Realtà o immaginazione? Come il cervello capisce la differenza

Nuovi esperimenti mostrano che il cervello distingue tra immagini mentali percepite e immaginarie, controllando se attraversano una "soglia di realtà"

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Realtà o immaginazione? Come il cervello capisce la differenza
Realtà o immaginazione? Come il cervello capisce la differenza

Questa è la vita reale? È solo fantasia?

Queste parole non sono solo parte del testo della canzone dei Queen “Bohemian Rhapsody“, sono anche le domande a cui il cervello deve costantemente rispondere mentre elabora flussi di segnali visivi dagli occhi e immagini puramente mentali che sgorgano dall’immaginazione. Gli studi sul cervello hanno ripetutamente confermato che vedere qualcosa e immaginarlo evoca schemi di attività neurale molto simili. Tuttavia, per la maggior parte di noi, le esperienze soggettive prodotte sono molto diverse.

Posso guardare fuori dalla mia finestra in questo momento e, se voglio, posso immaginare un unicorno che cammina per strada“, dice Thomas Naselaris, professore associato all’Università del Minnesota. La strada sembrerebbe reale e l’unicorno no. “Mi è molto chiaro“, spiega. La consapevolezza che gli unicorni sono animali mitici gioca a malapena un ruolo in questo: un semplice cavallo bianco immaginario sembrerebbe altrettanto irreale.

Quindi “perché non abbiamo costantemente allucinazioni?” si è chiesta Nadine Dijkstra, borsista post-dottorato presso l’University College di Londra. Uno studio da lei condotto, recentemente pubblicato su Nature Communications, fornisce una risposta intrigante: il cervello valuta le immagini che sta elaborando rispetto a una “soglia di realtà“. Se il segnale supera la soglia, il cervello pensa che sia reale; in caso contrario, il cervello pensa che sia immaginato.

Sebbene il cervello sia molto competente nel valutare le immagini nella nostra mente, sembra che “questo tipo di controllo della realtà sia una lotta seria“, afferma Lars Muckli, professore di neuroscienze visive e cognitive all’Università di Glasgow. “Le nuove scoperte sollevano interrogativi sul fatto che variazioni o alterazioni in questo sistema possano portare ad allucinazioni, pensieri invasivi o persino sogni“.

Hanno fatto un ottimo lavoro, secondo me, prendendo una questione su cui i filosofi hanno discusso per secoli e definendo modelli con risultati prevedibili e testandoli“, dice Naselaris.

Quando le percezioni e l’immaginazione si mescolano

Lo studio di Dijkstra sulle immagini immaginarie è nato nei primi giorni della pandemia di Covid-19, quando quarantene e blocchi hanno interrotto il suo lavoro programmato. Annoiata, ha iniziato a esaminare la letteratura scientifica sull’immaginazione e poi ha passato ore a setacciare documenti per resoconti storici di come gli scienziati hanno testato un concetto così astratto. È così che si è imbattuta in uno studio del 1910 condotto dalla psicologa Mary Cheves West Perky.

Perky ha chiesto ai partecipanti di immaginare dei frutti mentre fissavano un muro bianco. Mentre lo facevano, proiettava segretamente immagini estremamente deboli di quei frutti – così deboli da essere appena visibili – sul muro e chiedeva ai partecipanti se vedevano qualcosa. Nessuno di loro pensava di aver visto qualcosa di reale, anche se hanno commentato quanto fosse vivida l’immagine che immaginavano. “Se non avessi saputo che stavo immaginando, avrei pensato che fosse reale“, ha detto un partecipante.

La prima pagina dello studio del 1910.
Uno studio del 1910 della psicologa Mary Cheves West Perky ha scoperto che quando le nostre percezioni corrispondono a ciò che stiamo immaginando, assumiamo che i loro input siano immaginari. – Fonte: https://doi.org/10.2307/1413350

La conclusione di Perky è stata che quando la nostra percezione di qualcosa corrisponde a ciò che sappiamo di immaginare, assumeremo che sia immaginario. Si tratta di un fenomeno divenuto noto in psicologia come effetto Perky. “È un grande classico“, commenta Bence Nanay , professore di psicologia filosofica all’Università di Anversa. È diventata una specie di “cosa obbligatoria quando scrivi di immagini per dire i tuoi due centesimi sull’esperimento Perky“.

Negli anni ’70, il ricercatore di psicologia Sydney Joelson Segal ravvivò l’interesse per il lavoro di Perky aggiornando e modificando l’esperimento. In uno studio di follow-up, Segal ha chiesto ai partecipanti di immaginare qualcosa, come lo skyline di New York City, mentre proiettava debolmente qualcos’altro sul muro, come un pomodoro. Ciò che i partecipanti hanno visto è stato un mix tra l’immagine immaginata e quella reale, come lo skyline di New York City al tramonto. Le scoperte di Segal hanno suggerito che la percezione e l’immaginazione a volte possono “mescolarsi letteralmente“, ha detto Nanay.

Non tutti gli studi che miravano a replicare le scoperte di Perky hanno avuto successo. Alcuni di loro hanno comportato prove ripetute per i partecipanti, il che ha confuso i risultati: una volta che le persone sanno cosa stai cercando di testare, tendono a cambiare le loro risposte in ciò che pensano sia corretto, spiega Naselaris.

Così Dijkstra, sotto la direzione di Steve Fleming, un esperto di metacognizione presso l’University College di Londra, ha messo a punto una versione moderna dell’esperimento che ha evitato il problema. Nel loro studio, i partecipanti non hanno mai avuto la possibilità di modificare le loro risposte perché sono state testate solo una volta. Il lavoro ha modellato ed esaminato l’effetto Perky e altre due ipotesi concorrenti su come il cervello distingue realtà e immaginazione.

Reti di valutazione

Una di queste ipotesi alternative afferma che il cervello utilizza le stesse reti per la realtà e l’immaginazione, ma che le scansioni cerebrali con risonanza magnetica funzionale (fMRI) non hanno una risoluzione sufficientemente elevata da consentire ai neuroscienziati di discernere le differenze nel modo in cui le reti vengono utilizzate. Uno degli studi di Muckli, ad esempio, suggerisce che nella corteccia visiva del cervello, che elabora le immagini, le esperienze immaginarie sono codificate in uno strato più superficiale rispetto alle esperienze reali.

Con l’imaging cerebrale funzionale, “stiamo socchiudendo gli occhi“, chiarisce Muckli. All’interno di ogni equivalente di un pixel in una scansione cerebrale, ci sono circa 1.000 neuroni e non possiamo vedere cosa sta facendo ciascuno di essi.

L’altra ipotesi, suggerita dagli studi condotti da Joel Pearson presso l’Università del New South Wales, è che gli stessi percorsi nel cervello codificano sia per l’immaginazione che per la percezione, ma l’immaginazione è solo una forma più debole di percezione.

Durante la pandemia, Dijkstra e Fleming hanno reclutato volontari per uno studio online. A quattrocento partecipanti è stato detto di guardare una serie di immagini piene di elettricità statica e di immaginare delle linee diagonali che si inclinano attraverso di esse a destra o a sinistra. Tra una prova e l’altra, è stato chiesto loro di valutare quanto fossero vivide le immagini su una scala da 1 a 5. Ciò che i partecipanti non sapevano era che nell’ultima prova, i ricercatori hanno lentamente aumentato l’intensità di una debole immagine proiettata di linee diagonali: inclinata nella direzione in cui era stato detto ai partecipanti di immaginare o nella direzione opposta. I ricercatori hanno quindi chiesto ai partecipanti se ciò che hanno visto fosse reale o immaginario.

Eppure c’era almeno un’eco dell’effetto Perky in quei risultati: i partecipanti che pensavano che l’immagine fosse lì l’hanno vista in modo più vivido rispetto ai partecipanti che pensavano che fosse immaginazione.

In un secondo esperimento, Dijkstra e il suo team non hanno presentato un’immagine durante l’ultima prova. Ma il risultato è stato lo stesso: le persone che hanno valutato ciò che stavano vedendo come più vivido erano anche più propense a valutarlo come reale.

Le osservazioni suggeriscono che le immagini nella nostra mente e le immagini reali percepite nel mondo si mescolano insieme, ha detto Dijkstra. “Quando questo segnale misto è abbastanza forte o vivido, pensiamo che rifletta la realtà“. È probabile che ci sia una soglia al di sopra della quale i segnali visivi sembrano reali per il cervello e al di sotto della quale si sentono come immaginari, pensa. Ma potrebbe esserci anche un continuum più graduale.

Per sapere cosa sta succedendo all’interno di un cervello che cerca di distinguere la realtà dall’immaginazione, i ricercatori hanno rianalizzato le scansioni cerebrali di uno studio precedente in cui 35 partecipanti hanno immaginato vividamente e percepito varie immagini, dagli annaffiatoi ai galli.

In linea con altri studi, hanno scoperto che i modelli di attività nella corteccia visiva nei due scenari erano molto simili. “Le immagini vivide sono più simili alla percezione, ma se la percezione debole sia più simile alle immagini è meno chiaro“, ha detto Dijkstra. C’erano indizi che guardare un’immagine debole potesse produrre uno schema simile a quello dell’immaginazione, ma le differenze non erano significative e dovranno essere esaminate ulteriormente.

Insiemi di dati di scansione del cervello che mostrano attività comparabili durante eventi percepiti e immaginati.
Le scansioni della funzione cerebrale mostrano che le immagini immaginarie e percepite innescano modelli di attività simili, ma i segnali sono più deboli per quelle immaginate (a sinistra). – Per gentile concessione di Nadine Dijkstra

introduzione

Ciò che è chiaro è che il cervello deve essere in grado di regolare accuratamente quanto sia forte un’immagine mentale per evitare confusione tra fantasia e realtà. “Il cervello ha questo atto di bilanciamento molto attento che deve eseguire“, afferma Naselaris. “In un certo senso interpreterà le immagini mentali tanto letteralmente quanto le immagini visive“.

Hanno scoperto che la forza del segnale potrebbe essere letta o regolata nella corteccia frontale, che analizza emozioni e ricordi (tra le sue altre funzioni). Ma non è ancora chiaro cosa determini la vividezza di un’immagine mentale o la differenza tra la forza del segnale immaginativo e la soglia della realtà. Potrebbe essere un neurotrasmettitore, modifiche alle connessioni neuronali o qualcosa di completamente diverso, dice Naselaris.

Potrebbe anche essere un sottoinsieme diverso e non identificato di neuroni che stabilisce la soglia della realtà e determina se un segnale deve essere deviato in un percorso per immagini immaginate o in un percorso per quelle realmente percepite – una scoperta che collegherebbe ordinatamente la prima e la terza ipotesi, secondo Muckli.

Ma l’immaginazione è un processo che coinvolge molto di più che guardare poche righe su uno sfondo rumoroso, dice Peter Tse, professore di neuroscienze cognitive al Dartmouth College. L’immaginazione, ha detto, è la capacità di guardare cosa c’è nella tua credenza e decidere cosa preparare per cena, o (se sei i fratelli Wright) di prendere un’elica, attaccarla a un’ala e immaginarla volare.

Le differenze tra le scoperte di Perky e quelle di Dijkstra potrebbero essere interamente dovute a differenze nelle loro procedure. Ma suggeriscono anche un’altra possibilità: che potremmo percepire il mondo in modo diverso rispetto ai nostri antenati.

Il suo studio non si concentrava sulla credenza nella realtà di un’immagine, ma riguardava più il “sentimento” della realtà, dice Dijkstra. Gli autori ipotizzano che, poiché le immagini proiettate, i video e altre rappresentazioni della realtà sono all’ordine del giorno nel 21° secolo, i nostri cervelli potrebbero aver imparato a valutare la realtà in modo leggermente diverso rispetto a quanto facevano le persone solo un secolo fa.

Anche se i partecipanti a questo esperimento “non si aspettavano di vedere qualcosa, è comunque più atteso che se fossi nel 1910 e non avessi mai visto un proiettore in vita tua“, ha detto Dijkstra. La soglia della realtà oggi è quindi probabilmente molto più bassa rispetto al passato, quindi potrebbe essere necessaria un’immagine immaginaria molto più vivida per oltrepassare la soglia e confondere il cervello.

Una base per allucinazioni

I risultati aprono interrogativi sul fatto che il meccanismo possa essere rilevante per un’ampia gamma di condizioni in cui la distinzione tra immaginazione e percezione si dissolve. Dijkstra ipotizza, ad esempio, che quando le persone iniziano ad addormentarsi e la realtà inizia a fondersi con il mondo dei sogni, la loro soglia di realtà potrebbe abbassarsi. In condizioni come la schizofrenia, dove c’è una “rottura generale della realtà“, potrebbe esserci un problema di calibrazione, ha detto Dijkstra.

Nella psicosi, potrebbe essere che le loro immagini siano così buone da raggiungere quella soglia, o potrebbe essere che la loro soglia sia disattivata“, ha commentato Karolina Lempert, assistente professore di psicologia all’Università Adelphi che non è stata coinvolta nel studio. Alcuni studi hanno scoperto che nelle persone che hanno allucinazioni c’è una sorta di iperattività sensoriale, cosa che suggerisce che il segnale dell’immagine è aumentato. Ma sono necessarie ulteriori ricerche per stabilire il meccanismo attraverso il quale emergono le allucinazioni, ha aggiunto. “Dopotutto, la maggior parte delle persone che sperimentano immagini vivide non hanno allucinazioni“.

Nanay pensa che sarebbe interessante studiare le soglie di realtà delle persone che hanno l’iperfantasia, un’immaginazione estremamente vivida che spesso confondono con la realtà. Allo stesso modo, ci sono situazioni in cui le persone soffrono di esperienze immaginarie molto forti che sanno non essere reali, come quando si hanno allucinazioni con droghe o sogni lucidi. In condizioni come il disturbo da stress post-traumatico, le persone spesso “iniziano a vedere cose che non volevano” che sembrano più reali di quanto dovrebbero, ha spiegato Dijkstra.

Alcuni di questi problemi possono comportare guasti nei meccanismi cerebrali che normalmente aiutano a fare queste distinzioni. Dijkstra pensa che potrebbe essere fruttuoso osservare le soglie della realtà delle persone che soffrono di aphantasia, l’incapacità di immaginare consapevolmente immagini mentali.

I meccanismi con cui il cervello distingue ciò che è reale da ciò che è immaginario potrebbero anche essere correlati al modo in cui distingue tra immagini reali e false (non autentiche). In un mondo in cui le simulazioni si stanno avvicinando alla realtà, distinguere tra immagini reali e false diventerà sempre più difficile.

Dijkstra e il suo team stanno ora lavorando per adattare il loro esperimento in modo che funzioni in uno scanner cerebrale.

Alla fine spera di capire se possono manipolare questo sistema per rendere l’immaginazione più reale. Ad esempio, la realtà virtuale e gli impianti neurali vengono ora studiati per trattamenti medici, ad esempio per aiutare i non vedenti a vedere di nuovo. La capacità di far sembrare le esperienze più o meno reali, ha affermato, potrebbe essere davvero importante per tali applicazioni.

Non è stravagante, dato che la realtà è un costrutto del cervello.

Sotto il nostro cranio, tutto è inventato“, ha detto Muckli. “Costruiamo interamente il mondo, nella sua ricchezza, dettaglio, colore, suono, contenuto ed eccitazione. … Tutto è creato dai nostri neuroni”.

Ciò significa che la realtà di una persona sarà diversa da quella di un’altra persona, Dijkstra ha detto: “Il confine tra immaginazione e realtà non è così solido“.

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