore  senza  raggiungere alcun accordo sul significato del termine "cervello". Ora, avere  a che fare con un campo d'indagine talmente nuovo che persino i termini fondamentali  restano indefiniti e controversi rappresenta un caso a  dir  poco  insolito.

                 Malgrado ciò, malgrado cioè il fatto che non tutti concordano sulla  definizione  di consapevolezza o consciousness, parecchi studiosi hanno gi occupato  posizioni  precise in campo scientifico e polemizzano fra loro su come la consapevolezza o auto-consapevolezza abbia origine nel cervello umano.

                 Dicevamo sopra che sino a poco tempo fa gli scienziati non erano in grado di affrontare la questione con i mezzi allora disponibili. Oggi l'impresa è   resa più abbordabile grazie a nuove tecniche sperimentali, ma soprattutto  grazie alla disponibilità di computer digitali ad alta velocità. Queste macchine  hanno  enormemente aumentato la possibilità di esaminare  e  studiare  sistemi complessi come il cervello. E sebbene i ricercatori non siano nemmeno in vista di una definitiva spiegazione di come funzioni il cervello, essi possono cominciare ad esplorare il tipo di funzionamento che mostrano i  sistemi  complessi. Queste esplorazioni promettono di gettare qualche luce  su  come pensieri e sentimenti siano collegati alle cellule nervose e alle  molecole che formano il cervello.

Le varie posizioni

            Ci sono due modi di classificare gli scienziati che attualmente si occupano  del problema della consapevolezza (consciousness).  Il primo modo riguarda i metodi  che  usano nel loro lavoro; il secondo riguarda invece il punto di vista  filosofico che adottano nel considerare che cosa sia la consapevolezza.

            In  quanto  ai metodi di lavoro, la maggior parte degli  studiosi  hanno  affrontato la questione o cominciando dai neuroni e poi risalendo gradatamente  sino al cervello, oppure, al contrario,  cominciando a vedere come funziona il  cervello  e  poi  prendendo in considerazione la sua struttura interna. I due  metodi  si  possono  rispettivamente chiamare "bottom-up" (da sotto in su) e  "top-down"  (dall'alto  in  basso). Il primo è preferito dai neurofisiologi,  mentre  il  secondo è preferito dagli psicologi. Tanto per dare un'idea di quanto ci sia  ancora da imparare, basti dire che attualmente ci sono numerosi studiosi in  entrambi  i campi ma che praticamente non esiste alcun terreno comune fra  i  due gruppi.

            In quanto ai punti di vista filosofici, le posizioni sono più variegate.  E' tuttavia possibile dividere gli studiosi in tre categorie generali: materialisti, misterici e negativisti. 

I  materialisti sostengono fondamentalmente che la mente può  venir  descritta soltanto in termini di funzionamento del cervello. Per essi  è   inaccettabile  l'idea  che nel fenomeno della consapevolezza (consciousness) umana ci possa  essere  qualcosa,  qualsiasi  cosa, che non sia definibile secondo le leggi standard della  fisica  e della chimica. Naturalmente i materialisti non sono convinti di  saperne abbastanza su queste leggi al punto di poter capire la consciousness;  però son convinti che tali leggi siano individuabili e conoscibili  mediante  i metodi della scienza e che - avendo a disposizione tutto il tempo necessario  ed  adeguati mezzi di ricerca - queste leggi verranno prima o  poi  alla  luce.

            Nella  sua formulazione più netta, la posizione dei materialisti si  può riassumere nell'affermazione che noi, le nostre gioie e i nostri dolori,  le  nostre  memorie ed ambizioni, il nostro senso di libertà e di  libero  arbitrio, non sono altro che il funzionamento di un grande assemblaggio di cellule  nervose.  In altre parole, ogni individuo sarebbe  soltanto una  massa  di  neuroni.

            Un importante risultato delle ricerche bottom-up condotte dai materialisti sul processo della vista riguarda il problema del "binding", cioè  della  connessione  dei vari segnali indipendenti e specifici (linee,  angolazioni,  colori,  eccetera)  provenienti da gruppi specializzati di  cellule  nervose  ottiche.  Tale connessione di segnali produce infine nella nostra mente,  in  qualche  modo ancora sconosciuto, le immagini delle cose presenti nel  campo  visivo.

                 L'aspetto per noi più interessante di queste ricerche è la messa in evidenza  di una caratteristica del funzionamento del cervello umano. Non  pare  cioè che il cervello sia una specie di gigantesco calcolatore. Sembra  piuttosto  che sia formato da una serie di piccoli e  specialissimi  calcolatori  tascabili,  ciascuno dei quali fornisce il suo specifico contributo al  prodotto finale senza bisogno di nessuna gestione direttiva centrale.

            Si  può anche congetturare come in una prospettiva Darwiniana tale  tipo  di  cervello abbia potuto evolvere, partendo appunto dal suo  funzionamento.  Esistono infatti anche materialisti cha lavorano secondo il metodo top-down. Ed alcuni di essi hanno studiato a fondo il fenomeno phi, un noto esperimento psicologico che riguarda appunto la vista. I soggetti guardano uno schermo  su  cui due punti luminosi separati e di colore diverso  lampeggiano  in  rapida successione con un breve intervallo di oscurità fra i due  lampeggiamenti. I soggetti credono di vedere invece una singola fonte luminosa mobile  che cambia colore a mezza strada del suo illusorio percorso. Il fatto che  i  soggetti credano che il colore cambi prima del secondo lampeggiamento  dimostra  come l'ordine in cui percepiamo gli stimoli non  è necessariamente  lo  stesso ordine in cui i dati sensoriali arrivano al cervello.

            Da questo esperimento si potrebbe quindi concludere che il cervello  non  produce  immagini come un calcolatore o uno schermo televisivo,  ma  procede  piuttosto mediante "multiple drafts" (abbozzi multipli) che partono dai  lineamenti  più grossolani del quadro (tanto per accorgersi subito se, per esempio,  c'è qualcosa di pericoloso) e poi li raffinano progressivamente sino a  produrre  la versione finale - il tutto in una frazione di secondo.

            Per dirla in modo più preciso: secondo questo modello degli Abbozzi Multipli,  ogni tipo di percezione - anzi, ogni tipo di pensiero  ed  attività  mentale - viene compiuta dal cervello mediante processi paralleli multitrack  (a più  piste o a piste multiple)  di interpretazione ed elaborazione degli impulsi  sensoriali.  In altre parole, le informazioni che entrano nel sistema nervoso sono sottoposte ad un continuo processo di revisione editoriale.

            E, come accennato sopra, da un punto di vista evolutivo o Darwiniano non  si  può negare che per un animale risulta vantaggioso afferrare  subito  gli  aspetti  più generali del suo ambiente e scendere nei particolari in un  secondo tempo. Quando si arriverà ad una definitiva teoria della visione, molto probabilmente almeno un suo aspetto sarà qualcosa di simile a questo  modello degli Abbozzi Multipli.

            Ma,  a parte tutto, che cosa ha a che fare con la consapevolezza la descrizione  dettagliata  del funzionamento del cervello fatta  con  i  metodi  bottom-up o top-down? Malgrado tutti i dati che i materialisti riusciranno a  raccogliere, resterà sempre difficile spiegare come l'organizzazione e l'attività delle cellule possa dare origine a qualcosa come la  consapevolezza. . Ed  ecco che allora la soluzione di questo problema potrebbe essere offerta dall'ipotesi dell'emergenza (cioè dei fenomeni o delle capacità o qualità emergenti) che accennavo nella prima parte.

            Ho già scritto altrove che per  farsi un'idea di un fenomeno emergente basta immaginare un  mucchio  di  sabbia  sopra un tavolo. Per un po' di tempo, man mano che  aggiungo  un  granello  di  sabbia per volta, il mucchio diviene sempre più grosso.  A  un  certo  punto arriva però il momento in cui aggiungere un altro  granello  di  sabbia  produce  un fenomeno nuovo - una valanga. I ben noti modi  dire  "la  goccia  che fa traboccare il vaso", o "la paglia che spezza la schiena  del l'asino"  (o del cammello, secondo l'abituale modo di dire inglese)  nascono  appunto  dal rendersi conto che in un sistema apparentemente stabile  ma  in  evoluzione  possono verificarsi fenomeni improvvisi e inaspettati. In  altri  termini, in sistemi dotati di numerosi agenti che interagiscono fra di  loro  possono  verificarsi cambiamenti repentini una volta che il sistema abbia  raggiunto certi livelli di complessità. In questi sistemi si può arrivare  cioè  a  un punto in cui "more" (di più) diviene improvvisamente "different"  (diverso).  Un  modo di considerare la consapevolezza potrebbe esser  quello  di  riguardarla come qualcosa di simile alla valanga accennata sopra - una  specie di valanga che avviene ad un certo livello critico di dimensioni ed  organizzazione dei neuroni.

                Questo permetterebbe anche di capire meglio come gli esseri umani  siano  fondamentalmente diversi dai nostri parenti genetici più stretti - gli scimpanzé  -  con cui abbiamo in comune un'enorme percentuale di DNA. Ma  non  è  tanto  la quantità di DNA in comune che importa, bensì piuttosto se la  differenza  basti (o sia bastata parecchi milioni di anni fa) a  provocare  una  nuova valanga.

Modelli Lineari e Non-Lineari

           Per chiarire meglio i concetti, diciamo che i modelli matematici dei sistemi fisici sono rappresentati da due tipi di equazioni: quelle lineari e quelle non-lineari.

La differenza sostanziale fra i due tipi è che le soluzioni di un'equazione lineare possono essere sommate insieme, ovvero sovrapposte, per ottenere un'ulteriore soluzione. Nelle equazioni nonlineari tale sovrapposizione non è invece possibile. Per esempio, le onde in acque poco profonde possono esser rappresentate da un'equazione lineare, e le reciproche interferenze delle varie onde possono esser rappresentate sovrapponendo due diversi pattern di ondulazione - vale a dire, sommando due soluzioni. Invece le grosse ondate non si sommano in questo modo, rendendo molto più complicata la rappresentazione delle reciproche interferenze. Dato che gli effetti nonlineari amplificano le dimensioni, in certe circostanze due grandi onde possono unirsi per creare un'ondata più alta delle due onde originarie messe insieme. Una tale interazione nonlineare in mare aperto potrebbe produrre ondate talmente grosse da affondare un supertanker.

            Da un punto di vista matematico, la differenza più saliente è che le equazioni lineari sono più facili da risolvere, rendendo spesso possibile stabilire precise formule per la loro soluzione. E per questo motivo nel passato è stata attribuita un'eccessiva preminenza ai sistemi lineari. Ma catastrofi, cahos, e il fenomeno dell'emergenza non trovano posto nei sistemi lineari; quindi le indicazioni fornite dai modelli lineari sono state in certo senso depistanti. La maggior parte dei sistemi naturali sarebbero infatti rappresentati meglio da equazioni nonlineari. Oggi, grazie ai moderni calcolatori ed a nuovi strumenti matematici offerti dalla geometria e dalla topologia, è possibile approfondire lo studio delle equazioni non lineari e della loro applicazione alla teoria delle catastrofi, a quella del cahos ed ai sistemi evolutivi complessi.

Linear Algebra

Linear algebra is the branch of algebra that deals primarily with linear problems, that is to say, problems that depend for the most part on the solution of linear equations. An equation in two or more variables, or "unknowns," is linear if it contains no terms of the second degree or greater; that is, if it contains no products or powers of the variables. The term linear derives from the fact that the graph of a linear equation in x and y is a straight line in the Cartesian xy-plane. Thus a linear equation represents a linear relationship between the variables x and y in a geometric sense. Similarly, a linear equation in three variables x, y, z represents a plane in three-dimensional space, and two such equations considered simultaneously represent the line of intersection of the two planes, provided they are not parallel. When the number of variables is greater than three, there is no longer a simple geometric interpretation because physical space is limited to three dimensions. Nevertheless, it is customary to continue the geometric analogy and to think of the solutions of a linear equation in four variables as constituting a "hyperplane" in a four-dimensional space, and similarly for any finite higher dimension.

The theoretical investigation and solution of general systems of linear equations are facilitated by the introduction of entities called vectors and matrices. Vectors were originally introduced in order to interpret mathematically a physical quantity such as a velocity or force that has both a magnitude and an associated direction. A matrix is a rectangular array of numbers in a definite order, such as the array of coefficients of the unknowns in a system of linear equations. Rules of computation with vectors, which stem from their original physical interpretation, lead to closed systems of vectors called vector spaces, and matrices can be identified with special functions on these vector spaces called linear transformations. The theory of linear transformations of finite-dimensional vector spaces, which embraces the theory of matrices and that of systems of linear equations, constitutes the subject matter of linear algebra.

Catastrophe Theory

Catastrophe theory is a set of methods used in mathematics to study and classify the ways in which a system can undergo sudden large changes in behaviour as one or more of the variables that control it are changed continuously. Catastrophe theory is generally considered a branch of geometry because the variables and resultant behaviours are usefully depicted as curves or surfaces, and the formal development of the theory is credited chiefly to the French topologist René Thom. 

A simple example of the behaviour studied by catastrophe theory is the change in shape of an arched bridge as the load on it is gradually increased. The bridge deforms in a relatively uniform manner until the load reaches a critical value, at which point the shape of the bridge changes suddenly--it collapses. While the term catastrophe suggests just such a dramatic event, many of the discontinuous changes of state so labeled are not. The reflection or refraction of light by or through moving water is fruitfully studied by the methods of catastrophe theory, as are numerous other optical phenomena. More speculatively, the ideas of catastrophe theory have been applied by social scientists to a variety of situations, such as the sudden eruption of mob violence.