Spazio di lavoro globale neuronale

La teoria dello spazio di lavoro globale neuronale. Un lungo nome per indicare una delle teorie sulla coscienza che più sembrano sopravvivere ai dati empirici. La teorizzazione di un’organizzazione funzionale della nostra cognizione che interconnette due visioni della mente-cervello che per secoli si sono date battaglia: da una parte una visione localizzazionista che cerca un preciso spazio cerebrale dove collocare una precisa funzione mentale; dall’altra la visione olistica, che da sempre vede nelle nostre capacità cognitive l’espressione della totalità di entrambi gli emisferi uniti nel compito mentale. La Global Workspace Theory sembra riuscire nell’intento di coniugare le due visioni a creare un modello associazionista per spiegare il fenomeno della coscienza.

La coscienza è forse il dilemma della mente che più appassiona e in cui meno siamo riusciti a penetrare. Un dilemma antico quanto la filosofia, la natura della mente e delle idee. Dalla contrapposizione tra idealismo e materialismo della Grecia classica, tra Platone e Aristotele, la linea di ricerca si è arricchita di dati, metodi e paradigmi, eppure sono rintracciabili nel discorso filosofico odierno tendenze riconducibili ai due antichi schieramenti.

Sulla scia del pensiero aristotelico sono collocabili le linee dell’empirismo britannico di Hobbes, Locke e Hume, che poi ispireranno riduzionisti (prendono questo nome le posizioni che riducono i fenomeni mentali della psicologia di senso comune all’interazione elettrochimica tra neuroni) ed eliminazionisti (coloro che escludono un livello del mentale, e che affermano che in ultima analisi tutto sarà spiegato a livello neuronale).

Cartesio invece erediterà la concezione idealistica di Platone, imponendo da parte sua una poderosa linea di pensiero che eleva a unica certezza la presenza di una mente propria – “penso quindi sono” – in cui la certezza del pensiero è l’unico elemento dell’esistenza che non perisce al dubbio sistematico e che risulta essere completamente accessibile al soggetto che ne esperisce la manifestazione. Il pensiero cartesiano ha dominato durante i secoli che lo seguirono, affiancato ad alcune linee di pensiero parallele. È solo con il XX secolo che la concezione cartesiana di coscienza viene messa in discussione, soprattutto per ciò che riguarda i suoi aspetti di unità e piena accessibilità introspettiva. D’altronde, già nella seconda metà del XIX secolo l’inconscio oramai è un elemento saldo e incontrovertibile e con Freud assumerà centralità.

Ad oggi alcune riletture di concetti cartesiani (quelle di Noam Chomsky e Jerry Fodor su tutte) si scontrano, nel dibattito sul “mentale” con assunti radicalmente opposti che postulano una natura fittizia della coscienza (Daniel Dennett o Patricia Churchland sul fronte del riduzionismo interteorico psicologia – neuroscienza). In questo dibattito filosofico/scientifico si interpone un modello di coscienza che al momento è tra i più solidi e che ha ricevuto molte conferme anche in ambito neuroscientifico: la Global Workspace Theory (GWT), o la teoria dello spazio di lavoro globale, di Bernard Baars.

CHE COS’È LA COSCIENZA?

Definire la coscienza è impresa tutt’altro che semplice. Nella teoria scientifica e filosofica questo problema ha rappresentato un grosso impedimento nella strutturazione di un modello di riferimento che potesse mettere d’accordo i più. Il problema di come un ammasso di cellule nervose possa produrre pensieri coscienti ha di volta in volta prodotto termini come “coscienza fenomenica”, “qualia”, “homunculus” e altrettante teorie talvolta opposte tra loro. Per cercare una definizione modesta e pulita di coscienza mi sembra utile guardare a Stanislas Dehaene (2018), che individua tre “termini minimi” o concetti basilari senza i quali non si ha coscienza:

  • Vigilanza (o veglia), che è la condizione contraria a quella di sonno.
  • Attenzione selettiva, ossia il concentrarsi di risorse mentali su un sottoinsieme di informazioni disponibili, estraendole da uno sfondo caotico (contesto).
  • Accesso cosciente ai pensieri, ossia una caratteristica collegata alla possibilità di elaborare consapevolmente pensieri e percezioni, riuscendo quindi a trattenerli in memoria quanto serve.

Va detto che esistono molti modi di riferirsi alla coscienza o a parti di essa. Sia d’esempio la coscienza di sé, ovvero quel particolare tipo di coscienza che si riferisce ed elabora informazioni interne all’organismo, al cui interno si può individuare ancora una coscienza di sé corporea e una coscienza di sé come identità; identità psicologica, cognitiva o sociale, e via discorrendo attraverso esempi che rendano palese l’immenso quadro riferibile al tema “coscienza”.

TEORIA MODULARE

Ciò che interessa in questo articolo è esporre un tentativo di capire l’architettura cognitiva alla base della coscienza, ossia cercare di restituire un modello che spieghi come il nostro cervello e la nostra mente siano organizzati affinché questa stessa organizzazione renda possibile ciò che chiamiamo coscienza. La teoria modulare della mente è il punto di inizio.

La teoria modulare della mente, in breve, è quel modo di vedere ai processi mentali come conseguenza di elaborazioni settoriali, suddivise in microelaborazioni a cui ogni modulo – ipoteticamente presente in una parte della nostra mente-cervello – fa capo. All’interno di una interpretazione modulare della mente si dipanano vari filoni di pensiero rispetto ai quali è lecito, secondo alcuni, pensare che solo certe funzioni cerebrali siano “incapsulabili” come modulari (alcuni esempi possono essere il linguaggio in Chomsky e Fodor; la capacità di captare volti in un’immagine composita; la capacità di individuare relazioni causa-effetto nel mondo fisico e via discorrendo), ma che altre non lo siano (in Fodor, tipicamente, le “funzioni alte” come i processi di pensiero coscienti non sono ascrivibili nella loro totalità a elaborazioni modulari). Una sorta di “modularità parziale”. Criticando questa linea di pensiero, che in ultima analisi non sembra quindi spiegare la gran parte del funzionamento della nostra mente, i “modularisti massivi” pretendono invece di incapsulare in elaborazioni modulari tutti i processi di pensiero (di quest’avviso sono, tra gli altri, L. Cosmides, J. Tooby, D. Sperber). L’ipotesi della modularità massiva è quindi una delle risposte al problema della coscienza, ma allo stato dei fatti non sembra quella che maggiormente si accorda ai risultati delle neuroscienze.

IPOTESI DELLO SPAZIO DI LAVORO GLOBALE

Tra i vari tentativi di elaborare una teoria sul funzionamento della coscienza vi è, appunto, l’ipotesi dello spazio di lavoro globale di Bernard Baars (1988; 1997; 2002) formulata sulla scorta di ipotesi di Tim Shallice e Michael Posner, ad oggi uno dei modelli più forti e maggiormente supportati dai dati empirici delle neuroscienze. Alla base di tale concezione della coscienza vi è il riconoscimento di due meccanismi, uno non cosciente e uno cosciente, che paiono lavorare in modo diverso su un continuum. Emergono alla coscienza tutti quei processi che approdano ad uno spazio di lavoro globalmente esteso, rendendo le informazioni disponibili a sistemi attentivi e introspettivi, dunque elaborabili coscientemente.

Immaginiamo che alla struttura in moduli altamente specifici della nostra mente-cervello – i quali computano informazioni “semplici” e altamente specifiche – faccia eco una rete globale che connette aree cerebrali distribuite su tutto il cervello, talvolta anche molto distanti fra loro. Immaginiamo ancora che il lavoro incessante e automatico dei moduli (lavoro non cosciente) possa essere collegato da questa vasta rete, il workspace appunto: una volta che le informazioni computate inconsciamente provenienti dai moduli sono riuscite ad entrare nel global workspace si rendono automaticamente disponibili all’accesso cosciente e dunque elaborabili da molti altri sottosistemi esecutivi, emozionali e concettuali che usano quelle informazioni per trarre inferenze, costruire ricordi, attivare risposte emotive. È importante evidenziare che in questo quadro la coscienza non è una funzione gerarchicamente superiore, ma piuttosto una funzione che si interfaccia orizzontalmente alle computazioni modulari inconsce (Marraffa, Paternoster, 2012). In questo senso possiamo pensare allo spazio di lavoro globale come ad un’area per accedere alla quale diverse altre aree di neuroni che coinvolgono aree frontali e sensoriali competono per diventare così coscienti. Un quadro funzionale è fornito da Baars e Gage (2010): in questo quadro è evidenziato un contenuto cosciente emergente sui fronti del buffer sensoriale, ossia lo spazio adibito alla computazione degli stimoli sensoriali, dunque inerente alla cattura attentiva bottom-up, e dell’esecutivo centrale, “centralina di comando” nel modello della memoria di lavoro –working memory– (Buddeley, 1974; 1986; 2000), inerente invece all’attenzione selettiva top-down. Ritorna qui il secondo punto della definizione di Dehaene (sopracitata) riguardante l’importanza cardine dell’attenzione nei processi di coscienza. Effettivamente, non sembra possibile una coscienza senza uno stato di attenzione.

Sarà lo stesso Stanislas Dehaene (2014) a dare dignità neuroscientifica alla teoria di Baars, comprovando attraverso alcuni esperimenti l’efficacia di immaginare un’architettura cognitiva su due livelli: un primo costituito da sottosistemi con connessioni limitate corticali e subcorticali a corto e medio raggio, i quali mettono in atto process(or)i inconsci e modulari che operano in parallelo; un secondo, a cui i moduli del primo accedono per competizione, costituito da un insieme distribuito di neuroni disposti nella zona corticale collegati gli uni agli altri da connessioni di lunga distanza che trasmettono globalmente alcune delle informazioni derivanti dal primo livello inconscio. È proprio questo secondo livello a rappresentare ciò che soggettivamente sperimentiamo come stato cosciente, ossia una disponibilità cerebrale globale di informazione. L’ipotetico meccanismo neurobiologico sottostante è costituito da un insieme di grandi cellule piramidali corticali con assoni eccitatori a lunga distanza e alle relative anse talamo-corticali. Tali cellule sono particolarmente presenti nella corteccia prefrontale, cingolata e parietale (Dehaene, 2018). La diffusione globale è ciò che consente un’elaborazione più efficiente delle informazioni (in quanto condivisa da molti più processori, i quali comprendono peraltro anche quelli relativi al linguaggio).

Questo è in breve uno dei più promettenti tentativi di delineare un’architettura cognitiva sottostante ad una funzione, la coscienza, su cui gli studiosi stanno focalizzando le loro attenzioni. Lo stesso modello rappresenta un superamento della teoria modulare verso un’implementazione tra questa e una visione associazionistica, che scorge nei networks cerebrali di corto e lungo raggio degli elementi cardine da cui non poter prescindere se il nostro intento è quello di ipotizzare architetture cognitive funzionali. Vecchi e nuovi modelli che storicamente si sono dati guerra (localizzazionismo e olismo delle funzioni mentali) sembrano oggi unirsi sotto l’evidenza empirica.

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