Cosa rende il cervello umano "Umano?" Parte 1

Cosa c'è di così speciale nel cervello umano? Cosa distingue il cervello umano dal cervello di altri animali? Queste domande intriganti sono state affrontate da molte direzioni, ma qui l'attenzione si concentra sulla complessità del cervello , una caratteristica che sembra essere necessaria (ma non sufficiente) perché la coscienza si verifichi. Post precedenti hanno sottolineato che il cervello è un sistema genuino complesso (in senso strettamente scientifico); produrre dinamiche (sempre mutevoli) schemi e sotto-modelli di attività elettrica e chimica. Le familiari mappe TV di temperatura, pioggia e altri schemi meteorologici sulla superficie terrestre forniscono utili metafore che ci aiutano a immaginare i modelli mutevoli all'interno del cervello. L'immagine di accompagnamento mostra un modello o una mappa frattale . L'immagine appare molto diversa a diversi livelli di ingrandimento; tale caratteristica simile a un frattale può essere essenziale per la complessità del cervello.

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Fonte: canstockphoto 26401185 Set di Mandelbrot

Questo post sul blog è incentrato sulle relazioni tra le strutture cerebrali e gli "schemi mentali" (simili a frattali) prodotti dai nostri cervelli; questi sono i cosiddetti correlati consci o le firme della coscienza. I cervelli sono cervelli complessi ed evidentemente umani, in un senso poco compreso, più complessi di altri cervelli animali. Alcuni scrittori hanno persino descritto il cervello umano come "l'oggetto più complesso nell'universo", ma sembra improbabile che tali esperti siano sufficientemente ben viaggiati per difendere questa affermazione. In opposizione, si potrebbe sostenere che i sette miliardi di cervelli interagenti della Terra formano un sistema molto più complesso di qualsiasi altro cervello.

La coscienza è lontana da una condizione tutto o niente; non funziona come un interruttore della luce che si accende e si spegne. Piuttosto è più come una luce con luminosità controllata da un interruttore dimmer. Nel cervello, i "commutatori dimmer" della coscienza sono forniti da vari sistemi chimici (neuromodulatore o ormone). Gli esseri umani sperimentano stati di coscienza graduati quando sonnolenza, sotto l'influenza dell'alcool, del sogno e in vari stadi della malattia mentale o del morbo di Alzheimer. Inoltre, la coscienza e (apparentemente) il libero arbitrio sono fortemente influenzati da un numero di sistemi subconsci parzialmente indipendenti.

Gli studi sulla coscienza possono impiegare un modello proposto dal neuroscienziato Antonio Damasio. Il modello consiste di tre livelli gerarchici che sono ancorati nelle influenze evolutive: (1) Il protoself rappresenta uno stato pre-conscio condiviso da tutte le forme di vita inclusi gli organismi monocellulari; fornisce una base essenziale per le due fasi superiori del "sé" su cui costruire. (2) La coscienza centrale si verifica quando gli organismi sviluppano un senso di sé. La coscienza di base riguarda solo il momento presente, il qui e ora. Non richiede linguaggio o memoria; né può riflettere sulle esperienze passate o proiettarsi nel futuro. (3) La coscienza estesa si verifica quando la consapevolezza si sposta oltre il qui e ora e impiega un uso estensivo della memoria. Diventa consapevole del passato, presente e futuro.

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Con queste categorie in mente, si può intuire che molti animali posseggono una coscienza di base, ma forse la maggior parte degli animali non ha la coscienza estesa degli umani. Animali superiori come le grandi scimmie non umane (oranghi, gorilla e scimpanzé) possono possedere una coscienza minore (ma tuttavia estesa). Le grandi scimmie (e persino corvi e polpi) usano strumenti, risolvono problemi e mostrano molti altri comportamenti simili a quelli umani. Si potrebbe naturalmente chiedere che cosa distingue l'anatomia del cervello umano dal cervello delle grandi scimmie e di altri mammiferi. Questa domanda presenta un apparente paradosso: l'elaborazione mentale, anzi la maggior parte della nostra esperienza cosciente, dipende in modo critico dalle operazioni della corteccia cerebrale – lo strato cerebrale esterno che ha lo spessore approssimativo di un nichel. Ma c'è poca differenza tra le strutture corticali di diversi mammiferi; tutti contengono tipi cellulari simili disposti in colonne con strati corticali distinti. Ovviamente, cervelli più grandi impiegheranno più neuroni e colonne per interagire l'uno con l'altro. Mentre le dimensioni del cervello devono contare per qualcosa, non riesce a spiegare perché gli umani sembrano più intelligenti di elefanti, delfini e balene, almeno sulla base delle nostre misure umane prevenute. Le balene non hanno sviluppato tecnologie avanzate o addirittura costruito strumenti moderatamente sofisticati, ma forse hanno solo cose migliori da fare. Queste tre grandi specie hanno tutte cervello coperto da cortecce piegate che assomigliano molto al cervello umano, tranne che sono più grandi, molto più grandi in molte specie di balene. Mentre gli umani possono godere dei rapporti più elevati tra peso del cervello e peso corporeo, tale misura contribuisce poco alla questione fondamentale del perché il cervello umano produca un comportamento molto più complesso. Ho guadagnato peso dal liceo, ma non penso che questo mi abbia reso più stupido; piuttosto è probabilmente il contrario.

I post futuri di "Cosa rende il cervello umano" umano? Impiegheranno conoscenze generali su altri sistemi complessi per suggerire possibili modi in cui l'anatomia e la fisiologia del cervello umano potrebbero essersi evolute per generare schemi più complessi di quelli prodotti da altri animali. In particolare, la gerarchia nidificata del tessuto corticale e la preponderanza delle (lunghe) connessioni del "piccolo mondo" nel cervello umano sembrano essere candidati eccellenti per produrre complessi schemi cerebrali. Si può quindi verificare le speculazioni basate sulla complessità con le neuroscienze consolidate per giudicare se sembrano scientificamente plausibili, cioè "amichevoli del cervello". Questo processo di pensiero può quindi suggerire nuove e utili intuizioni nel profondo mistero della coscienza.