Una delle frasi più abusate sul cervello umano nella letteratura e nel cinema riguarda il fatto che ne conosciamo solo il 30%: naturalmente si tratta di una frase un po’ grossolana, ma rende bene l’idea della sfida che rappresenta oggi lo studio della mente e del suo funzionamento nel dettaglio.

Al giorno d’oggi, l’indagine scientifica sul modus operandi del cervello umano si diversifica in tre diverse linee di indagine, che corrono lungo due direzioni: le tre linee sono quelle che evidenzia Edoardo Boncinelli nel saggio “La vita della nostra mente”; la prima corrisponde alla psicologia sperimentale, che studia il funzionamento del pensiero e la reazione della mente in funzione di stimoli esterni. La seconda è la biologia molecolare, e in particolare la neurobiologia, che studia la trasmissione dei segnali neurali e il funzionamento del sistema nervoso; la terza, unico strumento di indagine diretta, è la tecnica del neuroimaging, la mappatura dell’attività cerebrale effettuata tramite rilevazione elettromagnetica. Questa tecnica (se si vuole, un’evoluzione dell’elettroencefalogramma) si basa sull’analisi dei campi elettromagnetici associati al segnale elettrico che costituisce l’impulso nervoso: la tecnologia moderna, grazie agli sviluppi della fisica delle nanotecnologie, permette ormai di ricostruire una mappatura del cervello con tutti i segnali nervosi adeguatamente riprodotti – con una definizione dell’ordine del centesimo di micron.

Le direzioni di indagine invece sono i due obiettivi a lungo termine della ricerca in questo settore: da un lato il fine ideale di scoprire il funzionamento completo della mente umana, dall’altro lo scopo più pratico di trovare una cura per le malattie neuro-degenerative e per altri disturbi del sistema nervoso. Di recente, negli Stati Uniti, l’amministrazione Obama ha approvato un imponente progetto di ricerca (solo lo stanziamento iniziale è di 100 milioni di dollari) che si pone come obiettivo proprio quello di comprendere a fondo il metabolismo delle cellule neurali con l’ambizioso proposito di sconfiggere l’Alzheimer e le malattie del sistema nervoso di origine tumorale, come l’epilessia.

Se il fine principale del progetto avviato dall’amministrazione americana (progetto BRAIN) è quello medico, in generale gli scopi della ricerca sul cervello umano vanno ben oltre. Ad esempio, uno dei traguardi più temerari dell’indagine scientifica in questo settore, è quello della creazione dell’intelligenza artificiale.

Un esempio interessante in questa direzione è lo Human Brain Project (progetto cervello umano), un’importante ricerca patrocinata dall’Unione Europea e coordinata dalla scuola policlinica di Losanna, alla quale partecipano 87 tra atenei e istituti di ricerca in tutta europa, cinque dei quali italiani. L’obiettivo del programma è quello della realizzazione di un software che, sfruttando mappature cerebrali ottenute tramite neuroimaging e imponenti database di dati, nonché le più avanzate tecnologie informatiche, replichi in tutto e per tutto il funzionamento di un cervello umano: una sorta di clone. Al di là dei possibili utilizzi medici, un software simile costituirebbe una pietra miliare verso lo sviluppo di computer super-intelligenti; si tratterebbe però di un software a cui viene “insegnato come pensare”, di fatto programmato per reagire come un cervello umano a specifiche reazioni.

Esiste una linea di indagine ancora più interessante – sebbene le prospettive siano molto più di lungo termine: si tratta di un progetto che non si propone di riprodurre il funzionamento del cervello, ma il cervello stesso. L’idea è quella di costruire una rete elettrico-neurale che sviluppi da sola la sua intelligenza: costruire, in pratica, un cervello artificialmente (non un software, quindi, ma un hardware), e dandogli i giusti stimoli, cercare di far sì che impari a “pensare” da solo. Utopico, ma non troppo: il progetto esiste già.

Naturalmente è ovvio che entrambe le linee di ricerca (quella “software” e quella lato “hardware”) pongano in essere una serie di problemi filosofici ed etici di notevole entità. Il primo fra tutti riguarda il libero arbitrio: se infatti pensieri, decisioni ed emozioni hanno un funzionamento totalmente meccanicistico, al punto da essere riproducibili in tutto e per tutto, in quale punto del funzionamento interviene la volontà? La domanda non è da poco, anche perché recenti ricerche hanno evidenziato come, ad esempio nel controllo del movimento, l’impulso nervoso che governa il muscolo parte dal cervello prima del pensiero che manifesta l’intenzione conscia di muoversi: prima di sapere cosa si vuole fare, di fatto lo si sta già facendo. Dove sta la decisione?

Per fortuna, e per il bene della nostra sanità mentale, una parte di risposta a queste domande esistenziali viene fornita dalla fisica, e più precisamente dalla meccanica quantistica: il funzionamento di un sistema microscopico basato su impulsi elettrici – quale quello neurale – non segue le leggi della fisica classica, ma ammette fluttuazioni quantistiche. Ad esempio, la fisica classica prevede che se una sinapsi non è attiva, non ci possa essere trasmissione di segnale; secondo la meccanica quantistica invece, la trasmissione è solo improbabile, ma è possibile grazie all’effetto tunnel. Ed è chiaro che, per quanto improbabile possa essere, se consideriamo che un essere umano possiede alcuni milioni di miliardi di connessioni, un simile effetto arriva ad avere un peso statistico. Secondo alcuni filosofi, questa instabilità quantistica è la causa ultima del libero arbitrio e della diversità e unicità di ogni mente umana. Un computer che volesse replicare realmente il funzionamento di un cervello umano, dovrebbe essere in grado di replicare esattamente anche le fluttuazioni a cui quest’ultimo è soggetto. Ma queste ultime sono stati quantici, e pertanto non sono riproducibili (teorema No-Cloning): questo significa che non è possibile costruire un qualsiasi sistema artificiale che ragioni in maniera identica ad un essere umano. Il libero arbitrio è salvo, almeno per oggi.