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    Rosenberg & Sellier
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    Plan détaillé Texte intégral Dalle origini della vita ai neuroni Dai neuroni agli utensili Dagli utensili a Einstein? Notes de bas de page

    Intelligenza2

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    Capitolo 1. Cellule che pensano: l’intelligenza naturale

    p. 17-42

    Texte intégral Dalle origini della vita ai neuroni Dai neuroni agli utensili Dagli utensili a Einstein? Notes de bas de page

    Texte intégral

    «Sembra che la natura abbia costruito l’apparato della razionalità non solo in cima all’apparato della regolazione biologica, ma anche a partire da esso e con esso».
    Antonio Damasio, L’Errore di Cartesio. Emozione, ragione e cervello umano, 1995

    1In uno suo celebre saggio del 1965 intitolato Nuvole e orologi Karl Popper scriveva che «dall’ameba a Einstein c’è soltanto un passo» (Popper 2001, p. 113). Con questa affermazione così apparentemente controintuitiva, il filosofo viennese intendeva sottolineare un aspetto cruciale della sua teoria evolutiva della conoscenza, ovvero l’idea che sia l’evoluzione della scienza (il progresso scientifico) che quella degli esseri viventi per selezione naturale si verifichino attraverso un processo analogo fatto di prove ed errori. Secondo Popper, infatti, sia l’ameba che Einstein (preso come esempio sia di scienziato sia di massimo rappresentante dell’intelligenza umana) vivono la loro esperienza nel mondo procedendo tramite acquisizione di prove provvisorie e progressiva eliminazione dell’errore. La principale differenza tra i due, per Popper, è che, nel caso dell’ameba, l’eliminazione dell’errore avviene tramite l’eliminazione dell’ameba stessa. Nel caso di Einstein, invece, l’eliminazione dell’errore avviene tramite l’eliminazione delle ipotesi o delle intere teorie rivelatesi inesatte, dunque tramite la loro sostituzione con nuove ipotesi o teorie provvisorie meglio corroborate.

    2In accordo con Popper, si potrebbe dire oggi che tra le prime intelligenze naturali, ovvero i primi organismi in grado di interagire con l’ambiente e innescare processi di sviluppo adeguati alle circostanze del momento, e un odierno supercomputer a intelligenza artificiale, c’è soltanto un passo. Prendiamo ad esempio, ancora una volta, l’ameba di Popper e confrontiamola questa volta a Summit, il supercomputer a intelligenza artificiale creato da IBM in grado di eseguire 200 quadrilioni di calcoli al secondo (tecnicamente, 200 petaflops) e grande come due campi da tennis. Come avrebbe osservato Popper, entrambi procedono tramite acquisizione di prove provvisorie e progressiva eliminazione dell’errore. Ancora una volta la principale differenza tra i due è che, nel caso dell’ameba, l’eliminazione dell’errore avviene tramite l’eliminazione dell’ameba stessa (in quanto non adatta al suo ambiente), mentre, nel caso di Summit, attraverso l’acquisizione di ulteriori prove (o, se preferite, “moli di dati”) e un miglioramento progressivo dei suoi algoritmi al fine di eliminare gli errori.

    3La tesi popperiana del singolo passo tra un’ameba ed Einstein suggerisce, forse involontariamente, anche un’altra considerazione. Ovvero che anche qualora accettassimo la proposta popperiana di attribuire alle amebe – le quali, per chi fosse curioso, sono un genere di protisti generalmente raggruppati nella clade degli amebozoi – un certo grado rudimentale di intelligenza, se ne deriverebbe comunque che la storia dell’intelligenza su questo pianeta è una storia relativamente breve. I più antichi reperti fossili di questi organismi unicellulari risalgono infatti al periodo Permiano, circa 250 milioni di anni fa. Più recenti analisi fossili li fanno risalire all’inizio del Devoniano, circa 407 milioni di anni fa (Strullu-Derrien, Kenrick, Goral e Knoll 2019). Ne deriva che il tempo intercorso tra la prima ameba e Einstein è, a essere generosi, solo un undicesimo della storia del pianeta Terra, e quasi un trentaquattresimo della storia dell’Universo. Per dare un’idea più chiara, se la storia dell’Universo fosse una giornata di ventiquattro ore, tra l’ameba ed Einstein sarebbero intercorsi soltanto 42 minuti, ovvero la durata media di un episodio di una serie su Netflix.

    4Per quanto brevi in tempi geologici, durante questi 42 minuti tra l’ameba ed Einstein il pianeta Terra ha assistito a un processo di trasformazione radicale della vita biologica, con conseguente trasformazione e complessificazione delle capacità cognitive delle specie che lo popolano. Dalle capacità rudimentali di organismi unicellulari di acquisire informazione sensoriale circa parametri molto semplici dell’ambiente esterno (luce, salinità, temperatura eccetera) siamo arrivati fino a network di ominidi coscienti in grado di sviluppare teorie circa l’organizzazione e l’origine dell’Universo, avere esperienza di sé, comporre opere teatrali o spartiti musicali, e perfino, come vedremo più avanti, generare ricorsivamente sistemi artificiali intelligenti in grado di eccedere le capacità dei loro creatori in svariati domini cognitivi. Abilità, queste, prive di precedenti noti nella storia dell’Universo.

    5Per poter comprendere al meglio, pertanto, questa incipiente fase storica senza antecedenti, in cui organismi biologici intelligenti sono in grado di generare sistemi artificiali intelligenti a loro volta, è necessario fare un breve viaggio a ritroso nel tempo e ricostruire i passaggi essenziali che hanno portato da organismi unicellulari come le amebe al genio di Albert Einstein e alle prime intelligenze artificiali. Perché anche accettando la teoria popperiana del singolo passo, la scienza biomeccanica applicata all’atletica leggera ci insegna che anche un singolo passo può essere scomposto in micro-componenti analizzabili separatamente, ognuna delle quali può contribuire sostanzialmente al raggiungimento del risultato finale1.

    6In questo capitolo, pertanto, ricostruiremo una brevissima storia dell’intelligenza sul pianeta Terra. Questo breve excursus ci aiuterà a contestualizzare storicamente le basi strutturali e funzionali essenziali dell’intelligenza umana, al fine di comprendere come e perché tale forma di intelligenza sia attualmente in procinto non solo di generare artificialmente un nuovo tipo di intelligenza, ma anche di integrare queste due intelligenze in quella che chiameremo Intelligenza2.

    Dalle origini della vita ai neuroni

    7A onor del vero, organismi dotati di mezzi per acquisire informazioni rudimentali circa parametri elementari dell’ambiente esterno si sono evoluti molto prima delle amebe. Per risalire alla genesi dell’intelligenza, quindi, bisogna fare ancora qualche passo a ritroso lungo l’albero della vita.

    8L’origine della vita sulla Terra, infatti, è databile almeno a circa 2,7 miliardi di anni fa, epoca in cui la prima incontrovertibile evidenza di vita organica è verificabile tramite isotopi stabili e biomarcatori molecolari. A voler fare stime ancora meno conservative, la prima comparsa dell’acqua allo stato liquido sulla superficie terrestre avvenne circa 4,4 miliardi di anni fa, e già mezzo miliardo di anni dopo il pianeta arrivò a raffreddarsi a sufficienza da consentire all’acqua di trovarsi diffusamente allo stato liquido. Questi riferimenti cronologici rendono plausibile l’ipotesi che alcune forme di vita archetipiche fossero già comparse sul pianeta in quell’intervallo di tempo, sebbene oggi se ne siano perse le tracce. Questa ipotesi è stata avvalorata di recente da un team di scienziati britannici, i quali hanno riportato sulla rivista “Nature” la scoperta di microfossili in Canada che potrebbero essere datati tra i 3,77 miliardi e 4,29 miliardi di anni (Dodd et al. 2017); una possibilità che spingerebbe le origini della vita a molto poco dopo che la Terra formò i suoi primi oceani.

    9Miliardo di anni in più, miliardo di anni in meno, rimane il fatto che gli organismi originari di questo pianeta dovevano essere, per forza di cose, microbi estremamente semplici. Per arrivare a Einstein, insomma, deve intercorrere qualcosa di più di un semplice passo, o perlomeno, un passo molto complesso. Anzitutto le prime cellule procariote, tipiche di batteri e archei e caratterizzate da assenza di nucleo e di altri organelli legati a membrana, vennero affiancate evolutivamente dalle più complesse cellule eucariote, le quali hanno nuclei distinti legati da una membrana nucleare e organelli legati a membrana, compresi mitocondri, cloroplasti, lisosomi, reticolo endoplasmatico e vacuoli. Le cellule eucariote presentano una serie di vantaggi rispetto a quelle procariote: anzitutto esse sono più grandi, dunque consentono un volume cellulare molto maggiore per la compartimentazione. Inoltre, l’avere in dotazione una membrana nucleare fornisce al materiale genetico una protezione supplementare. Infine, esse contengono collezioni di proteine che funzionano come organelli attraverso cui le cellule possono concentrare e isolare enzimi e reagenti in un volume minore, consentendo un aumento della velocità e dell’efficienza delle reazioni chimiche. Le cellule eucariote possono racchiudere negli organelli proteine e molecole potenzialmente dannose, proteggendo così il resto delle cellule dai loro effetti nocivi. Ma ciò che è più importante è che mentre le cellule procariotiche si moltiplicano attraverso un processo di fissione binaria difficile da controllare, le cellule eucariotiche hanno la complessità strutturale necessaria per coordinare i propri processi riproduttivi. Non è un caso che tutte le specie di grandi organismi complessi esistenti sulla Terra siano eucarioti, compresi animali (esseri umani inclusi), piante e funghi2.

    10Un altro requisito di sistema essenziale dal punto di vista dell’evoluzione dell’intelligenza sono i cromosomi, ovvero le strutture attraverso le quali gli organismi possono trasmettere le proprie unità funzionali di DNA alle cellule figlie. È attraverso queste strutture, infatti, che l’informazione genetica è resa, per così dire, “archiviabile” e dunque trasferibile da una generazione a quella successiva consentendo un progressivo aumento cumulativo di complessità informazionale. Mentre le cellule procariote posseggono un singolo cromosoma libero nel citoplasma, gli organismi eucarioti hanno cromosomi di dimensioni maggiori, localizzati all’interno del nucleo e dunque delimitati da una membrana nucleare, nonché in numero variabile a seconda della specie. L’essere umano, ad esempio, ha 46 cromosomi, il cane 78.

    11È con i primi organismi eucarioti che cominciano ad apparire i primi antecedenti di quella che oggi chiameremmo “intelligenza ambientale”, ovvero l’abilità di reagire a cambiamenti nell’ambiente esterno tramite elaborazione di un segnale informazionale. Ed è con essi, oltretutto, che appaiono i primi segni della cosiddetta “direzionalità”, ovvero la capacità di ricevere informazioni da un lato e di trasmetterle dall’altro. Ad esempio, quando il Paramecium caudatum, un organismo unicellulare eucariote del regno dei protisti (lo stesso delle amebe), incontra un ostacolo, un cambio di tensione spazia da un’estremità all’altra del suo organismo. Tramite questa scarica elettrica, l’organismo inverte il battito delle sue ciglia, alterandone temporaneamente la propria direzione di movimento. Tramite questa eccitabilità elettrica elementare, il Paramecium è in grado di mettere in atto una versione molto semplificata dei cosiddetti “potenziali d’azione” che, negli organismi multicellulari, trasmettono un segnale lungo la lunghezza di un neurone. Come l’ameba, dunque, il Paramecium è in grado di allontanarsi da ostacoli o eccessi di freddo e calore, pur non avendo a disposizione strutture sensoriali specializzate.

    12Un’abilità simile ma leggermente più raffinata è in dote alle Euglene, dei protisti flagellati. Queste minuscole alghe, infatti, hanno un ocello che funge da scudo per un recettore fotosensibile. Grazie a esso, l’organismo può rilevare la forza e la direzione della luce. Avendo una preferenza per i luoghi con luce moderata (come gli umani, a quanto pare, anche le Euglene trovano l’atmosfera più sensuale se c’è luce soffusa…), l’Euglena usa il recettore fotosensibile per allontanarsi dall’oscurità e dalla luce troppo intensa, sfruttando il suo lungo flagello che le consente di nuotare abbastanza liberamente. Si ipotizza che le Euglene usino questo stesso recettore anche per consentire la fotosintesi. Esse, infatti, usano la fotosintesi per produrre energia sebbene siano anche in grado di nutrirsi di cibo solido quando sono al buio. L’avere in dote una cellula eucariotica ben compartimentata, del materiale genetico archiviabile e trasferibile intergenerazionalmente e un primitivo recettore fotosensibile, pone le Euglene al traguardo di una prima importante tappa della storia dell’intelligenza. Esse, infatti, sono già in grado di interagire in modo attivo con l’ambiente esterno.

    13Un’altra grande tappa sulla strada evolutiva che porta dai microbi unicellulari a Einstein – la quale, si badi, non è da immaginare come un lungo rettilineo autostradale ma come una tortuosa strada di provincia piena di buche e innumerevoli bivi – è l’origine degli organismi pluricellulari. In un periodo compreso tra 1,2 miliardi e 550 milioni di anni fa comparvero i primi organismi dotati di un numero di cellule superiore a uno. I più antichi organismi pluricellulari furono con buona probabilità specie ormai estinte tra cui la Bangiomorpha pubescens, un’alga rossa ritrovata tra i ghiacci artici all’inizio di questo secolo, e la Grypania spiralis, una specie imprecisata, probabilmente un batterio gigante o anch’essa un’alga. Avere più di una cellula comporta un grande vantaggio: il fatto che cellule diverse si possano specializzare per funzioni diverse.

    14Negli anni Settanta lo zoologo canadese George Mackie ipotizzò che, a un certo punto della storia evolutiva, la specializzazione cellulare possa aver dato vita a due tipi fondamentali di cellule: cellule sensoriali specializzate di superficie e cellule muscolari sottostanti. In origine, questi due tipi di cellule erano probabilmente contigui, consentendo così agli ioni di attraversare le rispettive membrane cellulari e permettere la conduzione dei primi impulsi elettrici. Successivamente, l’incrementale specializzazione cellulare ha aumentato la distanza tra le cellule sensoriali e quelle muscolari, rendendo necessaria la produzione di strutture in grado di tenerle unite e continuare a condurre gli impulsi elettrici. È così che, con buona probabilità, sono apparsi i primi assoni e, successivamente, i primi neuroni, ovvero le unità cellulari fondamentali del sistema nervoso.

    15Ed è qui che arriviamo alla terza grande transizione tra l’ameba ed Einstein: l’origine del sistema nervoso. Prima dell’origine del sistema nervoso, infatti, è lecito dire soltanto in termini metaforici che gli organismi fossero in grado di “acquisire e processare informazioni” riguardo al proprio ambiente. Tale comunicazione, infatti, avveniva quasi esclusivamente per via chimica. I primi organismi unicellulari, infatti, non avevano ancora in dote il sistema computazionale necessario per acquisire e processare tali informazioni. Sebbene alcuni di essi come l’ameba, il Paramecium e l‘Euglena fossero già in grado di rispondere ai cambiamenti nell’ambiente esterno, essi non erano ancora in grado di farlo tramite la generazione ed elaborazione di un segnale informazionale, come avviene negli organismi dotati di sistema nervoso.

    16Determinare l’origine evolutiva di tale sistema computazionale è cosa più complicata di quanto si penserebbe. Ai tempi in cui Charles Darwin scriveva L’Origine delle Specie, intorno alla metà dell’Ottocento, la neuroanatomia non si era ancora standardizzata secondo i canoni della scienza moderna, le neurotecnologie (come vedremo nel quarto capitolo) non erano ancora state sviluppate e gli studi in questo campo si limitavano a osservazioni per così dire grossolane del cervello, con poca comprensione del funzionamento dei nervi stessi. Fu soltanto verso gli ultimi anni di vita di Darwin, nella seconda metà dell’800, che gli scienziati cominciarono a sviluppare sistemi per studiare le singole cellule nervose ed effettuare studi neuroanatomici più dettagliati.

    17Correva l’anno 1873. In America un tale di nome Levi Strauss aveva appena brevettato il primo blue jeans. Nel frattempo, in Inghilterra, un Darwin ormai già sessantaquattrenne aveva da poco dato alle stampe la sua ultima grande opera L’espressione delle emozioni nell’uomo e negli animali, il lavoro attraverso cui il naturalista di Shrewsbury cercava di applicare la sua teoria sull’evoluzione alla biologia del comportamento. A novecento chilometri di distanza da lui, un giovane primario chirurgo presso le Pie Case degli Incurabili di Abbiategrasso, vicino Milano, si dedicava in solitario allo studio dell’istologia usando tecniche di microscopia ottica.

    18Quel giovane medico, allora soltanto trentenne, si chiamava Camillo Golgi ed era un ragazzo della Val Camonica che pochi anni prima aveva studiato medicina a Pavia, dove aveva discusso una tesi di laurea sull’eziologia delle malattie mentali con Cesare Lombroso, il controverso fondatore della antropologia criminale. Una clausola del regolamento interno dell’ospedale gli aveva riconosciuto, come merito speciale dei sanitari, la possibilità di dedicare una certa porzione del suo tempo agli studi anatomo-psicologici. Golgi aveva così allestito una piccola cucina rudimentale a laboratorio di istologia, dotandosi soltanto di un microscopio e di pochi strumenti.

    19Fu in quella cucina-laboratorio che, nel 1873, Golgi si accorse che tramite impregnazione cromoargentica – una tecnica di microscopia ottica basata sulla precipitazione del nitrato d’argento – era possibile ottenere quella che fu inizialmente chiamata “reazione nera”: ovvero, diveniva possibile individuare nel tessuto nervoso delle strutture asimmetriche, le quali acquisivano un forte colorazione nerastra.

    20Quelle strutture si rivelarono essere il neurone e i suoi organuli, ovvero le unità cellulari fondamentali del tessuto nervoso. Era così grazie a quel metodo, passato alla storia come “metodo di Golgi”, che le cellule del sistema nervoso diventavano per la prima volta nella storia visualizzabili, dunque analizzabili scientificamente. Una scoperta che, molti anni più tardi, valse al medico di Abbiategrasso il Premio Nobel per la Medicina, primo italiano in assoluto a ricevere tale onorificenza.

    21Il metodo di Golgi e il suo successivo perfezionamento da parte dello scienziato spagnolo Santiago Ramón y Cajal – il quale condivise con Golgi il Nobel nel 1906 – rese possibile per la prima volta lo studio della struttura e funzione del sistema nervoso, un’area di studi che si sarebbe presto costituita in quelle che oggi chiamiamo le neuroscienze. A partire da quelle tecniche, successivamente ampliate e perfezionate, gli scienziati sono stati in grado di percorrere a ritroso la storia evolutiva del sistema nervoso e rintracciare le componenti molecolari fondamentali dei neuroni. Quanto indietro bisogna andare nella storia evolutiva per trovare le componenti molecolari essenziali di una cellula che oggi chiameremmo neurone? Stando agli studi più recenti la risposta sembrerebbe essere: abbastanza, ovvero all’incirca 600 milioni di anni. Circa un’oretta se l’età dell’Universo fosse 24 ore.

    22Come detto in precedenza, qualcosa di vagamente riconducibile al funzionamento di un neurone apparve probabilmente già tra i protisti come il Paramecium e l’Euglena. Per arrivare però a qualcosa di un po’ più complesso, è necessario aspettare l’origine del regno animale e il conseguente arrivo di organismi più grandi e più… porosi. Stiamo parlando del più semplice e immobile di tutti gli animali, ovvero la spugna. Apparse alla fine dell’eone Precambriano, circa 570 milioni di anni fa, le spugne (dette anche poriferi) ebbero il loro momento di gloria durante l’epoca dell’Eocene, ovvero tra i 55 e i 33 milioni di anni fa. In quel periodo, grazie a condizioni ambientali favorevoli, esse raggiunsero la loro massima diffusione e arrivarono a formare colonie marine simili a vere e proprie foreste. Un bel trascorso per un animale che oggi viene venduto nelle bancarelle delle località marinare.

    23Ad ogni modo, sebbene siano tra tutti gli animali quelli che meno facilmente ci verrebbero in mente parlando di intelligenza, le spugne segnarono un passo molto importante nell’evoluzione delle capacità cognitive. Esse non hanno un sistema nervoso. Se è per questo non hanno nemmeno dei singoli neuroni. Eppure, a un’analisi più attenta, le spugne mostrano di possedere tutte le strutture e caratteristiche necessarie per creare un sistema nervoso. Esse sono, per così dire, sull’orlo dell’intelligenza.

    24Studiando il genoma di una spugna marina chiamata Amphimedon queenslandica dei neuroscienziati statunitensi hanno scoperto che questi animali contengono le mappe genetiche di un insieme di proteine tipicamente presenti sul lato ricevente di una sinapsi (Sakarya et al. 2007). La principale differenza rispetto agli animali dotati di neuroni è che, in quest’ultimi, tali proteine forniscono un’impalcatura in grado di ancorare i recettori dei neurotrasmettitori nella membrana esterna delle cellule. Nelle spugne, invece, questo non sembra rilevabile essendo queste, peraltro, non dotate di sinapsi. Le spugne dunque sembrano essere sull’orlo di generare un sistema nervoso: i loro genotipi contengono geni per svariati recettori e neurotrasmettitori, eppure i loro fenotipi sembrano non avere il tipo di recettori generalmente usati per la maggior parte delle comunicazioni neurali eccitatorie tipiche degli altri animali.

    25Studi di ingegneria genetica hanno rilevato che le cellule nelle larve di alcune spugne esprimono una manciata di geni in grado di stimolare le cellule progenitrici dei neuroni a svilupparsi in veri e propri neuroni come avviene in animali più complessi. Inserendo la versione della spugna di uno di questi geni all’interno di embrioni di altri animali quali rane e larve di moscerino della frutta, degli scienziati sono riusciti a generare neuroni supplementari.

    26Questo “sistema pre-nervoso” delle spugne sembra essere già sufficientemente sofisticato da consentire risposte ambientali di una certa complessità. È noto, ad esempio, che quando alcune specie di spugne vengono urtate o rilevano la presenza di sedimenti nell’acqua, il loro corpo viene attraversato da un cambio di tensione, e le ciglia deputate a pompare acqua all’interno della spugna si bloccano immediatamente portando a una contrazione. Questa scarica elettrica dura circa 5 secondi, dunque è assai più lenta rispetto al millisecondo circa impiegato dalla maggior parte dei potenziali d’azione nei neuroni. Tuttavia, essa sembra raggiungere lo stesso obiettivo di base di un riflesso mediato dai neuroni: generare un bit di informazione che consente di produrre una risposta coordinata agli stimoli esterni.

    27La maggior parte degli scienziati concorda sul fatto che i primi circuiti di neuroni interconnessi sono probabilmente sorti in quel periodo, più o meno in contemporanea con l’origine delle prime piante, prima in forma di reti diffuse, poi come nervi centralizzati e, infine, come cervelli. Se, da un lato, però, è possibile datare con una certa precisione l’origine dei sistemi nervosi, è cosa assai più complicata stabilire quali esseri viventi (presumibilmente animali) siano stati i primi ad avere un sistema nervoso centralizzato. E non è affatto escluso che sia i neuroni che i sistemi nervosi si siano evoluti più volte e indipendentemente nel corso dell’evoluzione delle specie.

    Dai neuroni agli utensili

    28Ricostruire la storia evolutiva dei neuroni è un passaggio essenziale per ricostruire la storia dell’intelligenza. Il neurone, infatti, è l’unità cellulare del tessuto nervoso, uno dei quattro tipi fondamentali di tessuto che compongono il corpo degli animali. Rispetto agli altri tre (epiteliale, connettivo e muscolare), il tessuto nervoso è altamente specializzato nella ricezione, trasmissione ed elaborazione di stimoli interni ed esterni, dunque deputato a quel processo di elaborazione di informazioni che costituisce un requisito essenziale dell’intelligenza3. La funzione dell’elaborazione neuronale è ricevere informazione, valutarla, e passare ad altri neuroni un segnale relativo a quell’informazione, formando così circuiti locali o ad ampio raggio, o veri e propri network neuronali.

    29È grazie ai neuroni e alla loro interconnessione se, nel giro di qualche centinaio di milione di anni, il grado di interazione degli organismi con l’ambiente è incrementato dalla semplice abilità delle spugne di bloccare le ciglia e contrarsi in presenza di urti o sedimenti marini all’abilità degli esseri umani di prevedere accuratamente eventi meteorologici futuri e a migliaia di chilometri di distanza, modificare radicalmente il paesaggio naturale costruendo strade, grattacieli, ferrovie e aeroporti, scrivere La Divina Commedia e l’Amleto, sviluppare la teoria della relatività generale, inviare veicoli nello spazio, fare orbitare satelliti artificiali attorno al proprio pianeta, inviare organismi della propria specie sul suo satellite naturale o, infine, creare delle intelligenze di tipo artificiale. Prima di arrivare a quel grado di complessità, però, è necessario ripercorre ancora qualche altro passo intermedio tra l’ameba ed Einstein.

    30Dalle spugne in poi, l’evoluzione dei sistemi nervosi, e la conseguente amplificazione delle abilità cognitive, è proceduta senza sosta. Tuttavia, è possibile individuare almeno altre tre transizioni fondamentali: la centralizzazione del sistema nervoso, l’aumento del numero di neuroni e lo sviluppo della corteccia cerebrale. Andiamo con ordine.

    31I primi sistemi nervosi erano inizialmente di tipo distribuito o diffuso, cioè dislocato più o meno uniformemente all’interno del corpo dell’organismo. Un esempio di ciò è l’idra, un celenterato che prende il nome da un mostro mitologico greco con più teste. L’idra possiede, infatti, un sistema di tentacoli che, estroflettendosi, le consente di catturare le sue prede per poi mangiarle. Il sistema nervoso di questo animale è caratterizzato da una rete nervosa diffusa, cioè un insieme di neuroni interconnessi in modo distribuito lungo il corpo dell’organismo. Una rete nervosa simile ma leggermente più complessa è rilevabile nelle meduse, i cui primi antenati comuni sono comparsi circa 500 milioni di anni fa.

    32Come l’idra, le meduse hanno un sistema nervoso caratterizzato da una serie di cellule nervose interconnesse, una “rete nervosa” appunto, la quale circonda l’intero corpo della medusa. Se l’idra, però, ha cellule specializzate solo per il tatto e la rilevazione chimica, alcuni tipi di meduse hanno recettori specializzati anche per la rilevazione della luce (fotorecettori) nonché per il senso dell’equilibrio e dell’orientamento spaziale. Sono proprio questi organi elementari dell’equilibrio e dell’orientamento, detti statocisti, che consentono alle meduse di navigare agilmente nell’ambiente acquatico e raggiungere potenziali prede per paralizzarle grazie alle loro note capacità urticanti. Nonostante la sua struttura diffusa, la rete neuronale delle meduse è già un elaboratore informazionale non indifferente, dotato di oltre cinquecento mila neuroni in grado di ricevere, elaborare e trasmettere informazione.

    33Solo in un secondo momento le reti nervose di idre e meduse sono divenute sistemi nervosi centralizzati. Questo processo di centralizzazione ha fatto sì che, nel corso del tempo, i neuroni cominciassero a organizzarsi e localizzarsi nella parte anteriore del corpo. Perché e come questo sia avvenuto è ancora una questione aperta. Un’anticipazione di questo processo, in realtà, era già visibile nell’idra, in quanto la sua rete nervosa è assai più concentrata dalle parti della bocca. Una centralizzazione ben più marcata è visibile in animali computazionalmente più semplici (solo 302 neuroni) ma organizzativamente più specializzati come il lombrico, i cui fossili più antichi risalgono a circa 200 milioni di anni fa, più o meno in contemporanea con l’estinzione di massa del Triassico-Giurassico.

    34Il sistema nervoso del lombrico, a differenza di quello dell’idra ma conformemente al resto del proprio corpo, è “segmentato” e presenta una ripartizione in tre parti in cui il sistema nervoso centrale si differenzia, rispettivamente, dal sistema nervoso periferico e da quello simpatico. Una ripartizione, questa, presente anche nell’essere umano moderno. All’interno del sistema nervoso centrale, grossomodo sopra la faringe del lombrico, si trova un piccolo rigonfiamento di forma bilobata, dato da una coppia di ammassi di neuroni a forma di pera. In un altro viscido abitante del sottosuolo, la lumaca, questo centro funzionale del sistema nervoso ha acquisito una struttura quadripartita. La struttura bilobata sopra la faringe del lombrico è considerabile come il cervello dell’animale, in quanto agisce come il centro funzionale del suo sistema nervoso. Infatti, facendo un esperimento un po’ macabro, si può notare che se il proto-cervello del lombrico viene rimosso, la capacità di controllo motorio dell’animale verrà completamente destabilizzata e l’animale si muoverà in modo incontrollato.

    35Pur essendo piuttosto rudimentali, il cervello bilobato del lombrico o quello quadripartito della lumaca sono già sistemi sufficientemente sofisticati da consentire non solo funzioni vegetative e motorie, ma anche capacità cognitive elementari come l’apprendimento associativo, ovvero il processo per cui un organismo apprende un’associazione tra due stimoli, o tra un comportamento e uno stimolo. Sia il lombrico che la lumaca, infatti, sono in grado di ricevere, elaborare e conservare informazioni essenziali relative alla loro esperienza di interazione con l’ambiente, nonché di riutilizzare tali informazioni per migliorare le proprie interazioni future. Nel linguaggio di Popper citato in precedenza, lombrico e lumaca sono in grado di procedere per prova ed errore, imparando a evitare stimoli o comportamenti che, in interazioni precedenti, si erano rivelati associati a conseguenze non ottimali. Una capacità di elaborazione dell’informazione non disponibile alla povera ameba.

    36Il piccolo rigonfiamento a forma di doppia pera sopra la faringe del lombrico o quello quadripartito della lumaca sono indicativi di un’altra importante transizione fondamentale nella storia anatomo-fisiologica dell’intelligenza. Ovvero che, nella gran parte degli animali, il processo di centralizzazione del sistema nervoso è stato accompagnato da un parallelo processo di evoluzione di un’area organizzativa specializzata in grado di funzionare da unità centrale di elaborazione. È in questo modo che la gran parte delle specie animali è andata progressivamente sviluppando una porzione del proprio sistema nervoso centrale in modo sempre meglio localizzato e funzionalmente imprescindibile: il cervello. Se nel lombrico molte funzioni organiche fondamentali sono eseguite senza un coinvolgimento primario del cervello, in animali più complessi come gli esseri umani, i topi o i delfini, il cervello presiede a pressoché tutte le funzioni vegetative, motorie, cognitive ed emotive, coordinando e integrando le attività dei vari organi del corpo. Ad esempio, nel lombrico, funzioni quali la nutrizione e lo scavo sono coordinate primariamente non dal cervello bensì dal ganglio ventrale. Tanto che, tornando al macabro esempio precedente, se il primo ganglio ventrale viene rimosso, il lombrico smette di mangiare e non scava più. Nell’essere umano, invece, il cervello funziona in modo analogo all’unità di elaborazione centrale (o CPU, Central Processing Unit) di un computer digitale, in quanto sovrintende a pressoché tutte le funzionalità del sistema al punto che, nella legislazione vigente in gran parte del mondo, la morte del cervello equivale alla morte della persona, indipendentemente dalla persistenza del funzionamento di altri organi. Non è un caso che la perdita completa di funzione cerebrale (comprese le funzioni involontarie) sia nota come “morte cerebrale” e sia utilizzata (assieme alla morte cardiocircolatoria e a quella respiratoria) come criterio per stabilire una diagnosi di morte di una persona. Quando il cervello smette interamente di funzionare, allora l’intera persona, per così dire, smette di esistere.

    37Come siamo passati dai due ammassi neuronali a forma di pera del lombrico al cervello di Einstein? Attraverso un processo di progressiva crescita volumetrica, e conseguente sviluppo dei processi inerenti alle funzioni organiche e psicologiche, chiamato encefalizzazione. Una componente essenziale di questo processo è l’aumento progressivo della potenza computazionale dei sistemi nervosi, principalmente dettata dall’aumento del numero dei neuroni.

    38Prendiamo di nuovo ad esempio il sistema nervoso della lumaca. Al suo interno (in modo leggermente variabile a seconda delle specie) si trovano all’incirca 10-14 mila neuroni. Molti di più rispetto al lombrico e perfino alla medusa, ma comunque abbastanza esigui in termini assoluti. Un’aragosta, la cui linea evolutiva è comparsa circa 360 milioni di anni fa, possiede un numero di neuroni nove volte superiore. Una formica, animale noto per la sua spiccata intelligenza sociale, oltre venti volte di più. Con i suoi 250.000 neuroni, il cervello della formica è in grado di realizzare moduli funzionali altamente specializzati e di elaborare un numero molto elevato di informazioni ambientali quali panorami visivi, la posizione del sole, il gradiente di odori, la direzione del vento, la pendenza del terreno, il conteggio dei propri passi e così via. Un recente studio, ha evidenziato che le formiche sono in grado di realizzare anche una sofisticata strategia di backtracking (Wystrach, Schwarz, Baniel e Cheng 2013). Esse cioè tengono traccia della direzione di marcia percorsa, il che permette loro di tornare indietro qualora si dovessero inaspettatamente trovare in un ambiente sconosciuto.

    39Questo processo di espansione cerebrale non riguarda soltanto il numero dei neuroni, ma anche il tipo di strutture lungo le quali tali neuroni sono distribuiti. Il cervello dei rettili, ad esempio quello della lucertola, è assai meglio organizzato del paleo-cervello di un lombrico. Esso è composto da tre strutture principali: il bulbo, il ponte e il mesencefalo. Il bulbo ha una funzione semplice ma essenziale: esso garantisce alla lucertola di non morire. E lo fa svolgendo l’ingrato compito di controllare attività involontarie come la frequenza cardiaca, la respirazione e la pressione sanguigna, oltre a far vomitare l’animale quando pensa che esso sia stato avvelenato. Il ponte è invece più eclettico. Esso si occupa di attività disparate quali la deglutizione, il controllo della vescica, le espressioni facciali, la masticazione, la salivazione, le lacrime e la postura. Al mesencefalo spettano invece i compiti di visione, udito, controllo motorio, attenzione, controllo della temperatura e un sacco di altre cose. A queste tre strutture si aggiunge poi il cervelletto (in latino, “piccolo cervello”), il quale si occupa di equilibro e coordinazione.

    40Con l’arrivo sulla terra dei mammiferi, avvenuto circa 160 milioni di anni fa (Luo, Yuan, Meng e Ji 2011) ovvero 16 minuti prima della mezzanotte rispetto alla storia dell’universo, i processi di encefalizzazione e di aumento del numero complessivo dei neuroni hanno subito una brusca accelerata. Perfino un semplice topo comune possiede circa 71 milioni di neuroni, ovvero seimila volte di più di una lumaca e 235 mila volte di più di un lombrico. Il sistema nervoso di un gatto domestico ne ha 760 milioni, ovvero dieci volte più di un topo, mentre i maiali sfondano tranquillamente il muro dei 2 miliardi.

    41Con questa crescita esponenziale del numero di neuroni, emergono anche nuove strutture cerebrali. Tra queste l’amigdala, l’ippocampo e il talamo. L’amigdala è una struttura cerebrale in grado di processare informazioni relative a stati emotivi. È dall’amigdala che derivano i nostri stati d’ansia e di tristezza così come le nostre risposte alla paura. Ci sono due amigdale: una di sinistra e una di destra. E come spesso avviene per i partiti politici, quella di sinistra ha dimostrato di essere più equilibrata, producendo a volte sentimenti felici in aggiunta ai soliti sentimenti di angoscia. L’amigdala di destra, invece, è sempre di cattivo umore e soggiogata dalla paura.

    42Se i neuroni sono le componenti di base del computer biologico chiamato cervello, allora l’evoluzione dei mammiferi va di pari passo con l’evoluzione di macchine biologiche computazionalmente sempre più potenti. L’esplosione computazionale avviata dall’evoluzione dei mammiferi raggiunse un momento di ulteriore accelerazione durante il Miocene inferiore, circa venti milioni di anni fa, ovvero 2 minuti prima della mezzanotte rispetto alla storia dell’universo. È a questo periodo, infatti, che risalgono le più antiche tracce fossili degli antenati comuni della famiglia degli ominidi (o grandi scimmie), la famiglia a cui appartengono animali quali gli oranghi, i gorilla, gli scimpanzé, e l’uomo, Einstein incluso.

    43Lo scimpanzé, ad esempio, la cui linea evolutiva si è separata dalla nostra circa 6 milioni di anni fa, possiede un sistema nervoso dotato di 28 miliardi di neuroni, ovvero 394 volte più di un topo e quasi un miliardo di volte più di un lombrico. Un sistema nervoso così potente computazionalmente, peraltro coordinato da un cervello di circa quattrocento centimetri cubi, consente allo scimpanzé di esibire un ampio spettro di comportamenti intelligenti. Questo maggiore grado di complessità del cervello dei mammiferi non è solo una questione di numero di neuroni, a ogni modo, ma anche di altri cambiamenti anatomici. Con la comparsa dei mammiferi, infatti, il proencefalo si è sviluppato ulteriormente in dimensioni e complessità. Le connessioni tra il lato sinistro e destro del cervello sono state ulteriormente espanse nei mammiferi placentari (tra cui le scimmie e gli esseri umani) attraverso l’evoluzione del corpo calloso, il principale fascio di cellule nervose che collega l’uno all’altro gli emisferi destro e sinistro.

    44Scimpanzé e altre grandi scimmie sono infatti noti per la loro intelligenza. Grazie agli studi pioneristici della primatologa londinese Jane Goodall, a partire dagli anni Sessanta del Novecento gli scienziati hanno iniziato a scoprire, dall’osservazione del comportamento di questo animale nel suo ambiente naturale, una riserva cognitiva enorme e relativa a un ampio spettro di forme di intelligenza (Goodall 2000). Gli scimpanzé sono in grado di trasferire informazioni complesse tra i vari membri del proprio gruppo, avere memorie dettagliate circa eventi passati, pianificare azioni future, e, cosa assai rilevante ai fini di questo libro, creare e servirsi di utensili. Questo anche perché, nel loro cervello e in quello di alcuni antenati, si è andata sviluppando una struttura a sei strati, nota come neocorteccia, la regione più esterna e rugosa del cervello, fondamentale per l’esecuzione di compiti complessi come il pensiero astratto e la pianificazione.

    45Alla fine degli anni Cinquanta del Novecento era opinione comune che la produzione e l’utilizzo di utensili fossero una prerogativa esclusivamente umana. Nel 1949, anno in cui veniva costituita la NATO e l’Unione Sovietica testava la sua prima bomba nucleare, l’antropologo Kenneth Oakley pubblicava un libro dal titolo Man the Toolmaker, ovvero “l’uomo costruttore di utensili”. In questo libro, Oakley sosteneva che l’essere umano fosse l’unico animale in grado di produrre utensili in modo sistematico e intenzionale. Una quindicina di anni dopo, Goodall osservò per la prima volta degli scimpanzé rimuovere foglie da un rametto al fine di costruire uno strumento per scavare e scovare delle termiti. Era solo l’inizio di una lunga serie di rivelazioni. Oggi sappiamo che alcuni scimpanzé del Congo usano una combinazione di due bastoni – un alberello lungo un metro e uno stelo sottile e flessibile – per scavare all’interno di un nido di formiche e afferrarle. In Gabon, invece, degli scimpanzé sono stati visti estrarre miele da un alveare servendosi di un kit fatto di cinque componenti: un bastone pesante per rompere l’alveare, uno appuntito per perforare la camera di miele, un altro per allargare il foro di apertura, un bastone dall’estremità sfilacciata da poter immergere nel miele come una specie di pennello, e, infine, strisce di corteccia per raccogliere il miele. Tutti gli strumenti di questo kit vengono preparati e portati presso l’alveare prima dell’inizio dei lavori in modo analogo a come gli esseri umani con la passione per la pesca preparano esche e lenze prima di recarsi al laghetto. Il che denota direzionalità, intenzionalità e capacità di pianificazione a lungo termine.

    46Attraverso la creazione e l’uso di utensili, dunque, gli scimpanzé sono in grado di ottimizzare la propria interazione con l’ambiente in modi che eccedono le capacità altrimenti rese possibili dalle proprie limitazioni biologiche. Grazie all’uso di strumenti, infatti, essi sono in grado di raggiungere delle fonti di cibo (le formiche o il miele) con una facilità, una precisione e una chance di successo molto maggiore di quanto sarebbe invece possibile sfruttando esclusivamente il proprio corpo. I loro sistemi nervosi, in altre parole, hanno raggiunto un grado di complessità tale da poter estendere le abilità cognitive dell’organismo oltre i limiti fisici del corpo al fine di poter modificare, seppur in maniera lieve, l’ambiente naturale circostante.

    47Il processo che ha portato l’essere umano e le sue attività a diventare la principale causa delle modifiche territoriali, strutturali e climatiche del pianeta Terra, al punto da spingere il biologo Eugene F. Stoermer e il Premio Nobel per la Chimica Paul Crutzen a definire l’epoca geologica attuale “Antropocene”, non è altro che un potenziamento esponenziale del meccanismo di base che ha consentito agli scimpanzé (e ai loro antenati in comune con Homo sapiens) di procurarsi del miele producendo utensili. Come il celebre paleo-antropologo Louis Leakey scrisse in un telegramma indirizzato proprio a Jane Goodall, la scoperta della complessa intelligenza degli scimpanzé ci mette davanti a un triplice crocevia: «Ora non ci restano che tre opzioni: o ridefinire la parola “strumento”, o ridefinire la parola “uomo”, o accettare gli scimpanzé come esseri umani».

    Dagli utensili a Einstein?

    48Per quanto sorprendenti appaiano le abilità cognitive degli scimpanzé, molti lettori troveranno l’entusiasmo di Leakey ingiustificato. Modificare dei rametti, in fin dei conti, è cosa ben diversa dal costruire satelliti artificiali o acceleratori di particelle. Esseri umani e scimpanzé condividono una bella porzione di ramo dell’albero filogenetico nonché circa il 96% del loro materiale genetico. Eppure gli scimpanzé sono rimasti a vivere nella giungla mentre gli esseri umani hanno costruito città, scritto l’Odissea, inviato sonde su altri pianeti e, non da ultimo, creato degli zoo dove ospitare degli scimpanzé. Per arrivare fino a Einstein e al supercomputer Summit, insomma, sembrerebbe mancare ancora qualche tassello. Ma prima di compiere questo ultimo passo in avanti, dobbiamo farne prima uno a ritroso.

    49Torniamo per un attimo alla questione dell’incremento del numero di neuroni all’interno del sistema nervoso. Nonostante i loro oltre 28 miliardi di neuroni, infatti, gli scimpanzé non sono affatto primi in questa particolare classifica. A dire il vero, essi non arrivano neanche sul podio. Nonostante siano noti prevalentemente per la forza fisica, sono i gorilla a occupare il gradino più basso del podio, disponendo di circa cinque miliardi di neuroni in più degli scimpanzé. Gli esseri umani, addirittura, possiedono il triplo dei neuroni dello scimpanzé, ovvero ben 86 miliardi. Questo enorme divario nel quantitativo neuronale dello scimpanzé e dell’essere umano potrebbe far pensare che sia questa la principale ragione delle differenze cognitive tra le due specie, dunque che possa fornire una spiegazione del diverso grado di complessità tecnologica tra il kit-cucca-miele e Summit. Prima di giungere a conclusioni affrettate, tuttavia, conviene prima vedere chi è che si posiziona in cima alla classifica. Dall’alto dei suoi 257 miliardi di neuroni, è il sistema nervoso dell’elefante africano a primeggiare incontrastato per numero di neuroni sul pianeta Terra.

    50La notizia non dovrebbe destare troppa sorpresa. È infatti noto a chiunque si occupi di etologia che gli elefanti manifestano uno spettro molto ampio di comportamenti intelligenti, tra cui una spiccata capacità di apprendimento, un comportamento sociale cooperativo, un complesso sistema di comunicazione, e non da ultima, una capacità di produzione e utilizzo di utensili che non ha nulla da invidiare a quella degli scimpanzé. Ad esempio, essi sono in grado di scavare buche profonde nel suolo per bere acqua e, una volta dissetati, ricoprire la buca con corteccia di albero strappata e poi masticata al fine di creare una specie di tappo per evitarne l’evaporazione. Questo comportamento, oltre a evidenziare una certa abilità nel ricavare strumenti dagli alberi, evidenza anche una capacità di pianificazione futura e perfino di camuffamento delle risorse. Infatti, una volta tappate con la corteccia, le buche vengono coperte di sabbia al fine di evitarne non solo l’evaporazione ma anche l’accesso da parte di altri animali. Inoltre, gli elefanti sono noti nel mondo animale per la loro intelligenza emotiva, che li porta a organizzare vere e proprie cerimonie di cordoglio e commiato nei confronti di compagni defunti. Non a caso, Aristotele descriveva l’elefante come «l’animale che supera tutti gli altri in spirito e mente».

    51Ad ogni modo, il sentiero dell’intelligenza dell’elefante sembra averci portato allo stesso vicolo cieco dello scimpanzé. Per quanto strabilianti siano le capacità cognitive dei nostri amici proboscidati, siamo ancora molto distanti da Einstein, Summit e dalle sonde spaziali. Questo fa sorgere un legittimo quesito, discusso, tra gli altri, dal neuropsicologo olandese Fabian van den Berg. Ovvero: se gli elefanti sono gli animali con più neuroni, perché non sono gli animali più intelligenti sul pianeta? Come è possibile che gli elefanti, dall’alto di un numero di neuroni triplo rispetto a quelli dell’essere umano, non ridano delle nostre difficoltà nel risolvere le equazioni di secondo grado?

    52La risposta immediata a questa domanda è che, almeno per quanto riguarda il cervello (ma credenza vuole che la regola valga anche per altri organi), “più grande” non significa necessariamente “migliore”. O meglio, sebbene sia riscontrabile una correlazione piuttosto lineare all’interno del regno animale tra numero di neuroni nel sistema nervoso e intelligenza, questa correlazione diventa statisticamente meno rilevante quando si parla di grandi mammiferi come esseri umani ed elefanti. Il fatto che le dimensioni non siano tutto lo suggerisce non solo il computo del numero dei neuroni, ma anche le dimensioni complessive del cervello. Lì, non solo gli elefanti, ma anche grandi abitanti del mare come le orche e i capodogli ci sorpassano alla grande.

    53Un sistema di misurazione che è stato sviluppato dagli scienziati per provare a risolvere queste incongruenze tra dimensioni del sistema nervoso e intelligenza osservabile è la “brain-to-body mass ratio”, ovvero il rapporto tra la massa cerebrale e quella complessiva del corpo dell’organismo. Questo sistema di misurazione, infatti, sembrerebbe mettere fuori gioco gli elefanti. Pesando in media 5 tonnellate, gli elefanti presentano una misera brain-to-body mass ratio di 1 a 560, sono dunque ben lontani dal rapporto di 1 a 40 tipico dell’essere umano. Il problema con questo sistema di misurazione è che neanche in questo modo l’uomo finisce per primeggiare. I topi comuni, ad esempio, presentano un rapporto pressoché identico a quello dell’essere umano. Le piccole formiche, invece, dominano il mondo animale con un notevole rapporto di 1 a 7, il che significa che la massa del loro cervello rappresenta addirittura un settimo della massa corporea totale.

    54La ricerca di una metrica che possa spiegare il primato dell’intelligenza umana sembra dunque cosa più complessa del previsto. Oltretutto il tentativo di sviluppare una scala di misurazione che possa sancire il primato cognitivo dell’uomo sembra afflitto da un vizio di forma: ovvero, noi esseri umani ci stiamo affannando per sviluppare una scala di misurazione che possa dimostrare il primato dell’animale che già dapprincipio abbiamo deciso che debba primeggiare, ovvero noi stessi. Il che suona un po’ come cambiare le regole del gioco finché non facciano vincere la nostra squadra. Oltretutto, come fece notare il grande paleontologo Stephen Jay Gould, metriche come la brain-to-body mass ratio sono completamente inutili per gli invertebrati privi di cervello (come le meduse) o addirittura privi di sistema nervoso (come le spugne).

    55Tuttavia, non tutto è da buttare con questi sistemi di misurazione. Un team di biologi statunitensi, ad esempio, ha preso in esame 140 animali appartenenti a 39 specie diverse di mammiferi carnivori. I loro risultati indicano che la brain-to-body mass ratio è, in realtà, in grado di predire con grande precisione alcune capacità cognitive di una specie animale, in particolare la capacità di risoluzione dei problemi (problem solving). Mammiferi carnivori con una ratio minore (dunque con cervelli più grandi in proporzione al corpo) risultano essere più abili a risolvere problemi quali aprire una scatola al fine di estrarre del cibo (Benson-Amram, Dantzer, Stricker, Swanson e Holekamp 2016). Il che suggerisce che questa metrica, seppur pressoché inutile per misurare l’intelligenza di alcune specie, possa essere invece molto utile per misurarla in altre. E suggerisce, oltretutto, che quello che chiamiamo intelligenza è in realtà un insieme molto variegato di abilità, ciascuna delle quali è difficilmente misurabile in termini assoluti, specialmente se lo si fa su una scala comprendente l’intero regno animale.

    56Ma prima di tirare le somme torniamo a prendere in esame l’ultimo passaggio biologico nella transizione dall’ameba a Einstein. Eravamo rimasti agli scimpanzé e ai loro sistemi nervosi di 28 miliardi di neuroni con cui sono in grado di comunicare informazioni e costruire utensili tra i quali il kit per estrarre il miele da un alveare. Quasi un quinto di quei 28 miliardi di neuroni è andato concentrandosi nella parte più esterna del cervello, andando a costituire una sorta di strato laminare pieno di scanalature e protuberanze simile alla corteccia di un albero.

    57Questa struttura prende appunto il nome di corteccia cerebrale. Si ipotizza che una prima corteccia cerebrale, probabilmente a tre strati, sia comparsa per la prima volta sulla Terra in corrispondenza del più antico antenato comune tra rettili, uccelli e mammiferi: un animale vertebrato vissuto circa 320 milioni di anni fa. La corteccia cerebrale, infatti, con la sua tipica organizzazione a strati, si trova solo tra i mammiferi, compresi gli esseri umani, e tra i rettili non aviari come lucertole e tartarughe.

    58Con l’evoluzione dei mammiferi, l’evoluzione della corteccia è proceduta in modo rapido e generalmente proporzionale all’evoluzione complessiva del cervello. Questo processo ha comportato sia un aumento del numero di neuroni localizzati nella corteccia (detti neuroni corticali) sia una progressiva specializzazione funzionale delle aree corticali, le quali sono diventate sempre più essenziali nell’esecuzione dei processi cognitivi. Se i primi roditori avevano meno di una decina di milioni di neuroni corticali, la corteccia cerebrale dell’essere umano moderno consta di circa 16 miliardi di neuroni.

    59Questa struttura, che nell’uomo ha uno spessore tra i 2 i 4 millimetri, gioca un ruolo chiave in tutti i processi che comunemente associamo all’intelligenza: dalla memoria all’attenzione, dalla percezione visiva e uditiva alla consapevolezza di sé, dal ragionamento al calcolo matematico, dal linguaggio alla coscienza, dalla capacità di pianificazione a quella di apprendimento. Non a caso, la corteccia cerebrale di un essere umano neonato ha un numero di connessioni tra neuroni (dette sinapsi) pari a quella di un cervello adulto, mentre un bambino di 2-3 anni può arrivare ad avere un numero di connessioni anche del 50% superiori a quelle del cervello adulto per poi rientrare nella media verso la fine dell’infanzia. Questo processo di aumento di volume della corteccia e moltiplicazione esponenziale delle connessioni sinaptiche serve a dare al bambino una sorta di “superpotere” computazionale con il quale poter apprendere un’enorme quantità di informazioni e processi, abilità fondamentale nell’età dello sviluppo. Eseguendo studi post-mortem, gli anatomisti si sono accorti che, nei cadaveri umani, la corteccia assume una colorazione grigiastra, spingendoli a descriverla pertanto come “materia grigia”. Il fatto che l’espressione “materia grigia” ancora oggi venga utilizzata come metafora dell’intelligenza ci sottolinea, con un po’ di saggezza popolare, quanto la corteccia cerebrale sia un requisito neuroanatomico molto importante per l’elaborazione di processi cognitivi complessi. Oggi, la neocorteccia è considerata la chiave dell’intelligenza, sede privilegiata della nostra capacità di ragionare, pianificare in anticipo, comunicare, memorizzare ricordi e risolvere problemi complessi.

    60Allo stesso modo, il numero di neuroni corticali è considerato un utile indicatore dell’intelligenza. Prendere in considerazione questa variabile, ad esempio, ci aiuta a risolvere il quesito di van den Berg sul perché gli elefanti non siano la specie più intelligente sulla Terra. Pur avendo una massa doppia rispetto a quella della corteccia cerebrale umana, infatti, la corteccia cerebrale dell’elefante contiene solo 5,6 miliardi di neuroni, circa un terzo del numero di neuroni presenti nella corteccia cerebrale umana (Herculano-Houzel et al. 2014). Nonostante il cervello dell’elefante africano sia circa tre volte più grande e contenga il triplo dei neuroni del cervello umano medio, il 97,5% di questi neuroni si trova non nella corteccia ma nel cervelletto. L’uomo, pertanto, supera ampiamente sia gli elefanti che i gorilla e gli scimpanzé per numero di neuroni. Questo fatto ha reso plausibile l’ipotesi che il numero di neuroni corticali possa aiutarci a spiegare perché la Divina Commedia l’abbia scritta Dante e non un elefante indiano o perché le sonde su Marte le abbia inviate la Nasa e non un team di ingegneri scimpanzé.

    61Tuttavia, neanche il computo complessivo dei neuroni corticali riesce a mettere l’uomo al primo posto. Nel 2014, un team di ricercatori danesi ha scoperto che un delfino chiamato globicefalo ha una quantità di neuroni corticali molto superiore a quella dell’essere umano (Mortensen et al. 2014). Questa rivelazione ha portato i ricercatori a concludere che neanche il numero complessivo dei neuroni corticali possa essere utilizzato come metrica di misurazione assoluta dell’intelligenza.

    62Al fine di creare una spiegazione scientificamente più elegante che spieghi il primato di Homo sapiens nella scala naturae4 dell’intelligenza, allora, gli scienziati hanno sviluppato un’altra stima, chiamata quoziente di encefalizzazione (QE). Questo quoziente è misurabile tramite un’equazione che rapporta il peso del cervello al peso del corpo elevato a una costante che viene determinata empiricamente. In questo modo, la stima approssimativa dell’intelligenza di un animale viene definita dal rapporto tra la massa del cervello e quella che ci si aspetterebbe di trovare in un tipico animale della stessa taglia. In base al QE, risulterebbe che gli esseri umani hanno un cervello ben sette volte più grande di quanto ci si dovrebbe aspettare da un altro animale della stessa taglia.

    63Si, lo so, fa piacere sentirselo dire. Per quoziente di encefalizzazione siamo noi esseri umani gli organismi più intelligenti. Il che suggerisce che non siano né il rapporto tra massa cerebrale e corporea, né il numero assoluto di neuroni, a predire l’intelligenza di un organismo, quanto piuttosto la sua densità neuronale. Tuttavia, anche il QE ha le sue debolezze. Oltre al fatto di penalizzare le persone in sovrappeso, esso non sembra funzionare per tutte le specie viventi. In base al QE, ad esempio, il macaco reso (un piccolo primate originario dell’Asia) dovrebbe avere abilità cognitive superiori a quelle del gorilla, cosa che non sembra essere neanche lontanamente plausibile osservando comparativamente il comportamento di queste due specie.

    64Questi risultati apparentemente contraddittori sollevano una considerazione molto importante. Ovvero che, come vedremo meglio nei prossimi capitoli, quello di intelligenza è un concetto estremamente elusivo e complesso. Le dimensioni del cervello, il numero di neuroni, il numero di connessioni, le diverse strutture, le densità, il modo in cui sono collegati, giocano tutti un ruolo. Nessuna singola misura, presa isolatamente, sembra essere in grado di spiegare perché alcune specie animali siano più intelligenti di altre, figuriamoci perché alcuni individui (ad esempio alcuni esseri umani) siano più intelligenti di altri. Questo non significa però che queste metriche siano scientificamente inutili: al contrario, ognuna di esse risulta molto utile per spiegare alcuni tipi di intelligenza di alcuni esseri viventi, pur rivelandosi meno utile in altri contesti.

    65Per meglio comprendere questa variabilità bisogna tenere conto che anche l’unità di elaborazione centrale dell’intelligenza, ovvero il cervello, non si è evoluta sul modello della scala naturae di Platone, ovvero lungo una scala lineare e gerarchica del mondo organico avente a capo l’uomo (e, sopra l’uomo, Dio, nella elaborazione di Sant’Agostino). Da Darwin in poi, la biologia moderna ha dimostrato come sia impossibile disporre tutti gli animali vertebrati e invertebrati in una serie lineare e gerarchica avente l’uomo in cima, come ci si aspetterebbe da un’errata interpretazione del quoziente di encefalizzazione. Al contrario, la maggior parte dei ricercatori concorda oggi sul fatto che cervelli altrettanto complessi, ma anatomicamente diversi, si siano evoluti quasi parallelamente in uccelli, mammiferi e altre linee animali. Secondo il neurobiologo evolutivo Richard Northcutt, tra i più grandi esperti mondiali di evoluzione del cervello, è altamente probabile che delle strutture cerebrali complesse si siano evolute almeno quattro o cinque volte indipendentemente tra le principali radiazioni dei vertebrati per arrivare a produrre l’esplosione di vita intelligente che osserviamo oggi. E se è possibile che dei cervelli complessi si siano andati assemblando in modo diverso nel corso dell’evoluzione, è altrettanto probabile che tali cervelli complessi operino in base a principi diversi, non sempre misurabili sulla stessa scala (Logan et al. 2018; Sternberg 2017).

    66Al di là delle difficoltà di misurazione dell’intelligenza attraverso un indicatore singolo e della grandiosa ramificazione evolutiva delle strutture cerebrali, questo breve excursus nella storia dell’intelligenza sul pianeta Terra ci è servito a individuare una serie di requisiti fisici fondamentali affinché tale intelligenza naturale potesse emergere. Questi sono, in ordine approssimato di apparizione filogenetica: (1) l’origine della vita organica (sembra un’ovvietà, ma difficilmente avremmo assistito a qualunque forma di intelligenza se sulla Terra ci fossero stati soltanto sassi); (2) la cellula eucariote e la sua peculiare organizzazione cellulare; (3) la comparsa di organismi pluricellulari; (4) la specializzazione di alcune cellule e la conseguente comparsa dei neuroni; (5) l’organizzazione dei neuroni in sistemi nervosi diffusi; (6) la seguente centralizzazione dei sistemi nervosi e la comparsa del cervello; (7) il parallelo processo di encefalizzazione e aumento del numero di neuroni; (8) l’organizzazione di aree cerebrali specializzate, in particolare della corteccia.

    67Queste otto grandi transizioni biologiche hanno fatto sì che dai ghiacci e dalle esplosioni dell’inizio del Precambriano, quando la Terra era ancora in fase di aggregazione attorno all’orbita del Sole e veniva bombardata da planetoidi (uno dei quali le strappò tanto materiale da formare la Luna), siamo arrivati a un pianeta iper-popolato da esseri intelligenti. Tra questi Homo sapiens, il quale, dopo essersi separato dall’antenato in comune con lo scimpanzé qualche milione di anni fa, è l’unica specie del genere Homo a essere arrivata fino ai giorni nostri.

    68I nostri cugini evolutivi sono tutti estinti: da Homo erectus, a Homo ergaster, a Homo habilis. Tutte specie intelligenti dalle capacità cognitive complesse e dall’abilità di servirsi di utensili, la cui intelligenza però non è stata sufficiente a resistere a eventi ambientali avversi, dunque a far sopravvivere la propria specie fino ai giorni nostri. L’ultima nostra specie congenere, l’uomo di Neanderthal, ha lasciato questo pianeta solo 25 mila anni fa, in circostanze peraltro poco chiare e probabilmente non prima di essersi ibridato con la nostra specie.

    69A parte alcune piccole differenze in termini di stazza, altezza, capacità cranica e forma del viso, Homo neanderthalensis non doveva apparire troppo diverso da noi. Ritrovamenti fossili mostrano come esso fosse in grado di produrre e utilizzare utensili complessi, fabbricare indumenti con cui ripararsi dal freddo, e anche di avere una certa capacità di controllare il fuoco. Capire il perché l’uomo di Neanderthal si sia estinto mentre Homo sapiens sia non solo sopravvissuto, ma abbia trasformato l’intero pianeta a proprio piacimento, è tuttora oggetto di incertezza tra i ricercatori. Un dubbio che si infittisce alla luce del fatto che il nostro cugino avesse una capacità cranica del 10% superiore alla nostra e dunque fosse dotato di un cervello molto grande e complesso. Tuttavia, stando agli studi più recenti, la differenza principale tra le due specie va rintracciata non nelle dimensioni encefaliche ma nell’organizzazione cerebrale (Pearce, Stringer e Dunbar 2013). Buona parte del cervello dei Neanderthal, a quanto pare, era dedicato alla percezione visiva: un’abilità essenziale per uno scimmione per metà del suo tempo dedito alla ricerca di prede da cacciare e per l’altra metà in fuga dai predatori. Inoltre, i Neanderthal avevano adibito una parte considerevole dei propri processi neurali al controllo di un corpo di stazza maggiore rispetto al nostro. Questa organizzazione cerebrale spiccatamente votata alla visione e al controllo corporeo ha probabilmente inibito la possibilità che i nostri cugini potessero sviluppare abilità cognitive comparabili alla nostra specie in materia di ragionamento e interazioni sociali. Ad esempio, essi non operarono mai una netta distinzione dei ruoli tra uomo e donna, non abbandonarono mai lo stile di vita nomade e non costituirono mai sistemi sociali complessi.

    70Ed è a questo punto nella storia dell’intelligenza che risulta evidente come una spiegazione completa dell’intelligenza naturale nella nostra specie non possa essere formulabile soltanto in termini di neurobiologia e anatomia. Al contrario, risulta chiaro come tale spiegazione debba tenere in considerazione le complesse relazioni sociali e i sistemi tecnologici che la nostra specie è andata sviluppando nelle ultime decine di migliaia di anni. Stando ai ritrovamenti fossili, infatti, l’uomo anatomicamente moderno deve essere comparso attorno ai 200 mila anni fa. Eppure in quell’epoca i nostri antenati vivevano ancora in caverne, fabbricavano utensili molto rudimentali e le loro unità sociali erano ancora estremamente semplici e fragili (se comparate alle nostre). Insomma, seppur pressoché identici a noi dal punto di vista neurobiologico, i nostri antenati erano funzionalmente molto distanti dall’essere umano contemporaneo. Come è allora possibile che, pur mantenendo un cervello anatomicamente invariato rispetto ai nostri antenati, siamo arrivati a Einstein, alle sonde spaziali e al super-computer Summit?

    71La risposta a questa domanda è che le otto grandi transizioni di cui abbiamo parlato finora non descrivono l’intelligenza naturale in quanto tale, ma i requisiti fisici fondamentali affinché l’intelligenza naturale potesse emergere. La cellula eucariotica, i cromosomi come supporto di archiviazione del DNA, la specializzazione cellulare, i neuroni, il sistema nervoso, il cervello e, al suo interno, la corteccia rappresentano il supporto fisico necessario affinché l’uomo e alcune altre specie potessero realizzare processi cognitivi complessi ed esibire un comportamento intelligente.

    72Essi sono, per così dire, i requisiti fondamentali dell’hardware tramite cui far funzionare il software dell’intelligenza. Un software che, come vedremo nel prossimo capitolo, è stato più volte aggiornato e, in parte, perfino riprogrammato tramite una cosa chiamata “cultura”. È tramite questi progressivi aggiornamenti e grazie all’affidabile hardware datoci in dote dall’evoluzione che nell’ultimo paio di centinaia di migliaia di anni la macchina biologica dell’essere umano è uscita dalle caverne e si appresta oggi a generare a sua volta delle macchine artificiali intelligenti. Orfani dei nostri parenti evolutivi, quasi 8 miliardi di animali nostri simili abitano oggi questo pianeta. Quasi 8 miliardi di organismi eucarioti pluricellulari vertebrati dotati di un sistema nervoso fatto di 86 miliardi di neuroni, 1500 cm cubici di cervello altamente specializzato impacchettato tramite 16 miliardi di neuroni di corteccia cerebrale su cui eseguire il software più intelligente mai eseguito nell’intera storia del pianeta. Ma per arrivare a Einstein ci manca ancora un pezzo di strada.

    Notes de bas de page

    1Si veda, a tal proposito, il modello teorico sviluppato da alcuni ricercatori messicani a partire dalle performance sui 100m dello sprinter giamaicano Usain Bolt (Gómez, Marquina e Gómez 2013).

    2Anche se, per dovere di cronaca, la maggior parte delle specie di eucarioti è rappresentata da microrganismi protisti.

    3Oltre ai neuroni, all’interno del sistema nervoso si trova anche un altro tipo di cellule: le cellule della glia (anche dette nevroglia). Si tratta di cellule multifunzionali in grado di, tra le varie cose, provvedere alla nutrizione e al sostegno strutturale e funzionale dei neuroni, oltre che di garantire l’isolamento dei tessuti nervosi e la loro protezione da agenti esterni. Per dirla in modo bruto, se i neuroni sono la mente, loro sono il braccio. Ricerche recenti sembrano indicare però che le cellule della glia si occupino non soltanto di fare il “lavoro sporco”, ma anche di giocare un certo ruolo nell’elaborazione delle informazioni. Nonostante ciò, sono i neuroni a essere considerati, a buon diritto, i veri responsabili della ricezione e della trasmissione degli impulsi nervosi, dunque del meccanismo che sta alla base dell’elaborazione delle informazioni.

    4Quello di scala naturae, solitamente tradotto con “grande catena della vita”, è un concetto di derivazione platonica e affrontato estensivamente da Aristotele nella sua Historia Animalium. Sviluppatosi ulteriormente durante il Medioevo, questo concetto ha raggiunto la piena espressione nel neoplatonismo antico moderno. L’idea alla base di questo concetto è quella di una struttura gerarchica di tutta la materia e della vita biologica, che nel cristianesimo medievale si pensava fosse stata decretata da Dio. Vista dall’alto verso il basso, la catena inizia con Dio e scende fino agli angeli, ai demoni (angeli caduti), alle stelle, alla luna, ai re, ai principi, ai nobili, ai popolani, e poi agli animali selvatici, a quelli domestici, agli alberi, alle altre piante, alle pietre preziose, ai metalli preziosi e infine a tutti gli altri minerali.

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    1Si veda, a tal proposito, il modello teorico sviluppato da alcuni ricercatori messicani a partire dalle performance sui 100m dello sprinter giamaicano Usain Bolt (Gómez, Marquina e Gómez 2013).

    2Anche se, per dovere di cronaca, la maggior parte delle specie di eucarioti è rappresentata da microrganismi protisti.

    3Oltre ai neuroni, all’interno del sistema nervoso si trova anche un altro tipo di cellule: le cellule della glia (anche dette nevroglia). Si tratta di cellule multifunzionali in grado di, tra le varie cose, provvedere alla nutrizione e al sostegno strutturale e funzionale dei neuroni, oltre che di garantire l’isolamento dei tessuti nervosi e la loro protezione da agenti esterni. Per dirla in modo bruto, se i neuroni sono la mente, loro sono il braccio. Ricerche recenti sembrano indicare però che le cellule della glia si occupino non soltanto di fare il “lavoro sporco”, ma anche di giocare un certo ruolo nell’elaborazione delle informazioni. Nonostante ciò, sono i neuroni a essere considerati, a buon diritto, i veri responsabili della ricezione e della trasmissione degli impulsi nervosi, dunque del meccanismo che sta alla base dell’elaborazione delle informazioni.

    4Quello di scala naturae, solitamente tradotto con “grande catena della vita”, è un concetto di derivazione platonica e affrontato estensivamente da Aristotele nella sua Historia Animalium. Sviluppatosi ulteriormente durante il Medioevo, questo concetto ha raggiunto la piena espressione nel neoplatonismo antico moderno. L’idea alla base di questo concetto è quella di una struttura gerarchica di tutta la materia e della vita biologica, che nel cristianesimo medievale si pensava fosse stata decretata da Dio. Vista dall’alto verso il basso, la catena inizia con Dio e scende fino agli angeli, ai demoni (angeli caduti), alle stelle, alla luna, ai re, ai principi, ai nobili, ai popolani, e poi agli animali selvatici, a quelli domestici, agli alberi, alle altre piante, alle pietre preziose, ai metalli preziosi e infine a tutti gli altri minerali.

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