La sfida della simulazione del cervello

È possibile creare una simulazione al computer del cervello umano? Forse sì, forse no. Ma proprio in questo momento storico, un team di scienziati ci sta provando. Tuttavia non si tratta solo di trovare un computer abbastanza potente che rende il tutto particolarmente difficile: sono coinvolte anche delle questioni di natura intimante filosofica.

La simulazione al computer del cervello umano è uno degli obiettivi più ambiziosi del progetto europeo “Human Brain Project”. Come filosofo, faccio parte di un’unità di ricerca che si interroga su questioni filosofiche ed etiche, come: qual è l’impatto delle neuroscienze sulla pratica sociale, in particolare sulla pratica clinica? quali sono i presupposti concettuali della ricerca neuroscientifica e il suo impatto su idee tradizionali, come soggetto umano, libero arbitrio, azione morale?

Una delle domande che ci poniamo è: cos’è una simulazione in generale e una simulazione del cervello in particolare? Semplificando, l’idea è creare un oggetto che imita le caratteristiche funzionali e (se possibile anche) strutturali del cervello al fine di aumentare la nostra comprensione e capacità di predire il suo sviluppo futuro. La simulazione del cervello potrebbe essere definita come un tentativo di sviluppare un modello matematico dell’architettura funzionale del cervello e di caricarlo su un computer per riprodurre artificialmente il suo funzionamento. Ma perché dovremmo riprodurre il funzionamento del cervello?

A mio avviso si possono indicare tre ragioni: descrivere, spiegare e prevedere le attività cerebrali. Le implicazioni sono enormi. Nella pratica clinica con pazienti neurologici e psichiatrici, simulare il cervello danneggiato potrebbe aiutarci a comprendere meglio e prevedere il suo futuro sviluppo, oltre che a perfezionare i criteri diagnostici e prognostici correnti.

Grandi promesse, ma anche grandi sfide dinanzi a noi! Ma voglio ora tornare a sfide che credo possano essere individuate da una prospettiva filosofica e concettuale.

Un modello è in certa misura semplificato e arbitrario: la selezione dei parametri da includere dipende dagli scopi del modello da costruire. Questo punto è particolarmente problematico quando l’oggetto da simulare è caratterizzato da un alto grado di complessità.

Il metodo principale utilizzato per costruire dei modelli del cervello è la cosiddetta “ingegneria inversa”. Esso include due fasi principali: scomporre un sistema funzionale a livello fisico in parti componenti o sotto-sistemi; ricostruire quindi il sistema in modo virtuale. Tuttavia il cervello sembra difficilmente scomponibile in moduli indipendenti con interazioni lineari. Il cervello sembra piuttosto un sistema integrato complesso non lineare e la relazione tra i componenti del cervello è  non lineare. Questo significa che la loro relazione non può essere descritta come una proporzionalità diretta e il loro cambiamento relativo non è legato a un fattore costante. a complicare ulteriormente le cose, il cervello non è completamente definibile tramite metodi algoritmici. Questo significa che può mostrare dei comportamenti non prevedibili. E quindi a rendere il tutto ancora più complicato: la relazione tra i sotto-componenti del cervello condiziona il comportamento dei sotto-componenti stessi.

Il cervello è un sistema olistico e nonostante sia deterministico è ancora non del tutto prevedibile. Simularlo è difficilmente concepibile. Ma anche se dovesse essere possibile, temo che un nuovo cervello “artificiale” avrebbe un’utilità pratica limitata: per esempio, la possibile simulazione generale del cervello rischia di perdere le caratteristiche specifiche del cervello particolare da curare.

Inoltre, è impossibile simulare “il cervello” semplicemente perché tale entità non esiste. Abbiamo miliardi di cervelli differenti nel mondo. Essi sono non completamente simili, anche se sono comparabili. Non tenere in considerazione tale diversità è il limite principale per la simulazione del cervello. Forse sarebbe possibile superare questa limitazione utilizzando una simulazione “generale” del cervello come un modello per simulare i cervelli “particolari”. Ma forse questo sarebbe ancora più difficile da concepire e realizzare.

La simulazione del cervello è indubbiamente una delle imprese scientifiche contemporanee più promettenti, ma ha bisogno di un’indagine concettuale specifica al fine di chiarire la sua filosofia ispiratrice ed evitare fraintendimenti e aspettative sproporzionate. Anche, ma non solo, dai non addetti ai lavori.

Per approfondimenti è possibile consultare le  pubblicazioni finora prodotte in merito dal mio gruppo.

Neuroethics: new wine in old bottles?

Neuroscience is increasingly raising philosophical, ethical, legal and social problems concerning old issues which are now approached in a new way: consciousness, freedom, responsibility and self are today investigated in a new light by the so called neuroethics.

Neuroethics was conceived as a field deserving its own name at the beginning of the 21th century. Yet philosophy is much older, and its interest for ‘neuroethical’ issues can be traced back to its very origins.

What is ‘neuroethics’? Is it a new way of doing or a new way of thinking ethics? Is it a sub-field of bioethics? Or does it stands as a discipline in its own? Is it only a practical or even a conceptual discipline?

I would like to suggest that neuroethics – besides the classical division in ‘ethics of neuroscience’ and ‘neuroscience of ethics’ – above all needs to be developed as a conceptual assessment of what neuroscience is telling us about our nature: the progress in neuroscientific investigation has been impressive in the last years, and in the light of huge investments in this field (e.g., the European Human Brain Project and the American BRAIN initiative) we can bet that new  striking discoveries will be made in the next decades.

For millennia, philosophers were interested in exploring what was generally referred to as the human nature, and particularly the mind as one of its essential dimensions. Two avenues have been traditionally developed within the general conception of mind: a non-materialistic and idealistic approach (ie, the mind is made of a special stuff not-reducible to the brain); a materialistic approach (ie, the mind is no more than the product or the property of the brain). Both interpretations assume a dualistic theoretical framework: the human being is constituted from two completely different dimensions, which have completely different properties with no interrelations between them, or, at most, a relationship mediated solely by an external element. Such a dualistic approach to human identity is increasingly criticized by contemporary neuroscience, which is showing the plastic and dynamic nature of the human brain and consequently of the human mind.

This example illustrates in my view that neuroethics above all is a philosophical discipline with a peculiar interdisciplinary statute: it can be a privileged field where philosophy and science collaborate in order to conceptually cross the wall which has been built between them.