Il problema di partenza
Chi studia il funzionamento della mente si trova di fronte a una difficoltà pratica: conciliare materie complesse e vaste, che appartengono a discipline diverse (neuroanatomia, neurofisiologia, neurobiologia) ciascuna con il proprio linguaggio e i propri metodi.
A questo si aggiunge un problema di ritmo. Le teorie sul funzionamento della mente umana e sulle capacità di apprendimento degli altri mammiferi si susseguono con grande rapidità, rendendo difficile seguirne gli sviluppi e produrne una sintesi che possa fare da base a nuovi approcci di studio.
È una condizione strutturale di questo campo, non un limite individuale: la produzione di dati cresce più velocemente della capacità di integrarli in un quadro coerente.
Modelli divergenti
Le proposte interpretative disponibili sono profondamente diverse tra loro. L’articolo ne segnala due, agli estremi opposti.
La metafora computazionale
La prima paragona il funzionamento cerebrale a quello di un computer, sia pure molto sofisticato: ingressi, elaborazione secondo regole, uscite.
È il modello che ha dominato le scienze cognitive per decenni e che ha prodotto risultati importanti: ha reso possibile parlare di rappresentazioni, di memoria di lavoro, di algoritmi mentali, e ha fornito un linguaggio comune tra psicologia e informatica.
Ne sono noti anche i limiti. Un cervello non separa nettamente hardware e software, non ha un’unità centrale, funziona in parallelo e in modo massicciamente ridondante, e soprattutto si modifica strutturalmente mentre elabora: cosa che un calcolatore tradizionale non fa.
I modelli della complessità
La seconda linea collega la struttura cerebrale alla complessità dei frattali e la colloca in una zona intermedia tra comportamento caotico e ordine rigido.
L’intuizione ha un fondamento osservabile: molte strutture biologiche presentano organizzazione autosimile su scale diverse, l’albero bronchiale, il sistema vascolare, le ramificazioni dei neuroni. Ed è documentato che i sistemi complessi funzionano meglio quando non sono né completamente ordinati né completamente disordinati: un ordine rigido non permette adattamento, un disordine totale non permette stabilità.
Va però distinta la descrizione geometrica (utile e verificabile) dalla spiegazione funzionale. Che una struttura abbia proprietà frattali dice come è organizzata, non necessariamente perché produca pensiero.
Il riferimento alla termodinamica
Una linea di ricerca più recente affianca le leggi della termodinamica alle funzioni cerebrali, sia fisiologiche sia patologiche.
L’idea di fondo è che il cervello sia un sistema che opera lontano dall’equilibrio, consumando energia per mantenere ordine interno. È un dato incontestabile sul piano metabolico: l’encefalo assorbe una quota notevole dell’energia dell’organismo pur rappresentando una frazione minima del peso corporeo.
Alcuni approcci hanno tradotto questa constatazione in modelli formali, descrivendo l’attività mentale in termini di minimizzazione di una quantità analoga all’energia libera. Sono proposte teoricamente eleganti e oggetto di dibattito, non conclusioni acquisite.
La cautela necessaria è la stessa che vale per tutte le analogie tra discipline: un concetto che funziona in fisica non diventa automaticamente valido in biologia solo perché è applicabile formalmente. Il rischio è di scambiare la coerenza matematica di un modello per la sua verità.
Descrivere ciò che sfugge
Un ultimo elemento riguarda l’uso di strumenti matematici (teorie degli insiemi numerici e geometrici) per descrivere aspetti del comportamento motorio difficili da collocare nelle categorie disponibili.
È un’esigenza reale. Il movimento pone problemi descrittivi notevoli: coinvolge un numero elevatissimo di gradi di libertà, si adatta continuamente al contesto, e produce risultati stabili attraverso percorsi ogni volta diversi. Trovare un linguaggio formale adeguato è una questione aperta.
Il valore delle metafore
Ciò che questa rassegna mette in luce è forse più interessante di ciascun singolo modello.
Ogni epoca ha spiegato il funzionamento mentale con la tecnologia più avanzata di cui disponeva: il meccanismo idraulico, l’orologio, il centralino telefonico, il computer, la rete. Ogni metafora ha reso visibili alcuni aspetti e ne ha nascosti altri.
Questo non le rende inutili: al contrario, senza modelli non si formulano ipotesi verificabili. Ma suggerisce due cautele.
La prima: distinguere sempre tra il modello e ciò che descrive. Dire che il cervello “è” un computer o “è” un sistema termodinamico significa scambiare uno strumento descrittivo per la cosa descritta.
La seconda: preferire i modelli che generano previsioni falsificabili a quelli che si limitano a riorganizzare in modo suggestivo ciò che già sappiamo. È il criterio che distingue un’ipotesi scientifica da un’analogia affascinante.
Domande frequenti
Il cervello funziona come un computer?
È una metafora che ha prodotto risultati importanti, fornendo un linguaggio comune tra psicologia e informatica. Ha però limiti evidenti: il cervello non separa hardware e software, funziona in parallelo e si modifica strutturalmente mentre elabora.
Cosa significa che il cervello avrebbe proprietà frattali?
Che presenta organizzazione autosimile su scale diverse, come altre strutture biologiche. È una descrizione geometrica utile, che però dice come una struttura è organizzata, non perché produca pensiero.
Che rapporto c’è tra termodinamica e funzioni cerebrali?
Il cervello opera lontano dall’equilibrio consumando molta energia per mantenere ordine interno: dato incontestabile sul piano metabolico. Alcuni modelli formali ne traggono descrizioni dell’attività mentale, ma restano proposte teoriche in discussione.
Perché le metafore sono comunque utili?
Perché senza modelli non si formulano ipotesi verificabili. Servono però due cautele: distinguere il modello da ciò che descrive, e preferire i modelli che generano previsioni falsificabili a quelli soltanto suggestivi.