[Originalmente pubblicato il 25 gennaio 2023]
Dov'è la mente? Alcuni direbbero che è nella testa, è ovvio. Nel cervello. Ma, secondo altri ricercatori, non solo: la mente, o meglio, il processo cognitivo, può sfuggire ai limiti del cranio e coinvolgere oggetti dell'ambiente. Questa è l'ipotesi della cognizione estesa, proposta più di 20 anni fa. Questa ipotesi non è rimasta limitata agli esseri umani, e già si dice che ragni, piante e persino organismi unicellulari siano capaci di estendere la loro cognizione. In un articolo pubblicato questa settimana, andiamo oltre: proponiamo che la cognizione estesa possa essere molto più comune di quanto si immagini e che molti organismi diversi possano traboccare le loro cognizioni nell'ambiente.
La leggenda narra che sotto il palazzo del re Minosse, a Creta, ci fosse un labirinto dove era incarcerato un terribile mostro, metà uomo e metà toro: il Minotauro. Ogni sette anni, re Minosse esigeva da Atene, città da lui soggiogata, un sacrificio di sette uomini e sette fanciulle da mandare nel labirinto per essere divorati dal Minotauro. Quando arrivò il momento di inviare un terzo gruppo di vittime, Teseo, l'eroe greco, desiderando porre fine a questa ingiustizia, si offrì di far parte degli uomini da mandare a Creta. Il suo piano era entrare nel labirinto, trovare il Minotauro e ucciderlo, liberando gli ateniesi dal loro macabro tributo.
Quando Teseo arrivò al palazzo di Minosse, Arianna, la figlia del re, si innamorò di lui. Ammirava il suo coraggio, ma temeva che, anche se avesse ucciso il Minotauro, Teseo non sarebbe capace di uscire dal labirinto, perdendosi per sempre. Così, gli diede un gomitolo di lana, istruendolo ad annodare la punta della linea all'entrata del labirinto e a svolgere il gomitolo man mano che avanzava. Al momento del ritorno, sarebbe bastato seguire la linea che aveva lasciato dietro di sé. Teseo fece così. Quando raggiunse il cuore del labirinto, trovò il Minotauro e, dopo una lotta epica, riuscì a sconfiggerlo. Poi, seguì la linea fino all'uscita del labirinto e le braccia di Arianna.
Teseo non sarebbe mai riuscito a scappare dal labirinto usando solo la sua mente, per quanto intelligente fosse. Il labirinto era enorme, i percorsi tortuosi, pieni di biforcazioni e vicoli ciechi. La sua memoria non avrebbe mai potuto ricordare tutto il percorso. Grazie ad Arianna, utilizzò un trucco: impiegò la linea per ricordare il cammino. In un certo senso, la linea era la sua memoria del tragitto, praticamente come se parte della sua mente fosse stata scaricata nell'ambiente ed estesa lungo tutto il percorso. Potremmo dire che, in un certo senso, la sua mente è stata estesa alla linea?
Meccanismi per esternalizzare la memoria non sono insoliti per noi. Lo facciamo tutto il tempo quasi inconsciamente. In modo molto meno epico rispetto a Teseo, scriviamo liste della spesa, incolliamo post-it per casa per ricordarci di un appuntamento, attiviamo notifiche e sveglie sul cellulare per ricordarci di riunioni, usiamo il GPS per guidarci in una zona della città che non conosciamo. Cosa dicono tutte queste cose sul funzionamento della mente? Secondo alcuni scienziati, l'uso di queste risorse è prova che la nostra mente non è confinata nella nostra testa, ma che si estende nell'ambiente. In un certo senso, la mente non si limita solo al corpo e finisce per coinvolgere oggetti attorno a noi.
Questa ipotesi audace, conosciuta come ipotesi della cognizione estesa, è stata proposta dai filosofi della mente Andy Clark e David Chalmers nel 1998. Secondo loro, la mente è estesa perché gli oggetti che vengono manipolati dalle persone per aiutare il processo cognitivo diventano parte attiva e integrante di quel processo. Così, carta e penna nel fare un calcolo matematico sarebbero parte del nostro sistema cognitivo tanto quanto i neuroni del nostro cervello. Non c'è bisogno di dire che questa è un'ipotesi piuttosto controversa e che ha suscitato grandi discussioni nell'accademia sin dalla sua proposta, soprattutto nel campo della filosofia della mente, generando dibattiti ancora oggi. Dopotutto, il filo di Arianna è o non è parte della mente di Teseo?
Tuttavia, questo dibattito non ha impedito all'ipotesi della cognizione estesa di estendersi ad altri campi delle scienze naturali. Nel 2017, il professore dell'Università Federale di Bahia Hilton Japyassú ha pubblicato, insieme al biologo evoluzionista Kevin Laland, un articolo in cui, dopo aver condotto un'ampia revisione della letteratura, ha concluso che i ragni estendono la loro cognizione alle loro ragnatele. Ciò spiegherebbe, ad esempio, come animali con cervelli così piccoli siano in grado di presentare comportamenti così complessi, come strategie di caccia sofisticate o la stessa costruzione di strutture così grandi e complicate come le loro ragnatele. Secondo Japyassú e Laland, i ragni usano le ragnatele non solo per catturare prede, ma anche per rilevarle (cioè, percepirle, esserne consapevoli). Inoltre, userebbero le ragnatele per ricordare il percorso che hanno seguito, proprio come ha fatto Teseo, e persino per ottenere informazioni su come tessere le famose ragnatele a spirale. Chi avrebbe mai pensato che un animale così piccolo avrebbe una cognizione così grande!
A questo punto, non parlerò più di mente, poiché il concetto è molto legato all'idea di coscienza umana. Preferisco usare il termine più generico cognizione, anche se la mente umana è il prodotto della nostra cognizione.
Poco dopo, ispirato dal lavoro di Japyassú e Laland, pubblicai con l'ecologa comportamentale Monica Gagliano e il mio supervisore di laurea magistrale, il professore Gustavo Maia Souza, un articolo in cui proponemmo che anche le piante sono in grado di estendere la loro cognizione. Dopotutto, le piante hanno una grande quantità di sensi e presentano comportamenti molto complessi come prendere decisioni, memoria e apprendimento, comunicazione, azione anticipata, ecc. E nel caso delle piante, non hanno nemmeno cervelli o neuroni per aiutare nel processo! È ancora un grande mistero come le piante riescano a produrre comportamenti cognitivi come quelli menzionati. Tuttavia, se parte del carico di elaborazione e utilizzo delle informazioni ambientali viene scaricata nell'ambiente, ciò potrebbe aggiungere un pezzo a questo affascinante puzzle.
Ma non finisce qui. Oltre a ragni e piante, un altro gruppo di organismi ottenne l'accesso al club della cognizione estesa. Questa volta, un gruppo di organismi tanto sconosciuto quanto inaspettato: i funghi mucillaginosi. Queste creature sembrano un muco che striscia sul suolo delle foreste divorando materia organica e batteri. Sono visibili a occhio nudo, ma possono passare inosservate, anche se alcune specie sono di colori vivaci come il giallo o l'arancio. Non hanno cervelli, neuroni, né singole cellule. Tuttavia, sono sorprendentemente intelligenti, capaci di risolvere problemi come trovare il percorso più veloce all'interno di un labirinto e sfuggire alle trappole. Studiando più a fondo questi organismi, i ricercatori osservarono che, mentre strisciano sul terreno, i funghi mucillaginosi rilasciano muco che funge, come il filo di Arianna per Teseo o la tela per i ragni, come memoria esterna dei luoghi in cui sono già stati. Così, questi organismi evitano di passare due volte per lo stesso posto, ottimizzando la loro ricerca di cibo ed evitando di rimanere bloccati in vicoli ciechi. Per questo motivo, i ricercatori Matthew Sims e Julian Kiverstein proposero che i funghi mucillaginosi sono un altro esempio di organismi non neurali che estendono la loro cognizione.
A questo punto, fu proposto che gli esseri umani, i ragni, le piante e i funghi mucillaginosi estendano la loro cognizione. Organismi così diversi, ciascuno a un'estremità dell'albero della vita, tutti condividendo questa caratteristica. Questo ci ha fatto pensare: e se, in definitiva, la cognizione estesa non fosse così insolita, ma al contrario? Quali sarebbero gli altri organismi in grado di estendere la loro cognizione? Quali meccanismi consentirebbero di estendere la cognizione?
Con queste domande in mente, Monica Gagliano, il biologo marino Steve Whalan (entrambi della Southern Cross University, in Australia), la biologa Gabriela Gubert (all'epoca presso l'Università Federale di Santa Catarina, in Brasile) e io ci siamo immersi nella letteratura alla ricerca di prove che potessero corroborare la nostra ipotesi. Il nostro sospetto era principalmente rivolto agli organismi in grado di modificare e manipolare l'ambiente, sia fisicamente che attraverso sostanze chimiche. In altre parole, costruire nicchie in cui agire e abitare. Così abbiamo pubblicato sulla rivista scientifica Frontiers in Ecology and Evolution l'articolo Ariadne’s thread and the extension of cognition: a common but overlooked phenomenon in nature? (Il filo di Arianna e l'estensione della cognizione: un fenomeno comune ma trascurato in natura?). In esso, presentiamo una serie di esempi che dimostrano che è possibile che la cognizione estesa sia comune, ma sono necessari studi più approfonditi per confermare questa ipotesi.
Esempi di cognizione estesa in natura
Abbiamo già parlato di memoria esterna, che forse è uno dei fenomeni più comuni: proprio come Teseo e il filo, i ragni e le loro tele, altri organismi potrebbero utilizzare l'ambiente per immagazzinare le loro memorie. Un esempio curioso è quello della arabetta comune, una pianta della famiglia delle brassicacee. Le piante, in generale, secernono diverse sostanze chimiche attraverso le radici, chiamate essudati, che modificano l'ambiente circostante. Così, possono manipolare l'ambiente, ad esempio, favorendo la crescita di alcuni batteri del suolo e inibendo la crescita di altri. Ciò che è stato recentemente scoperto è che questa manipolazione serve anche a immagazzinare nel suolo la memoria di malattie che le piante hanno già avuto, in modo simile a come il nostro sistema immunitario memorizza malattie che abbiamo avuto o i vaccini che abbiamo preso (ciò che chiamiamo memoria immunologica).
In uno studio di Jun Yan e colleghi, piante di arabetta furono contaminate con un batterio che provoca malattie nelle foglie. Dopo un po', i ricercatori rimossero la pianta dal vaso e ne piantarono un'altra al suo posto, ripetendo la procedura cinque volte. Infine, quando piantarano una sesta generazione di arabetta, notarono che le piante diventarono molto più resistenti a quella malattia rispetto alle loro predecessore, poiché una memoria della malattia delle foglie fu immagazzinata nel suolo attraverso la modifica, indotta dalle piante, della composizione di batteri del suolo. Quando le nuove piante ebbero accesso a questa memoria immunologica, potettero prepararsi fisiologicamente ad affrontare una malattia che non ebbero mai avuto nella loro vita. Piantare cinque generazioni consecutive di piante malate può sembrare eccessivo, ma uno studio più recente ha mostrato che solo una generazione infetta è sufficiente per modificare il suolo e generare questa memoria. Una memoria che non solo può essere utilizzata dalle piante che ne hanno prodotta, ma anche condivisa con altre piante che non si ammalarono mai.
Gli essudati delle radici possono anche essere utilizzati per rilevare oggetti a distanza e comprendere l'ambiente intorno alle radici. Studi condotti negli Stati Uniti e in Israele mostrarono che alcune piante secernono queste sostanze per rilevare oggetti che si trovano fuori dalla portata delle radici. Supponiamo che nella direzione in cui la radice sta crescendo ci sia una pietra. Gli essudati non si diffonderanno più nel suolo, ma si accumuleranno tra la radice e la pietra fino a un punto in cui la radice smetterà di crescere e potrebbe persino morire. Di conseguenza, l'elaborazione dell'informazione "pietra davanti" avviene fuori dal corpo della pianta, tra essa e la pietra. Questo fa sì che la pianta faccia crescere le radici in un'altra direzione, evitando l'ostacolo prima ancora di avvicinarsi, risultando in una distribuzione più intelligente delle radici. Alcuni autori affermano persino che la cognizione è ciò che genera comportamenti intelligenti, il che rafforza l'idea di cognizione estesa in questi casi.
Un altro modo di rilevare ostacoli davanti a sé è attraverso i cosiddetti gradienti chemiotattici autogenerati, un fenomeno studiato in organismi unicellulari e persino in cellule tumorali. Questi gradienti sono generati da cellule quando degradano una sostanza che le attira e che è presente nell'ambiente. Se c'è un ostacolo tra la fonte della sostanza attrattiva e le cellule, esse consumeranno la sostanza, creando una sorta di "vuoto chimico" tra loro e l'ostacolo. In questo modo, le cellule riescono a guidare il loro movimento verso aree lontane da quel vuoto e dirigendosi verso la fonte della sostanza.
Per testare come questo potrebbe funzionare nella pratica, ricercatori del Regno Unito posizionarono cellule di funghi mucillaginosi o cellule tumorali pancreatiche all'interno di labirinti. Loro osservarono che, grazie ai gradienti chemiotattici attorno alle cellule, esse riuscivano a percepire vicoli ciechi prima di entrarci, in modo da poter trovare l'uscita grazie a questa percezione a distanza. Questo effetto è stato annullato quando gli scienziati produssero cellule mutanti incapaci di generare i gradienti o quando fornirono sostanze che le cellule non erano in grado di digerire. Questo studio è affascinante perché non solo dimostra che anche gli esseri unicellulari sarebbero in grado di estendere la loro cognizione, ma può generare conoscenze su come le cellule tumorali si spostano nel corpo durante la metastasi, il che potrebbe contribuire a trovare soluzioni per combattere la malattia.
Altri organismi che potenzialmente estendono la loro cognizione sono gli insetti sociali, come le termiti, le formiche e le api. Questi animali sono noti per costruire strutture molto complesse grazie al loro lavoro collettivo. Ma come sanno come costruire i loro nidi? Come fanno le termiti a costruire torri così alte, piene di gallerie, e le api i loro alveari con celle perfettamente geometriche? Parte della risposta potrebbe risiedere, forse, nella cognizione estesa.
Nel nostro lavoro, discutiamo il caso delle termiti. Per molto tempo si è pensato che, durante la costruzione dei loro nidi, le termiti lasciassero feromoni sui granuli di terra. Questi feromoni stimolerebbero più termiti a depositare granuli insieme al granulo precedente, accumulando anche i feromoni, il che stimolerebbe ancora più termiti a depositare i granuli lì, e così via fino a quando, alla fine, grandi strutture venivano costruite a causa di questi cicli di retroalimentazione. Tuttavia, finora non è stato trovato un tale feromone, mentre altre spiegazioni sembrano più probabili. Ad esempio, si è scoperto che, quando costruiscono, le termiti sono molto più sensibili alla geografia del terreno rispetto ai feromoni, poiché tendono a depositare i granuli di terra in luoghi elevati. Il curioso è che, quando le termiti arrivano in un terreno vergine, camminano in fila. Questo camminare fa sì che la pista su cui hanno camminato diventi più bassa del terreno circostante, il che le stimola a depositare i granuli di terra ai bordi della pista. Le termiti fanno questo ripetutamente fino a quando il primo tunnel del nuovo nido è costruito. Poi continuano a costruire sopra quel tunnel, e così via, fino a creare i grandi termitai che conosciamo. A partire da qui, è chiaro che la materia prima per l'informazione su come costruire il nido non si trova nella testa delle termiti, ma nel terreno. L'interazione delle termiti con il terreno da loro modificato genera l'informazione per costruire il nido, che diventa una sorta di memoria collettiva del loro lavoro e la base per futuri lavori. Daniel Calovi e colleghi dell'Università di Cambridge (Regno Unito) e di Siracusa (Stati Uniti) vanno oltre e suggeriscono che, in realtà, il termitaio e le termiti costituiscono una singola entità cognitiva in cui le termiti sarebbero un componente "liquido" e dinamico, e il termitaio la memoria cristallizzata di questo sistema cognitivo.
Infine, un altro curioso esempio di cognizione estesa non si trova nell'ambiente esterno, ma interno, ed è la nostra microbiota intestinale. L'intestino è popolato da un'enorme quantità e diversità di batteri e funghi che vivono in simbiosi con noi e senza i quali non possiamo sopravvivere. Aiutano a digerire il cibo, ma recentemente è stato scoperto che rilasciano anche sostanze come i neurotrasmettitori che hanno effetti sul nostro cervello e modificano la nostra stessa cognizione, influenzando, ad esempio, le nostre emozioni. Questa connessione tra cervello e intestino è conosciuta come asse cervello-intestino e studi recenti su topi, ratti e umani hanno confermato l'importanza della microbiota intestinale per il corretto funzionamento dei nostri processi cognitivi. Per questo motivo, alcuni autori hanno suggerito che la microbiota intestinale è parte della nostra cognizione estesa, anche se estesa verso l'interno!
Per rendersi conto dell'importanza della microbiota nei processi cognitivi, uno studio molto interessante, sebbene un po' triste, fu condotto da un gruppo francese dell'Istituto Pasteur. Loro presero topi sani e applicarono un protocollo di stress imprevedibile, disturbando gli animali fino al punto in cui loro iniziarono a mostrare sintomi simili alla depressione. I ricercatori analizzarono la microbiota intestinale dei topi e videro che la composizione dei batteri dell'intestino era cambiata. Poi, trasferirono le feci dei topi "depressi" all'intestino di topi sani, il che causò loro lo sviluppo di sintomi depressivi, minore formazione di nuovi neuroni nel cervello e minore attività del sistema endocannabinoide, che negli umani è correlato all'umore, all'appetito, alla memoria e al dolore. Questi stessi topi, dopo, riceverono feci di topi sani o supplementazione con probiotici, il che ripristinò significativamente il loro "buon umore", la formazione di nuovi neuroni e l'attività endocannabinoide, invertendo gli effetti simili alla depressione. Questo studio suggerisce che i problemi con la microbiota intestinale possono essere correlati alla depressione negli esseri umani, ma più di questo: senza rendersene conto, Chevalier e colleghi dimostrarono che la cognizione dei topi può estendersi alla loro microbiota intestinale.
Gli studi sopra menzionati, revisionati nel nostro articolo, danno un'idea di quanto la cognizione estesa possa essere molto più comune di quanto si immagini. Apparentemente, primati, topi, piante, funghi mucillaginosi, termiti, cellule cancerose e forse funghi estendono la loro cognizione, il che significa che altri organismi costruttori di nicchie, come coralli, spugne di mare, uccelli, pipistrelli e altri, potrebbero anche estendere le loro cognizioni. Se questo fenomeno si verifica così frequentemente, è concepibile che possa essere correlato all'evoluzione stessa della cognizione. Manipolando oggetti nell'ambiente, gli organismi avrebbero aumentato la loro capacità di elaborare e utilizzare informazioni, cosa che chiaramente ha vantaggi evolutivi. Così, l'abilità di estendere la cognizione è rimasta presente in tutti i rami dell'albero della vita.
Tutto ciò, è sempre bene ricordare, è solo un'ipotesi. Nonostante sia fondata su studi già pubblicati, sarà necessario che vengano condotti studi appositamente progettati per rilevare la cognizione estesa per poter affermare con certezza che qualsiasi organismo estende la sua cognizione. Tuttavia, è affascinante immaginare che le nostre menti e i nostri processi cognitivi possano non essere solo nelle nostre teste e nei nostri corpi, ma estendersi nell'ambiente circostante. Quale effetto avrebbe ciò sulle nostre relazioni con gli oggetti, l'ambiente e persino altre persone? Ancora dobbiamo scoprire dove ci porterà il filo di Arianna.
Questo lavoro è stato parzialmente supportato dalla Templeton World Charity Foundation.
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