Perché non riusciamo a farci il solletico da soli? Un neuroscienziato italiano pensa che la risposta ci dica da dove nasce la coscienza

Per molto tempo la domanda è rimasta sospesa tra i laboratori di neuroscienze: quanto cervello serve per essere coscienti? La risposta più diffusa, quasi data per scontata, è che ne serva molto: la coscienza sarebbe una proprietà che emerge dalla complessità, dai miliardi di neuroni e dalle connessioni intricate di un cervello grande come il nostro. Ma se fosse il contrario? Se le forme più basilari della vita mentale non avessero affatto bisogno di grandi cervelli, e il nostro enorme surplus di neuroni servisse a tutt'altro?

Esiste una prospettiva che non parte dalla filosofia né dalle immagini cerebrali, ma da decenni di esperimenti su pulcini appena nati, api, mosche, pesci e anfibi. È quella di Giorgio Vallortigara, nato a Rovereto nel 1959, professore ordinario di Neuroscienze al Centre for Mind/Brain Sciences (CIMeC) dell'Università di Trento, di cui è stato direttore scientifico fino al 2015. Laureato in Psicologia sperimentale a Padova nel 1983 con Mario Zanforlin e dottore di ricerca nel 1990, dopo un periodo post-dottorale all'Università del Sussex ha costruito una carriera che gli è valsa due ERC Advanced Grant, cosa rara in Europa, oltre al Premio Ferrari Soave dell'Accademia delle Scienze di Torino (2013) e al Premio Geoffroy Saint-Hilaire per l'etologia (2016). È autore di oltre quattrocento articoli scientifici, pubblicati anche su Nature, Science, PNAS e Current Biology.

Vallortigara non propone una teoria della coscienza nel senso filosofico del termine. Il suo approccio è biologico e comparato: sostiene che la domanda giusta non sia "come un cervello complesso produce la coscienza?" ma "qual è il meccanismo neurale minimo, il più semplice possibile, sufficiente perché compaia un'esperienza soggettiva?"

Per capire da dove nasce la sua ipotesi bisogna partire da un esperimento del 1950 che dà anche il titolo a uno dei suoi libri. I fisiologi Erich von Holst e Horst Mittelstaedt presero una mosca del genere Eristalis, le ruotarono la testa di 180 gradi e la fissarono con della cera. Il risultato: l'insetto iniziò a girare in tondo senza sosta, in senso orario o antiorario. Al buio, invece, si muoveva normalmente. La spiegazione proposta è che il cervello, quando invia un comando motorio, ne produca anche una copia interna (la copia efferente, in tedesco Efferenzkopie) che viene sottratta al segnale sensoriale in arrivo, così da compensare gli effetti del proprio movimento. Ruotando la testa, quel meccanismo di correzione si invertiva: da retroazione negativa diventava positiva, e la mosca finiva prigioniera di un circolo vizioso. Nello stesso anno Roger Sperry osservò in modo indipendente un fenomeno analogo in pesci a cui aveva ruotato chirurgicamente gli occhi, e chiamò quel segnale scarica corollaria.

A cosa serve, in fondo? A distinguere due cose che per un organismo capace di muoversi sono vitali: ciò che accade perché sono io a muovermi, e ciò che accade perché il mondo mi sta facendo qualcosa. È il motivo per cui, quando camminiamo, il mondo non ci sembra muoversi, ed è anche il motivo per cui il tocco che ci diamo da soli risulta attenuato rispetto allo stesso tocco ricevuto da altri.

In questo quadro, l'essere umano non è un'eccezione cosciente in un mondo animale meccanico, ma un caso particolare di una soluzione molto antica. La proposta di Vallortigara poggia su tre passaggi, ciascuno dei quali corrisponde a un tassello dell'ipotesi:

La tesi minimalista: la cognizione costa poco, la memoria costa molto → Gli studi sui cosiddetti cervelli miniaturizzati (api, mosche) mostrano che con pochissimi neuroni si ottengono comportamenti flessibili e capacità sofisticate. Da qui la domanda che percorre tutto il suo lavoro: se si può fare tanto con un hardware così modesto, a cosa serve un cervello grande? La sua risposta, formulata in un intervento su Animal Sentience nel 2020, è che il macchinario neurale della cognizione di base sia "economico", e che i cervelli più grandi siano associati soprattutto a una maggiore capacità di immagazzinare memoria, più che a una cognizione più avanzata.

La doppia provincia dei sensi → Vallortigara recupera una distinzione del filosofo scozzese Thomas Reid, ripresa dallo psicologo Nicholas Humphrey: i sensi avrebbero due funzioni distinte, farci sentire e farci percepire. Quando annusiamo una rosa accadono due cose in parallelo: proviamo l'odore come esperienza vissuta (sensazione) e rileviamo la presenza dell'oggetto rosa là fuori (percezione). Nel linguaggio di Humphrey: "cosa sta accadendo a me" contro "cosa sta accadendo là fuori". Che siano davvero due cose separate lo suggerisce un fenomeno clinico, la blindsight (visione cieca): pazienti con lesioni alla corteccia visiva primaria riescono a indicare correttamente dove si trova un oggetto pur non vedendolo consapevolmente. Hanno la percezione, ma manca la sensazione.

Il principio di riafferenza rovesciato → È la mossa originale, e il cuore della proposta. Il meccanismo classico dice che l'organismo prevede le conseguenze sensoriali delle proprie azioni. Vallortigara ribalta il ragionamento: se la sensazione è essa stessa una reazione corporea, cioè una forma di azione, allora anche di essa esiste una copia efferente. Ne segue una previsione precisa. Quando muoviamo attivamente la mano per toccare un oggetto, il comando motorio del braccio annulla la copia efferente della reazione locale del dito: resta la sola percezione (qualcosa là fuori) senza sensazione, ed è difficile, in quel momento, concentrarsi sul sentire il dito. Quando invece è l'oggetto a colpire il nostro dito fermo, non c'è nulla che annulli quella copia, e il segnale si carica di un senso di appartenenza e di autorialità: qualcosa sta accadendo a me. Quella, secondo l'ipotesi, è la scintilla dell'esperienza cosciente.

Il fascino di questa ipotesi sta nella struttura minima che richiede: secondo l'autore bastano un neurone sensoriale, un neurone motorio e un interneurone perché il segnale possa essere confrontato con la copia della reazione corporea e caricarsi, o meno, di quel senso di autorialità. Non serve una corteccia, non serve un cervello grande. Ne discendono previsioni in linea di principio verificabili: gli animali dotati di meccanismi di copia efferente, documentati sia nei vertebrati sia negli invertebrati, dovrebbero essere fenomenicamente coscienti, mentre negli organismi sessili, che non si muovono attivamente, la sensazione non dovrebbe comparire. C'è anche un dettaglio elegante: il confronto tra i due segnali richiede un piccolo ritardo temporale, che secondo Vallortigara potrebbe corrispondere alla durata minima del "presente" che sperimentiamo, un'idea che risale a William James.

Come epigrafe del suo articolo scientifico, Vallortigara sceglie una frase di Borges e la usa come metafora della propria teoria: la coscienza sarebbe un segnale sensoriale in attesa di una rivelazione corporea che può prodursi oppure no.

Questa ipotesi, però, è solo una parte del suo lavoro, e non la più consolidata. La parte più solida, quella sperimentale, riguarda i pulcini appena nati, studiati per decenni in parallelo con ricerche sui neonati umani. La scelta è metodologica: i pulcini appartengono a una specie precoce, cioè sono già autonomi dal punto di vista sensoriale e motorio poche ore dopo la schiusa, e questo permette di testarli quando hanno avuto pochissima esperienza del mondo, in condizioni controllate. I risultati, pubblicati sulle riviste più selettive, sono notevoli.

Sul numero: in uno studio del 2009 sui Proceedings of the Royal Society B, pulcini di tre o quattro giorni, addestrati a considerare compagni delle palline di plastica, si sono orientati correttamente verso il gruppo più numeroso dopo che alcuni oggetti erano stati spostati dietro due schermi, risolvendo di fatto operazioni come 4 meno 2 e 1 più 2. Nel 2015, su Science, il gruppo ha mostrato che pulcini di tre giorni associano spontaneamente le quantità minori allo spazio a sinistra e quelle maggiori allo spazio a destra, esattamente come fa la nostra "linea numerica mentale", che molti ritenevano un prodotto della cultura e della scrittura. E nel 2022, su PNAS, sono stati descritti per la prima volta i neuroni per il numero nel nidopallio caudale del pulcino, un'area funzionalmente equivalente alla corteccia prefrontale dei mammiferi: cellule che rispondono selettivamente a una numerosità precisa, molto simili a quelle trovate negli animali adulti, ma presenti in animali giovanissimi e con esperienza visiva minima.

Sul riconoscimento degli esseri animati: in uno studio del 2005 su PLoS Biology, pulcini nati e allevati al buio, alla prima esposizione in assoluto, hanno preferito avvicinarsi ad animazioni di punti luminosi che riproducevano il movimento biologico di un vertebrato. Il dettaglio più interessante è che la preferenza non era specifica per la gallina: si estendeva al movimento di altri vertebrati, persino a quello di un potenziale predatore come il gatto. Nel 2010, su Developmental Science, è stato documentato che pulcini di due giorni, mai esposti a volti, preferiscono spontaneamente configurazioni simili a un volto, cioè tre macchie scure disposte a triangolo rovesciato dentro un ovale. Sempre nel 2010, su PNAS, è stata mostrata una sensibilità innata agli oggetti che si muovono in modo autonomo, distinti da quelli messi in moto da un urto. E nel 2024, di nuovo su PNAS, registrazioni da singole cellule hanno rivelato in pulcini di una settimana mai esposti a volti una popolazione di neuroni che risponde selettivamente alla configurazione del volto, e non a configurazioni alternative o ai singoli tratti isolati.

La conclusione che ne trae è la tesi centrale del suo libro Il pulcino di Kant (Adelphi, 2023), uscito in inglese come Born Knowing (MIT Press, 2021): la mente non è una tabula rasa, e l'apprendimento dall'esperienza è possibile solo se il sistema nervoso possiede già una struttura che lo favorisce. È la riformulazione biologica di un'intuizione di Konrad Lorenz, secondo cui l'a priori kantiano sarebbe in fondo un a posteriori filogenetico: ciò che per il singolo individuo è innato, per la specie è il risultato di milioni di anni di esperienza evolutiva. Vale la pena aggiungere che queste ricerche hanno anche una ricaduta biomedica: lo stesso gruppo ha usato il modello del pulcino per studiare come l'esposizione embrionale ad acido valproico comprometta le predisposizioni sociali precoci, un filone collegato alla ricerca sui disturbi dello spettro autistico.

La sua posizione è argomentata e coerente, ma sull'ipotesi relativa alla coscienza le obiezioni sono serie, e vale la pena esporle con precisione. La prima e più radicale è la stessa che colpisce quasi ogni teoria di questo campo: spiegare quale meccanismo distingue ciò che è mio da ciò che non lo è non spiega ancora perché a quel meccanismo debba accompagnarsi un'esperienza vissuta. Diversi lettori critici hanno osservato che la distinzione tra sé e non sé è operata anche da sistemi che nessuno considera coscienti, e che l'ipotesi non scioglie il problema dello zombie filosofico di cui abbiamo parlato con David Chalmers: in linea di principio, tutte quelle operazioni potrebbero avvenire al buio. Una seconda obiezione riguarda i casi limite, che lo stesso Vallortigara elenca con onestà nel suo articolo: l'immaginazione mentale, in cui non c'è alcuno stimolo esterno; l'anestesia; e i pazienti locked-in, che hanno perso ogni capacità di movimento. Se la sensazione nasce da una reazione corporea, un paziente immobile non dovrebbe sentire nulla? La sua risposta è che nel corso dell'evoluzione la reazione corporea si sia progressivamente "privatizzata", spostandosi dalla superficie del corpo ai nervi sensoriali e infine dentro il cervello, dove sopravvive come comando motorio interno. È una risposta coerente, ma resta da dimostrare. Va detto infine, e questo è il punto metodologicamente più importante, che l'articolo in cui la teoria è esposta è classificato dalla rivista come Hypothesis and Theory, cioè come contributo teorico e non come studio sperimentale, e che l'autore stesso lo presenta come una congettura. Il rigore delle sue ricerche sui pulcini, che sono dati, non va confuso con lo statuto di questa proposta, che è un'ipotesi.

Altri, al contrario, apprezzano proprio la sobrietà del gesto: in un panorama in cui la coscienza viene spesso legata alla complessità, alla corteccia o al linguaggio, un approccio che la ricollega a un meccanismo semplice, antichissimo e diffuso in tutto il regno animale ha due meriti rari. Il primo è che produce affermazioni discutibili e potenzialmente falsificabili, invece di limitarsi a descrivere. Il secondo è etico prima ancora che scientifico, e non è un caso che il suo contributo del 2020 sia comparso come commento a un articolo sull'etica animale inclusiva: se ha ragione, la coscienza non sarebbe un privilegio raro riservato a poche specie fortunate, ma qualcosa di molto più diffuso di quanto ci piaccia pensare, con conseguenze notevoli sul modo in cui trattiamo gli altri animali.

E forse è qui che sta il rovesciamento più interessante del suo lavoro. Siamo abituati a pensare la coscienza come la cima di una scala, il premio finale di cervelli sempre più grandi, e a collocarci in alto perché abbiamo più neuroni di tutti. Vallortigara suggerisce che quei neuroni in più ci servano soprattutto per ricordare, non per sentire. E che la capacità di provare qualcosa sia nata molto prima e molto più in basso, nel momento in cui un organismo qualunque ha iniziato a muoversi e ha avuto bisogno di distinguere sé stesso dal resto del mondo. Se l'ipotesi regge, la prossima volta che non riuscite a farvi il solletico da soli state sperimentando in diretta lo stesso meccanismo che, secondo questa congettura, ha acceso per la prima volta la luce dell'esperienza sul nostro pianeta.

A presto,
Il Team di Quantyoum Letters 😊

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