Un altro piccolo passo verso la comprensione della coscienza

Una nuova ricerca mostra che la coscienza richiede un’elaborazione distribuita.

La nostra comprensione di come il cervello genera il riconoscimento consapevole sta crescendo e un rapporto nel numero di maggio di Science lo espande ulteriormente.

Lo studio ha esaminato le risposte di scarica dell’impulso neurale del cervello della scimmia agli stimoli visivi. Gli elettrodi sono stati impiantati nelle quattro aree della corteccia visiva che sono attivate sequenzialmente da stimoli visivi. Lo stimolo era una macchia circolare di diverso contrasto nell’area in basso a sinistra del campo visivo. Le scimmie venivano date quando veniva distribuito uno stimolo, anche se lo vedevano o meno con il contrasto del punto sullo sfondo visivo. Le scimmie venivano addestrate a riferire quando sapevano di aver visto il punto spostando lo sguardo da un punto di fissazione centrale alla posizione precedente dello spot circa 450 millisecondi prima. Le scimmie hanno segnalato punti non riconosciuti spostando lo sguardo a destra del punto di fissazione predefinito. Gli investigatori hanno imposto il ritardo per la segnalazione di eliminare la risposta essendo una semplice saccade riflessa. Un ritardo più lungo sarebbe stato più convincente, ma avrebbe potuto tassare la memoria di lavoro della scimmia e la facile distrazione.

Come previsto, i punti di sufficiente contrasto evocavano la scarica di impulso in ciascuna delle quattro regioni della corteccia visiva. Sia che la scimmia riferita effettivamente vedendo il punto dipendesse o meno dall’aumento della scarica d’impulso nella regione della corteccia frontale che aveva impiantato elettrodi. Senza dubbio, anche altre aree frontali non monitorate potrebbero essere state attivate in condizioni in cui è stato segnalato il riconoscimento. Il punto è che il riconoscimento consapevole richiede l’attivazione di aree cerebrali ampiamente separate allo stesso tempo.

Non è qui dimostrato come l’attività frontale stia interagendo con l’attività nelle aree della corteccia visiva, ma ciò potrebbe certamente essere previsto da studi nel mio laboratorio, riportati nel 2000. Abbiamo dimostrato che la realizzazione cosciente di percezioni alternative di figure ambigue negli umani si è verificata quando il cervello l’attività elettrica (EEG) sulle aree visive del cuoio capelluto è diventata altamente sincronizzata, su un’ampia gamma di frequenze con più aree frontali, sia nello stesso emisfero che nell’emisfero opposto. La Figura 1 mostra la topografia del cambiamento di coerenza al momento della realizzazione per la percezione alternativa.

• Perché dovresti provare a lavorare attraverso il gioco
• Il linguaggio universale delle espressioni facciali
• I pericoli della separazione dei bambini dai genitori
• Smetti di incolpare gli altri per il motivo per cui non stai facendo quello che vuoi
• Abbiamo bisogno di parlare della salute mentale di papà

Fonte: WR Klemm

Figura 1. Il riepilogo topografico di p <0.01 aumenta la coerenza tra tutte le 10 figure ambigue, tutti i soggetti, nella banda 25-50 Hz. Ogni quadrato corrisponde a un dato elettrodo e mostra come l'attività in quel luogo è diventata più coerente con l'attività in altri luoghi nell'istante in cui il soggetto ha realizzato coscientemente la percezione alternativa in una qualsiasi delle 10 figure ambigue. Da Klemm et al. (2000). Gli aumenti di coerenza diffusi sono stati osservati anche nella banda inferiore a 25 Hz.

• Conflitto nella tua relazione? Prova a fare una passeggiata insieme
• Il segreto del sonno ristoratore
• La psicologia segreta dietro le finali NBA
• Business incontra l’emozione attraverso la memoria
• Ideazione suicidaria: 19 parole a cui prestare attenzione

Pertanto, sembra che un segnale rilevabile significativo, che non deve essere limitato alla visione, non solo attivi i suoi bersagli neurali immediati, ma quelle cellule bersaglio possono innescare feed-forward per innescare l’attività in aree più frontali. Il feedback proveniente da queste aree frontali può creare un accoppiamento oscillatorio bloccato nel tempo attraverso ampie distese di corteccia apparentemente necessarie per il riconoscimento consapevole. Il blocco temporale probabilmente amplifica i segnali fino alla soglia per la realizzazione cosciente.

L’elaborazione del segnale distribuito non significa necessariamente che la coscienza richiede enormi distese di tessuto neurale. Ricordiamo dagli studi sul cervello diviso nel laboratorio di Roger Sperry che anche mezzo cervello può essere pienamente consapevole degli stimoli che può ricevere. La magia della coscienza sembra risiedere nella natura qualitativa della condivisione dei dati, non nel volume di tessuto coinvolto.

Quindi, il problema principale è come l’accoppiamento oscillatorio di circuiti altrimenti isolati amplifica i segnali per diventare consapevolmente riconosciuti. “Amplificare” può essere una parola fuorviante, in quanto non ci sono prove convincenti che la coscienza sia collegata ad avere più impulsi nervosi per unità di tempo. Gli impulsi non aumentano di certo, perché la loro magnitudine di tensione è limitata dalla concentrazione e dai gradienti elettrostatici. Piuttosto, il segreto potrebbe trovarsi nella tempistica controllata degli impulsi. Una probabile forma di amplificazione deriva dal riverbero dell’attività tra gruppi neuronali coerenti, che potrebbero avere l’effetto di sostenere lo stimolo abbastanza a lungo da essere rilevato coscientemente, cioè che il cervello “vede” ciò che gli occhi stavano guardando.

La coscienza può anche semplicemente essere una questione di miglioramento del rapporto segnale-rumore. L’attività a tempo bloccato e riverberante dovrebbe essere più isolata e protetta da attività casuali che sono inaffidabili associate a un determinato stimolo. Intuitivamente, questo è ciò che percepiamo nelle esperienze quotidiane. Quando guardiamo un albero, il rumore cognitivo della moltitudine di segnali dell’albero può oscurare il nostro vedere l’uccello nell’albero finché, per caso o per caso, siamo in grado di vedere l’uccello.

Questo ci lascia ancora una risposta incompleta. Di cosa si tratta amplificando o riducendo il rumore di fondo che rende gli stimoli consapevolmente riconoscibili? Dov’è il “chi” nel cervello che realizza? Quando il mio cervello vede o sente qualcosa, è “Io” che lo vede o sente coscientemente. Come fa il mio cervello a creare il mio io e dove nel mio cervello è il mio io? Una possibilità è che il cervello inconscio possa rilasciare una serie di attività di rete uniche che funzionano molto come un avatar, dando al cervello una funzionalità altrimenti non avere. Ho elaborato questa idea nel mio post “The Avatar Theory of Consciousness”.

In che modo questo avatar “I” trova uno stimolo che riconosce? Lo sta cercando, come un riflettore che attraversa la corteccia per attività indotta dallo stimolo? O forse non è “cercare” la sensazione, ma piuttosto è innescata nell’esistenza temporanea quando uno stimolo acquisisce la soglia necessaria per lanciare la coscienza. Gli esperimenti sulle scimmie supportano quest’ultima opzione. Tuttavia, uno stimolo viene riconosciuto, la consapevolezza può sopravvivere al trigger. Spesso pensiamo coscientemente al significato di uno stimolo momentaneo, lo integriamo con i ricordi e sviluppiamo credenze, intenzioni e risposte, sia cognitive che comportamentali o entrambe.

Un’altra cosa deve essere menzionata. Negli esperimenti sulle scimmie, era chiaro che le scimmie erano costantemente svegli, anche quando non stavano rilevando gli stimoli presentati. Quindi, essere svegli non è la stessa cosa di essere coscienti. Lo sappiamo anche dagli esperimenti umani sulla cecità disattenta, che rivelano che la coscienza dipende dall’attenzione selettiva. La veglia è una condizione necessaria per la coscienza ma non, di per sé, sufficiente.

Riferimenti

Van Vugt, Bram, et al. (2018). La soglia per il rapporto cosciente: perdita di segnale e bias di risposta nella corteccia visiva e frontale. Scienza. 360 (6388), 537-542.

Klemm, WR, Li, TH e Hernandez, JL (2000). Indicatori EEG coerenti di legame cognitivo durante compiti con figure ambigue. Coscienza e cognizione. 9, 66-85.