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Arrivano le macchine per leggere la mente

Scansioni cerebrali sempre più sofisticate si combinano con l'intelligenza artificiale per produrre strumenti in grado di tracciare i pensieri, testare la veridicità di quello che dite e, un giorno, forse, rendere le vostre conoscenze ed esperienze disponibili anche dopo il fine vita.

di Jerry Kaplan

In un'immagine tratta dal lavoro del team di Jack Gallant a Berkeley, le parole che rappresentano concetti diversi si sovrappongono su aree della corteccia cerebrale dove provocano le risposte più forti; sono codificate a colori per categoria di idee che esprimono. Foto: Alex Huth/The Gallant Lab a UC Berkeley

Scansioni cerebrali sempre più sofisticate si combinano con l'intelligenza artificiale per produrre strumenti in grado di tracciare i pensieri, testare la veridicità di quello che dite e, un giorno, forse, rendere le vostre conoscenze ed esperienze disponibili anche dopo il fine vitadi Jerry Kaplan

La risonanza magnetica per immagini (Mri), entrata nell’uso comune negli anni '80, ha reso visibile il cervello umano come mai prima. Per la prima volta, si è potuto vedere il tessuto cerebrale molle di un soggetto vivente, a un livello di dettaglio che poteva essere osservato in precedenza solo nelle autopsie. Per i medici che cercano di aiutare i pazienti il cui cervello è stato danneggiato o si è ammalato, la risonanza magnetica ha fornito una preziosa istantanea della loro condizione.

Negli anni '90, i ricercatori hanno iniziato a misurare i cambiamenti nelle regioni cerebrali utilizzando una risonanza magnetica funzionale (fMRI). La tecnica rileva il flusso sanguigno ossigenato, rivelando l'attività cerebrale, non solo la sua struttura. Per i neuroscienziati cognitivi, che studiano i processi mentali, la fMRI era una manna dal cielo: Ha permesso di identificare in quali parti del cervello reagiscono, per esempio, volti, parole o odori. Era una finestra attraverso la quale vedere il cervello che dà un senso al mondo esterno. Improvvisamente era possibile vedere il pensiero umano che si increspa attraverso le regioni color arcobaleno delle scansioni cerebrali.

Oggi, alla fMRI si sono aggiunti nuovi strumenti, alcuni ancora in fase di sviluppo, che consentirebbero agli scienziati di tracciare gli stati mentali umani con sempre maggiore precisione. I ricercatori stanno generando enormi quantità di informazioni sulla scansione cerebrale, e stanno analizzando questi insiemi di big data con le più recenti tecniche di calcolo, in particolare l'apprendimento automatico, un sottocampo dell’intelligenza artificiale (IA) specializzato nel trovare modelli di comportamento sottili e difficili da rilevare.

A che cosa corrisponde tutto ciò? All'inizio di una rivoluzione. Gli scienziati stanno cominciando a svelare il quesito di come i cervelli materiali formano le menti immateriali. Sebbene motivata principalmente da obiettivi medici e terapeutici, questa ricerca può avere il massimo impatto pratico in settori quali il marketing dei prodotti, le interfacce informatiche e la giustizia penale. In definitiva, può aiutare a rispondere a domande fondamentali sulla coscienza e il libero arbitrio, o addirittura aprire la strada alla conservazione della conoscenza e della memoria degli individui molto tempo dopo che il loro corpo ha cessato di vivere.

Alcune funzioni mentali, come la paura o il riconoscimento dei singoli volti, sembrano coinvolgere sezioni specializzate del cervello e sono quindi relativamente semplici da rilevare. Ma altre sono più distribuite, attivando contemporaneamente molte parti diverse del cervello; la fMRI può rilevare queste attivazioni correlate, e l'apprendimento automatico può trasformare i modelli in descrizioni sorprendentemente specifiche di ciò che un soggetto sta pensando o facendo. È come passare dall'identificazione di singole lettere alla lettura di parole e frasi.

Infatti, percepire a quali parole o categorie di parole si sta pensando è uno dei risultati più impressionanti delle moderne neuroscienze cognitive. Jack Gallant e i suoi laboratori della University of California, Berkeley, hanno prodotto una mappa straordinariamente dettagliata di quali sezioni del cervello reagiscono a diverse parole e concetti semantici. In un articolo del 2016 sulla rivista Nature, hanno descritto un esperimento in cui sette volontari hanno ascoltato due ore di storie tratte da "The Moth Radio Hour", un popolare podcast narrativo, mentre le loro teste riposavano nella culla su misura di una macchina fMRI.

I ricercatori hanno registrato i cambiamenti nel flusso sanguigno di ognuna delle decine di migliaia di voxel, ovvero le unità di misura in una griglia tridimensionale di posizioni nel cervello. Hanno poi raggruppato le parole pronunciate nelle storie in 985 categorie, ognuna delle quali rappresenta una dimensione semantica comune. Correlando l'attività cerebrale con le parole usate per raccontare le storie, sono stati in grado di produrre una mappa dettagliata che rivela dove queste parole e concetti sono stati elaborati nel cervello.

Studiare le reazioni cerebrali di ogni individuo, allo scopo di leggere nel pensiero, è un'impresa notevole ma troppo idiosincratica per avere valore pratico. Sembra, tuttavia, che il cervello delle persone organizzi ed elabori le stesse informazioni in modi simili.

In un articolo del 2011 pubblicato sulla rivista Trends in Cognitive Sciences, Russell Poldrack (ora alla Stanford University) e i suoi collaboratori sono stati in grado di prevedere con elevata precisione in quale di un insieme di compiti mentali un individuo era impegnato, basandosi esclusivamente su studi condotti su altre persone. Questi compiti includevano, per esempio, chiedere ai soggetti di prova di giocare a un gioco di rischio, in cui ottenevano punti ogni volta che pompavano più aria in un pallone virtuale (premendo un pulsante), perdendo però tutti i loro punti se il pallone scoppiava. In un altro esperimento, ogni soggetto del test doveva decidere se alcune parole facevano rima tra loro.

Guardando esclusivamente le scansioni cerebrali, i ricercatori sono stati in grado di identificare correttamente quali di otto compiti così diversi i nuovi soggetti stavano eseguendo in circa l'80% del tempo. Sembra che il modo in cui funziona il nostro cervello non sia unico, come a noi individui piace pensare.

Con una migliore tecnologia di imaging, può diventare possibile intercettare il dialogo interno di una persona, nella misura in cui riflette usando parole. "La questione non è se sarà possibile, ma quando ", ha detto il dottor Gallant. Altri ricercatori stanno avendo lo stesso successo nel determinare che cosa si stia guardando, se ci si ricorda di aver visitato un particolare luogo o quale decisione si è presa.

Questi risultati, per quanto notevoli, sono suscettibili di impallidire rispetto a ciò che si profila all'orizzonte con strumenti nuovi o migliorati. Tecniche emergenti, come la spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso (fNIRS), possono espandere sostanzialmente gli usi potenziali. Il tessuto umano, compreso l'osso, è in gran parte trasparente alla luce infrarossa, almeno fino ad una profondità di pochi centimetri. Con la luce infrarossa che illumina il cranio e misurandone la quantità riflessa, i ricercatori sono in grado di quantificare le variazioni del flusso sanguigno.

Questa tecnica presenta diversi vantaggi rispetto alla fMRI: è più veloce, più economica e più portatile, così il cervello dei soggetti può essere misurato mentre sono impegnati in attività comuni come l'esercizio fisico, l'interazione con altre persone e il gioco. Dal lato negativo, i dispositivi fNIRS attuali forniscono una risoluzione e una discriminazione del segnale inferiore rispetto all'fMRI e si limitano a misurare solo gli strati esterni del cervello. Diverse aziende offrono già dispositivi fNIRS commerciali, tra cui Hitachi, Biopac Systems e NIRX, e la tecnologia è in fase di test nei laboratori di Harvard, Yale e Stanford.

Ma questi strumenti per la lettura della mente sono sviluppati in stile fantascientifico? Non del tutto ma quasi, per alcuni scopi commerciali e presto forse per procedimenti giudiziari.

Considerate l'individuazione delle menzogne. Almeno due aziende, la No Lie MRI e la Cephos, hanno cercato di commercializzare sistemi di brain imaging il cui scopo è indicare se una persona crede di dire la verità, confrontando le diverse reazioni di un soggetto a domande innocue rispetto a domande cariche. Le loro affermazioni non sono state convalidate in modo indipendente e hanno ricevuto notevoli critiche da parte della comunità di ricerca; finora, i tribunali hanno rifiutato di accettare i loro risultati come prove.

Un altro approccio per valutare la colpevolezza o l'innocenza di un sospetto è quello di determinare se sia a conoscenza di qualche particolare di un crimine, come la sua posizione, un'arma particolare o il volto della vittima. Diversi studi hanno dimostrato che la reazione del cervello agli stimoli familiari differisce in modi misurabili da quelli sconosciuti. Anthony Wagner e i suoi collaboratori dello Stanford Memory Lab hanno scoperto che erano in grado di rilevare se i soggetti credevano di avere familiarità con il volto di una particolare persona con una precisione dell'80% o superiore, in condizioni controllate, anche se in ricerche successive hanno notato che i soggetti possono intenzionalmente ingannare il programma. Se questi bug possono essere superati, i crimini del futuro potranno essere indagati e risolti con un confronto per determinare se un sospetto riconosce la vittima.

Sebbene ci sia consenso tra gli esperti sul fatto che queste tecniche non sono ancora sufficientemente affidabili per l'uso nelle attività di contrasto, informazioni di questo tipo potrebbero rivoluzionare i procedimenti penali. Non si sarà in grado di riprodurre il ricordo di un imputato di un crimine come se fosse un video, ma determinare se hanno ricordi della scena del crimine o della vittima può giocare un ruolo cruciale nei processi futuri, come fa oggi la prova del DNA. Inutile dire che l'uso di tale tecnologia solleverebbe una serie di questioni etiche e costituzionali.