Puntata #39

Futuro, Startup, Fundraising & Venture Capital

Nanotecnologie e cervello

L’infinitamente piccolo nanotecnologie per potenziare il cervello

Oggi faremo un salto nel mondo dell’infinitamente piccolo, quello delle nanotecnologie in grado di migliorare la salute del nostro fisico e potenziare il funzionamento del nostro cervello.
Ma non stiamo parlando nuovamente di uomini potenziati o superuomini, perchè le nanotecnologie sono qualcosa di più, sono una tecnologia che possiamo accendere e spegnere, per così dire, e ci potrebbe dare abilità non solo funzionali, ma anche aiutarci a rinforzare e riscoprire alcune delle nostre qualità emotive e, spero, aprirci ad esperienze più ricche di significato.

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L’infinitamente piccolo nanotecnologie per potenziare il cervello

In questa stagione di The Future Of vi ho accompagnato nel percorso che porta dalla nascita dell’io-algoritmico basato sui dati, ai superuomini con DNA, corpo e cervello potenziati, fino alla grande capacità di calcolo e all’intelligenza artificiale che potrebbero persino soppiantare l’uomo quando si tratta di prendere decisioni complesse.

Ma come ha detto Arnold Glasgow “Il problema del futuro è che solitamente arriva prima che noi si sia preparati a riceverlo.” Ed io aggiungerei anche che spesso il futuro arriva in modi del tutto inaspettati, nonostante i nostri sforzi di prevederne la traiettoria.

Ecco quindi che in queste ultime due puntate della seconda stagione andrò ad esplorare due possibili percorsi di sviluppo diametralmente opposti: l’infinitamente piccolo dentro l’uomo e l’infinitamente grande dell’esplorazione spaziale.

Cosa sia l’esplorazione spaziale e la ricerca di nuovi mondi da colonizzare non ha bisogno di molte spiegazioni, mentre merita chiarire cosa intendo per infinitamente piccolo al nostro interno. Ci sono aree del nostro io, all’interno del nostro corpo e della nostra mente che sono ancora del tutto misteriose ed inesplorate, un insieme di potenzialità che possiamo liberare senza andare a cercare il nostro futuro, lontano nel tempo e nello spazio.

Prendiamo uno dei miti più popolari sul nostro cervello: l’idea che ne usiamo solo il 10%.

E’ un’idea interessante perché suggerisce la possibilità che potremmo diventare molto più intelligenti, di successo o creativi, se solo riuscissimo a sfruttare quel 90% sprecato. Questo potrebbe ispirarci a impegnarci molto di più, ma purtroppo la scienza concorda che non ci sia niente di vero sull’argomento.

La storiella del 10% deriva da un’interpretazione impropria delle parole dello psicologo e autore americano William James, che ha sostenuto in The Energies of Men, libro del 1908, che “Stiamo facendo uso solo di una piccola parte delle nostre possibili risorse mentali e fisiche“. Il concetto è stato poi ribadito dal famoso scrittore americano Dale Carnegie nel 1936 e, nonostante manchino prove concrete, sembra che persino Einstein abbia caldeggiato l’argomento.

Il neurologo Barry Gordon alla John Hopkins School of Medicine di Baltimora ci dice: “Si scopre che usiamo praticamente ogni parte del cervello, e che la maggior parte di esso è attivo quasi sempre. Mettiamola così: il cervello rappresenta il 3% del peso corporeo e utilizza il 20% dell’energia del corpo“.

La maggior parte dell’energia consumata dal cervello alimenta il funzionamento di milioni di neuroni che comunicano tra loro. Gli scienziati pensano che sia proprio la connessione neuronale quella che dà origine a tutte le funzioni superiori del cervello. Il resto della sua energia viene utilizzata per controllare altre attività, sia quelle inconsce, come il battito cardiaco, sia quelle coscienti, come guidare un’auto.

Insomma usiamo il 100% del nostro cervello anche per fare cose banali come prepararci la colazione. Ma c’è un altro fenomeno che potrebbe spiegare il malinteso del 10%. Nove decimi delle cellule del cervello sono le cosiddette cellule gliali. Queste sono le cellule di supporto, la materia bianca, che forniscono supporto nutrizionale per il restante 10% delle cellule, i neuroni appunti, che costituiscono quello che siamo abituati a chiamare materia grigia. Così forse la gente ha sentito dire che solo il 10% delle cellule fa il “lavoro vero” e ha pensato che potremmo sfruttare anche le cellule gliali. Ma si tratta di cellule completamente diverse. Non c’è modo che possano trasformarsi improvvisamente in neuroni, dandoci una maggiore potenza cerebrale.

Quindi è solo un mito e film intriganti come Lucy o Limitless sono solo trovate hollywoodiane.

Ma è davvero così? Conoscere meglio il nostro cervello ci può riservare qualche sorpresa evolutiva?

Grazie ad uno studio del 2016 della Washington University di Saint Louis, i ricercatori hanno identificato un totale di 180 aree della corteccia cerebrale, lo strato più esterno del cervello. I ricercatori considerano un’area del cervello come una sezione dell’organo dedicata al coordinamento di un particolare insieme di informazioni, provenienti da molti segnali diversi.

Il bello di questo studio è che le aree identificate nella nuova mappa includono 83 aree precedentemente conosciute, ma anche 97 nuove aree, delle quali non conoscevamo nemmeno l’esistenza.

La nuova mappa permetterà ai chirurghi cerebrali di individuare meglio da dove esattamente nel cervello derivano i problemi di salute dei loro pazienti, ma il concetto che ci interessa qui è che più approfondiamo il nostro cervello più scopriamo segreti e sorprese.

Ma giustamente voi mi direte, poco conta che abbiano individuato nuove aree, la verità è che erano lì da sempre, comunque non è che abbiamo scoperto come leggere la mente altrui o spostare gli oggetti con la forza del pensiero, e su questo vi do ragione.

Però allora permettetemi di raccontare la storia di Jason Padgett, un venditore di mobili, così come l’ha narrata un bell’articolo del Guardian.

Il 13 settembre 2002, il 31enne protagonista di questa storia, è stato picchiato e rapinato da due uomini dopo aver lasciato un bar dove si era divertito a fare karaoke. E’ sopravvissuto all’aggressione, ma è stato lasciato incosciente, ed ha subito una grave commozione cerebrale. Una volta riabilitato, Jason notò che la sua visione era cambiata e si rese conto anche di aver sviluppato notevoli capacità matematiche. Padgett cominciò a vedere modelli in tutto ciò che guardava e a disegnare figure geometriche complesse, griglie e frattali, tanto da ritornare all’università e mettersi a studiare teoria dei numeri. L’articolo racconta anche il caso di un chirurgo ortopedico di New York, che ha scoperto la passione per il pianoforte dopo essere stato colpito da un fulmine, e le storie di persone che hanno iniziato a dipingere e scrivere poesie dopo un ictus.

Allora forse più che a Lucy e Limitless dovremmo guardare a Rain Man il pluripremiato film con Dustin Hoffman. I casi appena raccontati sono tutti soggetti che hanno acquisito la sindrome di Savant, e porrei l’accento su “acquisito”, che è un fenomeno rarissimo.

Gli scienziati spiegano questi fenomeni in termini di neuroplasticità, cioè come il cervello si adatta in risposta a lesioni e altre esperienze. A seguito di una lesione cerebrale, parti di  corteccia non danneggiata in altre posizioni del cervello si prendono in carico le funzioni della parte lesionata, poi c’è una fase di ricablaggio di quella zona non danneggiata, cioè il resto del cervello la mette in connessione con tutto il resto e quindi un “rilascio” di potenziale dormiente. Si tratta di un meccanismo compensativo che coinvolge aree che possono essere state inattive, o aree che il cervello riprogramma ad-hoc.

Tutto molto intrigante dal punto di vista scientifico, ma come avrete capito seguendo i miei podcast, quando l’uomo scopre un meccanismo biologico o neuronale, non si limita a descriverlo, lo vuole padroneggiare.

Le osservazioni sulla plasticità del cervello hanno portato gli scienziati a ipotizzare che potrebbero essere in grado di indurre nelle persone capacità analoghe a quelle di chi ha la sindrome di Savant, inattivando temporaneamente la parte anteriore del lobo temporale, in condizioni sperimentali.

Allan Snyder, direttore del Centre for the Mind dell’Università di Sydney in Australia, ha portato in laboratorio questa idea. In un piccolo studio pubblicato nel 2003, Snyder e i suoi colleghi hanno scoperto che inibire questa regione cerebrale con impulsi magnetici ha portato a piccoli miglioramenti nelle capacità artistiche di alcuni partecipanti. I loro studi successivi dimostrano che lo stesso trattamento può indurre nei volontari delle abilità numeriche, migliorando significativamente la loro capacità di identificare con precisione il numero di oggetti mostrati loro sullo schermo di un computer, e può anche ridurre la probabilità di richiamare false memorie.

Poco più di dieci anni fa, il bioingegnere Karl Deisseroth e i suoi colleghi dell’Università di Stanford hanno pubblicato un documento sul controllo ottico del cervello – oggi noto come optogenetica – in cui il modello di funzionamento dei neuroni è controllato dalla luce.

Ma l’optogenetica è una sfida. Poiché la luce non penetra facilmente nel denso tessuto adiposo cerebrale, i ricercatori devono impiantare un cavo a fibre ottiche per portare la luce nel cervello. Questa limitazione ha portato allo sviluppo di un’altra tecnica meno invasiva nota come DREADD. In questo caso, un recettore normalmente attivato dal neurotrasmettitore acetilcolina viene modificato per rispondere ad un farmaco che non si trova normalmente nell’organismo e che quindi viene somministrato apposta. Quando il farmaco viene consegnato al corpo, i neuroni possono essere manipolati e il comportamento può essere cambiato per un certo numero di ore.

Negli ultimi anni, i ricercatori sono stati i pionieri di una nuova tecnica che utilizza onde radio a bassa frequenza o un campo magnetico, entrambi in grado di penetrare nel corpo senza causare danni. Le onde servono a riscaldare le nanoparticelle di ossido di ferro iniettate o geneticamente spedite nella regione corporea di interesse.

Sembra che sia solo questione di tempo prima di utilizzare una tecnologia simile per trattare i problemi neurologici e di salute mentale che hanno origine nel cervello. A tal fine, alcuni ricercatori stanno lavorando con nanoparticelle d’oro, che, se esposte ad una luce speciale, possono generare calore sufficiente a far funzionare un neurone senza bisogno di alterarne i geni.

Andiamo quindi verso una realtà dove per influenzare il comportamento dei neuroni inietteremo nel nostro corpo nanotecnologie disegnate appositamente. Del resto immaginare che la gente indossi caschi ipertecnologici o si colleghi cavi e trasmettitori dentro il cranio sembra quantomeno una fantasia scomoda e poco praticabile. Una semplice iniezione è una soluzione molto più veloce. 

Nel Giugno 2015, un team interdisciplinare composto da fisici, neuroscienziati e chimici ha iniettato nel cervello di un topo una maglia arrotolata e setosa, di dimensioni micrometriche, costellata di piccoli dispositivi elettronici e ha dimostrato che la tela si dispiega per analizzare e stimolare i singoli neuroni.

L’impianto ha il potenziale per svelare il funzionamento del cervello dei mammiferi con un livello di dettaglio senza precedenti. Dice Charles Lieber, il chimico della Harvard University di Cambridge, Massachusetts, che ha guidato il team: “se il sistema, alla fine, risulterà sicuro, la maglia morbida potrebbe anche essere utilizzata negli esseri umani per trattare condizioni come il morbo di Parkinson.” Del resto basterebbe bloccare i neuroni che attivano i fastidiosi tremori e questi si fermerebbero: come? beh i nanodispositivi sono wireless, quindi trasmettono informazioni dal nostro cervello al computer dei ricercatori e viceversa.

Ora se dovessi fare un parallelo tra questa tecnologia e quella dei computer che da bambino ho visto esplodere davanti ai miei occhi, direi che siamo al DOS, il sistema operativo sviluppato da IBM e Microsoft nel 1981. Forse qualcuno di voi ricorderà quelle schermate nere e qualche comando che bisognava scrivere interamente a mano per far accadere le cose. E se sbagliavi una singola lettera o un punto non accadeva nulla!

Il DOS era monoutente e monotask, praticamente come le sperimentazioni odierne di nanotecnologie che cercano di “aumentare” il nostro cervello.

Meno di 40 anni dopo la nascita del DOS, abbiamo in mano laptop e smartphone che ci consentono di fare cose che la nostra fantasia non avrebbe nemmeno concepito un paio di generazioni fa.

Quindi se consideriamo l’accelerazione che la tecnologia ha subito negli ultimi due decenni e quella che forse le potrà dare l’intelligenza artificiale in futuro, immaginare iniezioni di nanotecnologie all’interno del nostro corpo in meno di un ventennio, mi sembra plausibile.

Detto in altri termini, fra 20 anni, mi vedo seduto alla mia scrivania, in grado di comandare con lo smartphone al mio cervello di aumentare la concentrazione mentre sarò al lavoro su una presentazione. Oppure di ricordare a memoria i passaggi di un libro che ho sottolineato sul mio kindle e che mi sono piaciuti parecchio.

Finito di leggere dovrò alzarmi ed andare a cucinare. Un piatto complesso, perché vorrò assaggiare i tagliolini con i gamberoni, ma io sono stato sempre abbastanza scarso tra i fornelli. Non andrò in rete a vedere come si cucinano, importerò direttamente nel mio cervello l’esperienza di un famoso chef del momento, che ha vinto un premio proprio con quel piatto.

Una barzelletta direte voi. E invece no. In un documento di ricerca, Sam Deadwyler, Ph.D. e professore alla Wake Forest School of Medicine in North Carolina, e i suoi colleghi, hanno già descritto un trasferimento di memoria donatore-ricevente. In un esperimento, un ratto donatore ha eseguito un compito comportamentale che richiedeva una memorizzazione. Il topo ha imparato a svolgere un certo compito ed ha quindi immagazzinato nel suo cervello le operazioni da svolgere. Il contenuto di memoria dell’ippocampo del ratto donatore è stato poi decodificato e, utilizzando la microstimolazione elettrica, trasferito all’ippocampo di un altro ratto. Dopo che l’attività neurale del ratto donatore è stata consegnata al cervello del ricevente, il secondo ratto ha riprodotto con successo il compito comportamentale così come il ratto donatore che lo aveva imparato. Ovviamente dal ratto all’uomo ce ne passa di strada, da un compito semplice a preparare un piatto ben fatto e succulento sembra ci sia un abisso, ma se pensiamo al parallelo tra DOS e sistemi operativi moderni, forse possiamo essere ottimisti anche su questo.

Ma, come sempre, non è tutto oro quel che luccica. Gli ostacoli verso questo possibile scenario sono ancora moltissimi.

Ottenere l’approvazione dalle agenzie governative a presidio della nostra salute, come Food and Drug Administration americana, sarà probabilmente molto difficile, almeno fino a quando le sperimentazioni non dimostreranno che queste tecnologie non producono effetti negativi nel lungo termine.

Anche il lato “psicologico” delle persone potrebbe essere in parte un problema da superare: fino a che la tecnologia non sarà consolidata, voi vi fareste iniettare nella testa dispositivi che possono restare lì per sempre e che non vi è chiarissimo come funzionano e cosa possono produrre?

Gli scienziati riconoscono che ci sono ancora diversi ostacoli pratici da superare, come l’aggiunta di una fonte di energia ai nanobot, proteggerli dalle cellule del nostro corpo che attaccano corpi estranei, farli lavorare evitando di danneggiare le proteine e gli zuccheri nei minuscoli spazi tra le cellule cerebrali e così via.

Inoltre, quando si parla di potenziare i cervelli di persone senza disabilità o malattie e per scopi non medici, sorgono preoccupazioni etiche e di sicurezza. Secondo un’indagine condotta nel 2016 dallo Smithsonian magazine, il 72% degli americani ha dichiarato di non essere interessato a un impianto cerebrale che potrebbe migliorare la memoria o la capacità mentale.

E, ancora, non dobbiamo dimenticarci che oggi non disponiamo ancora di modi per produrre nano-dispositivi su grande scala e quindi ogni nano-cosa viene fatta ad-hoc per scopi specifici e quindi è molto costosa.

Come sapete, affinchè una tecnologia diventi mainstream non basta certo il progresso scientifico, serve la convergenza di interessi individuali, aspetti culturali, stimoli legislativi, obiettivi di profitto aziendale e così via.

Ed infine, ovviamente ci sono i temi etici, che non posso tralasciare. Se la nanotecnologia in medicina ci permette di migliorarci fisicamente, tutto questo è etico? In teoria, la nanotecnologia medica potrebbe renderci più intelligenti, più forti e fornirci altre capacità che vanno dalla rapida guarigione alla visione notturna. Dovremmo perseguire tali obiettivi? Potremmo continuare a chiamarci umani, o diventeremmo transumani, quello che alcuni definiscono come il prossimo passo sul percorso evolutivo dell’uomo? 

Dal momento che quasi ogni tecnologia inizia come molto costosa, questo significherebbe creare due razze di persone, una ricca razza di esseri umani modificati e una popolazione più povera di persone inalterate? 

In pratica rischiamo di tornare al tema dei superuomini che ho già discusso. Ma con le nanotecnologie ci sono due differenze importanti, rispetto al potenziamento generato da modifiche del DNA e fusione con l’intelligenza artificiale, che mi intrigano.

Primo. Le nanotecnologie possono essere accese o spente a piacimento. Se modificate il vostro DNA per avere per esempio una maggiore resistenza alla fatica, una volta modificati non potete tornare indietro. Se caricate nel vostro cervello un pezzo di software, un’intelligenza artificiale che, per esempio, vi fa giocare a scacchi come Kasparov, o la disinstallate o resterete per sempre dei campioni della scacchiera. I nanobot sono tecnologie che possono restare dormienti ed essere attivati solo in momenti particolari, oppure potrebbero essere iniettati solo per scopi specifici: per esempio far smettere il tremore del Parkinson di giorno, ma essere spenti la notte se il paziente dorme bene, senza necessariamente alterare il corpo se non serve.

Secondo, il potenziamento attraverso le nanotecnologie preserva l’individualità della persona, lasciandola diversa da tutte le altre. Tutti coloro che si faranno modificare il DNA per acquisire una determinata abilità, sarà uguale al suo vicino che ha fatto la stessa cosa. Tutti coloro che vorranno, per esempio, dotarsi di una vista migliore, aumentare le diottrie o vedere meglio di notte, saranno uguali tra loro. Tutti coloro che uploaderanno nel cervello il tedesco o il cinese, parleranno tedesco o cinese allo stesso livello. Se vorranno caricarsi nel cervello un libro di Howard Philip Lovecraft, non faranno altro che aver letto il libro in millisecondi invece che in alcune ore.

Se invece si miglioreranno attraverso le nanotecnologie, andando a toccare un solo parametro di funzionamento del cervello alla volta, tutto il resto del comportamento dell’individuo, sarà comunque influenzato dalla sua storia individuale e dalla sua esperienza.

Quindi potenziati si, ma non tutti uguali, non dei meri replicanti. Il vero obiettivo di lavorare sul cervello, a mio avviso, non dovrebbe essere quello di darci capacità funzionali superiori, bensì farci esplorare più a fondo le nostre qualità emotive ed emozionali. Farci vedere cose che normalmente tralasceremmo per distrazione, aiutarci a riflettere più a fondo sulle cose, migliorare l’interazione fra gli individui, capire i collegamenti fra le cose, emozionarci di fronte ad una cosa bella, amare di più e meglio. Altro che imparare gli scacchi, vedere di notte o parlare il cinese!

 

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