Ombre di pensiero

Parte 1. Campi come modelli di informazioni

I miei post precedenti del blog sollevavano alcune domande fondamentali sul profondo mistero della coscienza. La coscienza può essere codificata o creata da campi astratti (modelli dinamici di informazione), indipendentemente dal fatto che la struttura sottostante sia costituita da una rete artificiale o da un vero tessuto cerebrale? Se la risposta è sì, quanto devono essere fini i pattern per codificare o produrre coscienza? Con questo background in mente, i nuovi post estenderanno queste iniziative speculative utilizzando concetti sia della fisica classica che di quella moderna. La nostra enfasi iniziale è rivolta al concetto profondo di campi , sviluppati e perfezionati dai fisici negli ultimi duecento anni.

La fisica richiede una serie di grandi passi concettuali, che prima riguardano i campi classici e in seguito i campi quantistici e gravitazionali. Questi modi di pensare relativamente nuovi forniscono una certa sensazione di quanto lontano la scienza del cervello possa eventualmente divergere dall’ortodossia attuale. L’umiltà che ne deriva potrebbe renderci particolarmente scettici nei confronti dei tentativi di “spiegare” le osservazioni che non si fondono facilmente con le nozioni comuni di coscienza: moduli mentali multipli nel cervello singolo, nella coscienza di gruppo, nell’inconscio e così via. Se non altro, i campi classici, la relatività e la meccanica quantistica forniscono alla scienza e alla filosofia del cervello nuove lezioni epistemologiche (relative alla teoria della conoscenza, ai suoi metodi, alla sua validità e alla sua portata). In un linguaggio più concreto, la fisica ci dice qualcosa di molto interessante sul modo in cui la conoscenza umana viene acquisita e sui suoi limiti fondamentali.

Qui ci attacchiamo con “speculazioni plausibili”, definite come quelle vincolate da tre ipotesi operative: (1) I cervelli sono sistemi complessi. (2) Cervelli e menti sono correlati. (3) Le nostre speculazioni non violano ovviamente le leggi fisiche stabilite. Alcuni lettori potrebbero insistere sul fatto che le restrizioni sopra elencate sono troppo limitanti. Forse le leggi fisiche come attualmente intese sono sbagliate. Ma senza limiti ragionevoli alla speculazione, gli articoli di questo genere potrebbero degenerare in un’orgia di fantasie selvagge o fantascienza pulp. Non ci occuperemo qui di mondi in cui le fate sub-microscopiche cavalcano piccoli unicorni attorno ai loro castelli per produrre coscienza, o qualsiasi altra cosa. Quindi, mentre sottovalutiamo le “teorie fiabesche della coscienza”, rimaniamo ancora con una vasta gamma di idee, alcune abbastanza controintuitive e persino strane, che si adattano comodamente ai nostri limiti di speculazione restrittiva. In particolare, la strana visione del mondo fornita dalla fisica moderna dovrebbe dare una pausa a quei filosofi e scienziati che banalizzerebbero il difficile problema della coscienza semplicemente perché lo trovavano “non scientifico” o addirittura occulto.

Iniziamo qui con campi rigorosamente classici, salvando la fisica moderna per post successivi. Quasi qualsiasi entità che varia con il tempo e la posizione può essere rappresentata come un campo. Se viene misurata la temperatura dell’aria vicino a un forno attivo, il modello spazio-temporale risultante può essere espresso come un campo. La pressione atmosferica, la densità della popolazione umana e varie misure del tessuto cerebrale attivo sono tutti campi basati su una sorta di entità sottostante. Nel cervello, i livelli di ossigeno nel sangue e l’attività sinaptica dei neuroni sono campi misurati con fMRI ed EEG, rispettivamente. Tali rappresentazioni di modelli dinamici come campi sono spesso solo una questione di convenienza matematica. Tuttavia, siamo interessati qui in qualcosa di molto più profondo, vale a dire i campi più astratti che non hanno un portatore conosciuto, una struttura per “trasportare” il campo. La fisica del XIX secolo fu focalizzata per diversi decenni sulla ricerca di una struttura di base per i campi elettromagnetici. Molti tentativi sono stati fatti per trovare il vettore atteso chiamato l’ etere . Dopotutto, le onde sonore, le onde dell’acqua, le onde sismiche e così via coinvolgono strutture fisiche in movimento, ma gli esperimenti non hanno rivelato prove per l’etere. Questo risultato, insieme alla teoria della relatività speciale di Einstein nel 1905, alla fine costrinse all’abbandono dell’idea che i campi elettromagnetici richiedessero un mezzo fisico in cui propagarsi.

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Sottolineo la parola “forzato” perché molti scienziati dell’epoca non cedevano facilmente il loro punto di vista troppo meccanico – alcuni morirono rifiutando di accettare l’immagine implicita di tipo “occulto” della realtà fisica. Quella particolare resistenza è ormai lontana; la scienza ora considera i campi elettromagnetici come qualcosa di molto più profondo dei primi fisici. I campi elettromagnetici mantengono una qualità astratta – i campi sono definiti solo in termini di effetti osservabili che producono sulle cariche elettriche, spesso all’interno di alcune antenne come quelle dei nostri telefoni cellulari. Anche se mancano di una struttura fisica sottostante, i campi elettromagnetici portano sia le informazioni che l’energia, caratteristiche contenute nel campo stesso . Questa proprietà critica consente la trasmissione dell’energia del sole su milioni di chilometri di spazio vuoto, rendendo possibile la vita sulla terra.

Fonte: Paul Nunez

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Per facilitare la nostra comprensione dei campi cerebrali associati ai processi mentali, considera una favola di una tavoletta magica che funge da metafora utile. Un misterioso uomo di nome Spock proveniente da un lontano pianeta appare improvvisamente sulla terra. Fornisce agli esseri umani una tavoletta magica in grado di fornire le informazioni necessarie per curare le malattie, se solo possiamo imparare a leggere le risposte del tablet alle nostre domande. Spock poi svanisce in una nuvola di fumo. La superficie della tavoletta contiene una matrice da cinque a cinque di luci tremolanti. I siti di matrice sono analoghi ai siti di registrazione del cervello di EEG, fMRI o altre posizioni in cui vengono misurate varie firme di coscienza . La celebrata apparizione di Spock porta a un’eruzione di chiacchiere sul talk show, letture di astrologi e così via. Le università si affrettano a offrire nuovi dottorati programmi in tablet science ; gli sforzi scientifici a livello mondiale si concentrano sui campi del tablet, cioè sui suoi modelli dinamici di informazione. I cerchi pieni potrebbero indicare ampiezze, frequenze, fasi o diverse combinazioni di sfarfallio locali. Ulteriori informazioni promettenti sono ottenute da varie misure di connessioni funzionali (correlazioni) tra i siti della matrice, come indicato dalle frecce. Ma, molti anni dopo la visita di Spock, il linguaggio della tavoletta rimane in gran parte inspiegabile. Il caso analogo dei campi cerebrali e le loro connessioni con la coscienza saranno considerati nei post successivi. Con l’allegoria di Platone alla grotta in mente, il pioniere EEG Alan Gevins ha etichettato tali campi “ombre di pensiero” (vedi riferimento).

Riferimenti

Paul L Nunez, La nuova scienza della coscienza: esplorare la complessità del cervello, della mente e del sé, Amherst, New York: Prometheus Books, 2016

Paul L Nunez, Brain, Mind, and the Structure of Reality, Oxford University Press, 2010

Gerald M Edelman e Giulio Tononi, Un universo di coscienza, New York: Basic Books, 2000

Alan S Gevins, Robert E Schaffer, Joseph C Doyle, Brian A Cutillo, Robert L Tannehill e Steven L Bressler, Ombre del pensiero: spostamento laterale dei modelli elettrici del cervello umano durante un breve compito visuomotorio, Science 220: 97-99, 1983.