La predizione neuronale

Una delle capacità più straordinarie del cervello umano è che è costantemente impegnato ad immaginare…il futuro. Durante la nostra quotidianità ogni azione che intraprendiamo è anticipata dalla “predizione” del nostro cervello. Quando camminiamo il cervello predice a ogni passo quando il piede raggiungerà il suolo e se la predizione fallisce perché incontriamo una buca o uno scalino si attiva istantaneamente per correggere l’imprevisto.

Il cervello è costantemente impegnato a predire il futuro per confrontarlo con il passato ed utilizza le vecchie esperienze per anticipare quello che presumibilmente arriverà dopo. Per secoli si è creduto che il cervello reagisse alle informazioni che gli arrivano dagli organi di senso. Oggi, invece, sappiamo che il cervello non reagisce, ma predice.

La predizione è strettamente legata al sistema della ricompensa, uno dei più importanti meccanismi neuronali che influenzano il comportamento, con l’attivazione del circuito della dopamina. Ivan Pavlov quando nel 1903 annunciò di aver scoperto il riflesso condizionato nei cani non poteva sapere che in realtà aveva anticipato la scoperta dei circuiti della dopamina, che avvenne soltanto nel 1958, ma i suoi esperimenti hanno gettato le basi per lo studio dei processi cognitivi.

Successivi studi condotti su dei primati hanno riscontrato che, una volta imparato il meccanismo per ottenere il cibo (ad esempio premere un certo numero di volte un pulsante) la scarica di dopamina arriva prima che le scimmie premano il bottone in questione. È un meccanismo anticipatorio. Al contrario di quel che si pensava un tempo, la ricompensa non spetta alla fine, ma prima di compiere l’azione.

La neuroscienza computazionale, che studia le funzioni cerebrali in termini di elaborazione statistica dei dati, considera il cervello come una macchina bayesiana che produce costanti inferenze sul mondo e le riaggiusta sulla base delle effettive percezioni sensoriali. Il teorema di Bayes, prete e matematico vissuto nel Settecento, deriva da due teoremi fondamentali delle probabilità: il teorema della probabilità composta e il teorema della probabilità assoluta.

La predizione neuronale che agisce a nostra insaputa necessità però di un altra importante risorsa. Per mettere a confronto futuro e passato il cervello ha bisogno di una memoria incorporata.

nella foto Ivan Pavlov