Per decenni, abbiamo osservato i neonati convinti che il loro mondo fosse un ammasso caotico di luci e ombre, un puzzle che solo l’esperienza e il tempo avrebbero potuto ricomporre in forme dotate di significato. Tuttavia, un nuovo e imponente studio scientifico condotto da Cliona O’Doherty e dai suoi colleghi del Trinity College di Dublino, intitolato “Infants have rich visual categories in ventrotemporal cortex at 2 months of age“, ha letteralmente riscritto le tappe della nostra evoluzione cognitiva. Grazie a tecnologie avanzate di neuroimaging funzionale (fMRI) applicate a neonati svegli, i ricercatori hanno scoperto che già a soli due mesi di vita il cervello umano è in grado di categorizzare gli oggetti con una complessità che ricalca sorprendentemente quella degli adulti. Questa scoperta suggerisce che le fondamenta della cognizione non vengano costruite lentamente mattone dopo mattone, ma che esistano strutture cerebrali ad alto livello già pronte a dare un ordine semantico alla realtà circostante.
La sfida del neuroimaging nei neonati svegli
Studiare la mente di un bambino così piccolo è sempre stata un’impresa ardua, poiché i ricercatori dovevano affidarsi principalmente a misure comportamentali come il tempo di fissazione visiva, un metodo che però non può misurare direttamente le rappresentazioni neurali né distinguere i meccanismi sottostanti. Per superare questo limite, il team di O’Doherty ha intrapreso uno studio longitudinale di vasta scala che ha coinvolto inizialmente 130 neonati di due mesi, seguiti poi da un follow-up a nove mesi che ha incluso 65 di loro, confrontando i dati con un gruppo di controllo composto da adulti. La vera innovazione è stata l’uso della fMRI in stato di veglia, una tecnica estremamente complessa che richiede che il piccolo resti tranquillo e attento mentre osserva immagini proiettate su uno schermo. Attraverso sofisticati algoritmi di analisi dei pattern multivoxel (MVPA) e modelli computazionali, gli scienziati hanno potuto mappare l’attività della corteccia visiva ventrale, l’area responsabile del riconoscimento degli oggetti e delle categorie semantiche.
Oltre la gerarchia: uno sviluppo non lineare
Uno dei risultati più eclatanti dello studio riguarda il modo in cui il cervello si sviluppa. La teoria tradizionale, definita bottom-up, suggerisce che il sistema visivo maturi in modo gerarchico, partendo dalle caratteristiche percettive più semplici, come i bordi e i colori, per arrivare solo molto più tardi a concetti complessi come le categorie. I dati raccolti da O’Doherty smentiscono parzialmente questo modello: la struttura categoriale è risultata già presente nella corteccia visiva di alto livello (VVC) a due mesi di età, precedendo addirittura l’emergere di tali rappresentazioni nella corteccia visiva laterale (LO). Quest’ultima area, che negli adulti è fondamentale per distinguere gli oggetti integri da quelli frammentati, ha mostrato una maturazione molto più lenta, indicando che lo sviluppo cerebrale non segue una linea retta dalle aree sensoriali a quelle associative, ma procede attraverso un’interazione complessa e non gerarchica.
Animatezza e dimensioni: le bussole del neonato
Ma cosa vede esattamente un neonato di due mesi? Nonostante una acuità visiva ancora limitata e una percezione del colore in via di sviluppo, il loro cervello organizza già le informazioni secondo criteri fondamentali. I ricercatori hanno presentato ai piccoli immagini appartenenti a 12 categorie comuni (come gatti, uccelli, sedie o alberi) bilanciate tra esseri animati e oggetti inanimati di diverse dimensioni. I risultati hanno dimostrato che la distinzione tra animato e inanimato è già codificata nella corteccia ventrotemporale fin dai due mesi, così come la distinzione basata sulla dimensione reale degli oggetti nel mondo. Questo significa che, anche se il bambino vede un’immagine sfocata, il suo cervello possiede già un “template” organizzativo che gli permette di classificare ciò che ha davanti, una funzione che si affina costantemente durante il primo anno di vita grazie all’esperienza statistica e alla maturazione biologica.
L’intelligenza artificiale come specchio della mente infantile
Per comprendere meglio come i neonati riescano a elaborare informazioni così ricche con così poca esperienza, il team ha utilizzato le Reti Neurali Profonde (DNN) come modelli computazionali. Confrontando le risposte neurali degli infanti con quelle di modelli di intelligenza artificiale, è emerso che le rappresentazioni cerebrali dei bambini corrispondono a quelle di reti addestrate a riconoscere oggetti. In particolare, lo studio ha evidenziato che i modelli basati sull’apprendimento auto-supervisionato (self-supervised learning), che imparano le regolarità statistiche dai dati visivi senza bisogno di etichette esterne, sono quelli che meglio spiegano i dati neurali dei neonati. Questo parallelismo suggerisce che il cervello umano sia una straordinaria macchina di apprendimento statistico, capace di estrarre caratteristiche complesse dal flusso sensoriale fin dai primi istanti di vita per costruire una base cognitiva su cui, successivamente, si innesterà il linguaggio.
Natura o cultura: un dibattito che si riaccende
Questi risultati pongono una domanda cruciale per le neuroscienze: quanto di questa organizzazione è frutto di un apprendimento rapidissimo nei primi sessanta giorni e quanto è invece frutto di un meccanismo biologico innato?. Sebbene l’esperienza visiva contribuisca indubbiamente al perfezionamento delle categorie tra i due e i nove mesi, la presenza di distinzioni così nette già a due mesi, nonostante la scarsa esperienza del mondo, suggerisce l’esistenza di un’architettura cerebrale predisposta. Potrebbe esistere un adattamento neurale ancestrale che prepara la specie umana a identificare rapidamente ciò che è vivo e ciò che non lo è, facilitando l’interazione con l’ambiente sociale e fisico. Lo studio di O’Doherty non solo sposta indietro le lancette della nostra consapevolezza, ma apre la strada a nuove ricerche che potrebbero rivoluzionare il modo in cui trattiamo i disturbi dello sviluppo, offrendo uno sguardo senza precedenti sulle prime scintille dell’intelligenza umana.
Vuoi ricevere le notifiche sulle nostre notizie più importanti?