Si Può Imparare Come In Matrix?

Si può Imparare come Matrix?

Si può Imparare come Matrix?

  • E’ davvero possibile imparare come in Matrix?
  • E’ possibile “caricare” (upload) conoscenza direttamente nel cervello?
  • E’ possibile imparare una nuova abilità attraverso la stimolazione cerebrale?
  • La stimolazione elettrica del cervello favorisce l’apprendimento?

Nei giorni scorsi ha ricevuto molta attenzione sui media uno studio del laboratorio HRL sulla possibilità di imparare meglio e più velocemente tramite una stimolazione elettrica del cervello. Lo studio citava casi in cui alcuni piloti novelli hanno migliorato nettamente la loro capacità dopo alcuni giorni di stimolazione.
Alcuni giornali si sono subito portati al paragone del film Matrix, dove si caricava la conoscenza direttamente nel cervello. Anche siti importanti come Popular Mechanics, Mirror, Huffington Post, Telegraph e molti altri.  Ma è proprio così?
Innanzitutto, bisogna partire da quello che viene considerata conoscenza, e da come il nostro cervello gestisce l’apprendimento.
Secondo le teorie oggi prevalenti nel mondo delle neuroscienze, il nostro cervello immagazzina ed elabora conoscenza nei neuroni e nelle sue connessioni con altri neuroni (sinapsi). Ogni volta che impariamo qualcosa di nuovo, le connessioni in qualche modo cambiano (neuroplasticità), o si utilizzano in modo più frequente alcune connessioni rispetto ad altre, rendendole più fluide e automatiche. Quando impariamo a guidare, una serie di neuroni e di connessioni si attivano in sequenza, aiutandoci a compiere una manovra che, una volta imparata e fatta più volte, diviene praticamente automatica.
Quella che chiamiamo esperienza non è altro che la pratica continua che porta  all’automazione dell’apprendimento. Ovvero all’attivazione praticamente immediata di sequenze neurali nel cervello.
Molte abilità, come pilotare un aereo, giocare a tennis, fare trading sui mercati finanziari, apprendere una lingua straniera, suonare uno strumento musicale, ma anche programmare in Java, diventare un operaio specializzato, comunicare in pubblico o guidare gruppi di lavoro, richiedono non solo una buona dose di formazione di base iniziale (spesso chiamata teoria), ma anche una quantità estensiva di pratica per essere apprese ad un livello elevato.
Malcolm Gladwell nel suo famoso libro Outliers (fuoriclasse) sostiene che 10.000 ore di pratica sono necessarie per diventare tra i massimi esperti in un qualsiasi campo. E’ chiaro che 10.000 ore sono una quantità incredibile di tempo, che può essere “investito” solo da poche persone, prevalentemente nei primi 20/30 anni di vita.
Ma anche senza voler dover diventare per forza esperti planetari, per apprendere con sufficiente capacità un’abilità (che spesso vuol dire un lavoro), è spesso necessario dover “investire” una elevata quantità di ore: per parlare e capire una lingua straniera servono centinaia di ore di pratica, per prendere una licenza di pilotaggio servono 150 ore di volo, 1500 ore per poter essere comandante di aereo di linea.
E dove le ore non sono richieste, spesso lo sono gli anni: per diventare medico generico, servono 6 anni di studi più svariati altri di specializzazione. E in molti lavori un livello di “seniorship” è conseguito dopo diversi anni di esperienza. Non a caso l’esperienza è spesso associata all’anzianità anagrafica, mentre l’inesperienza alla gioventù.
Human Bottleneck

Human Bottleneck

Richard Epworth nel suo sorprendente libro “Bottleneck” evidenzia come le nostre capacità di apprendimento abbiamo comunque un collo di bottiglia, un limite che è derivante dalla nostra biologia, dalla nostra limitata capacità di elaborare informazioni. Ma ciò non significa che non sia comunque possibile velocizzare molte parti di apprendimento pratico.
Se infatti si potesse accelerare queste fasi di apprendimento sul campo, ci sarebbero enormi benefici sia in termini economici (minori costi per la formazione di personale “abile” a svolgere un’attività, minori spese economiche per diventare esperti in un campo), sia in termini di tempo (possibilità di ridurre i tempi necessari all’apprendimento). A questo stanno mirando molte metodologie di apprendimento veloce emerse negli ultimi anni (speed learning), spesso basate su studi scientifici testati sul campo.
Pertanto, è chiaro che non ci troviamo nel campo del “caricamento della conoscenza” del film Matrix, ma nella velocizzazione della fase di pratica.
Il laboratorio HRL ha infatti voluto testare una modalità particolarmente innovativa. L’utilizzo di tecniche di stimolazione elettrica del cervello con tDCS (stimolazione transcranica a corrente diretta continua).
L’utilizzo di correnti elettriche per la stimolazione cerebrale non è una novità: già i romani parlavano dell’utilizzo di “pesci elettrici” (conduttori di elettricità) per il trattamento dei mal di testa. Poi dopo l’Illuminismo la scoperta dell’elettricità indusse Volta e Galvani a sperimentare l’utilizzo delle correnti elettriche attraverso i corpi di animali. Fu un nipote di Galvani il primo ad utilizzare l’elettricità per il trattamento della depressione nel tardo Ottocento. Ma è solo in anni recenti che l’utilizzo della tDCS ha guadagnato popolarità.

TDCS per Imparare

Si tratta di una tecnica non molto invasiva (si indossa un particolare casco con alcuni elettrodi che inviano una debole corrente elettrica a parti specifiche del cervello), già utilizzata in tutto il mondo per trattamenti di riabilitazione cognitiva e psichiatrica, i cui risultati sono al momento ancora al centro della discussione.
Finora pochi studi si sono interessati a come deboli correnti elettriche inviate al cervello possano essere in grado di migliorare  le facoltà cognitive, e in particolare l’apprendimento in soggetti sani.
Il laboratorio HRL ha voluto quindi testare se l’utilizzo del tDCS sia in grado di migliorare e velocizzare l’apprendimento sul campo del pilotaggio di un aereo, una delle abilità più complesse in assoluto.
Pilotare un aereo richiede infatti un’esecuzione esperta di procedure specifiche. I piloti esperti hanno dimostrato capacità di destrezza, ragionamento visuale-spaziale, buona memoria a breve termine, aritmetica mentale fluida e flessibilità cognitiva.
Come descritto nel paper, 32 persone suddivise in 2 gruppi sono stati scelte per l’esperimento, con altri 2 gruppi per la verifica dell’effetto placebo. Le stimolazioni tDCS ricevute dai partecipanti riguardano per un gruppo la cosiddetta DLPFC destra (precorteccia frontale dorsolaterale destra, parte della funzione esecutiva), e per un altro gruppo la corteccia motoria M1 sinistra (parte della funzione motoria volontaria che controlla la parte destra del corpo).
Ogni partecipante è stato esposto ad una serie di esercizi quotidiani di apprendimento, per quattro giorni consecutivi. I partecipanti dei gruppi di stimolazione hanno ricevuto una debole stimolazione elettrica durante alcuni di questi esercizi, mentre i partecipanti dei gruppi placebo hanno ricevuto una stimolazione elettrica praticamente nulla.
Gli esercizi comprendevano una breve spiegazione dei comandi di volo, una sessione di riposo, esercizi di “finger tapping” ,“N-back” (esercizio di memoria),  esercizi di attenzione situazionale, esercizi vari di manovre di volo tra cui l’atterraggio (tutta la formazione è avvenuta su simulatore di volo, allenandosi a imitare il volo del pilota automatico). Un feedback veniva infine fornito al termine di ogni atterraggio.
I partecipanti non erano solo sottoposti a tDCS all’interno di alcuni specifici esercizi, ma anche monitorati con strumenti di immagine cerebrale come EEG (elettroencefalogramma) e fNIRS (spettroscopia nel vicino infrarosso). Questo ha permesso di comprendere anche quali parti del cervello erano maggiormente esposte durante i vari esercizi effettuati.
I risultati dell’esperimento sono però contraddittori: nonostante quanto pubblicato dal video  e dal comunicato stampa del laboratorio HRL, che  parla di “migliori risultati conseguiti nell’atterraggio” per i gruppi sottoposti a stimolazione, tali evidenze non sono presenti nel paper pubblicato. Anzi, sembra che a leggere la ricerca, non ci sia quasi alcuna differenza tra le prestazioni dei gruppi stimolati da tDCS rispetto a quelli sottoposti a semplice placebo.
Il che significa che non è stato rilevato nessun miglioramento dall’uso del tDCS.
L’unica vera differenza risulta nella Varianza dei vari gruppi: sembra che le persone sottoposte a stimolazione cerebrale (della sola DLPFC) imparino in modo più uniforme rispetto a coloro che non sono stimolati, ovvero che ci sia minore differenza tra i migliori e i peggiori. Non esattamente quanto avevano annunciato i giornali.
Purtroppo, il numero di partecipanti all’esperimento è così basso (gruppi di 5-10 persone, peraltro appartenenti allo stesso laboratorio che ha effettuato la ricerca), da rendere statisticamente poco significativi anche questi risultati. E’ possibile che bastino uno-due elementi con capacità fuori dal comune in un gruppo per falsare l’intero esperimento. Per ottenere una maggiore validità statistica sarebbe necessario ripetere l’esperimento con gruppi di alcune decine di partecipanti, possibilmente di diverse culture.
Inoltre il video del laboratorio HRL parla del fatto che alcuni piloti esperti siano stati invitati a farsi esaminare per apprendere con scansione cerebrale le loro migliori strategie, e in qualche modo “caricarle” nel cervello dei piloti neofiti. Molti giornali hanno riportato anche questa affermazione, ma non è stata suffragata poiché il paper ufficiale non ne parla affatto.
Ho il fondato sospetto che nessun giornalista abbia letto il paper scientifico, e che si siano tutti fidati del comunicato stampa.
Ho richiesto spiegazioni al laboratorio HRL, ma nonostante una promessa di risposta non ho al momento ricevuto alcun commento da parte del Dr. Matthew Phillips, l’autore di questa ricerca. Quando dovessero giungere, aggiornerò questo post con i loro commenti.
Pertanto, ritornando alle domande poste all’inizio si può rispondere:
La stimolazione elettrica del cervello favorisce l’apprendimento?
-> FORSE. Sembra che possa avere l’effetto di rendere più uniforme l’apprendimento (meno differenza tra migliori e peggiori), anche se richiede ulteriori conferme. Mentre NON sembra migliorare o velocizzare l’apprendimento. Almeno, almeno questo esperimento non sembra provarlo.
E’ possibile imparare una nuova abilità attraverso la stimolazione cerebrale?
-> NO, almeno questo esperimento non lo prova.
E’ possibile “caricare” (upload) conoscenza direttamente nel cervello?
-> NO, almeno questo esperimento non lo prova.
E’ davvero possibile imparare come in Matrix?
-> NO. La pillola per imparare l’Inglese non è nemmeno in vista. E’ probabile che nel futuro prossimo sarà possibile intervenire selettivamente per cambiare i “percorsi sinaptici” dei singoli neuroni (e quindi la conoscenza in essi immagazzinata). Ma senza una “mappa” precisa delle connessioni neurali (Connettoma) potrebbe essere di scarsa utilità. Sarebbe infatti come cambiare a caso le terminazioni dei cavi di un immenso groviglio di miliardi e miliardi di connessioni.
Insomma, per ora Matrix è e rimane solo una bellissima fantascienza.

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