NEUROSCIENZE, LIBERTA' E RESPONSABILITA’
17-19 giugno Frascati 2011
Dalle molecole alla mente; una sola fisica
Marcello Costa, FAA, Professor of
Neurophysiology Dept. of Physiology and Centre of
Neuroscience, Flinders University, Adelaide,
Australia,
1. Perche’ unificare la fisica per includere la
mente e lo spirito?
2. Quale fisica e’ adeguata a descrivere i
fenomeni mentali/spirituali?
3. In che modo si puo’ descrivere la mente
umana in termini fisici?
4. Considerazioni sul libero arbitrio e
responsabilita’
1. Una sola fisica per il mondo
Oltre l’illusione antropocentrica
Passi storici:
Galileo-Newton-Einstein dal 1600,
una sola fisica (meccanica) per il
mondo sublunare e per quello
celeste
1. Una sola fisica per il mondo
Oltre l’illusione antropocentrica
Passi storici:
Darwin al DNA: un solo processo di
evoluzione biologica per selezione
naturale; l’essere umano parte
della biosfera
1. Una sola fisica per il mondo
Oltre l’illusione antropocentrica
Passi storici:
Neuroscienze: una sola fisica per la
res extensa e per la res cogitans
del dualismo cartesiano; non fatti
di due sostanze; anima e corpo,
cervello e mente; materia e spirito
2. Quale fisica per la mente e lo spirito?
Descartes e la meccanica
La natura della fisica
meccanica e elettromagnetismo
equivalenza fra energia e materia
3. La fisica della mente
Dagli inizi del 1900 la fisica del cervello
divenne fondamentalmente biofisica
dell’elettromagnetismo e della
elettrochimica delle cellule eccitabili
Il confine fra il sistema nervoso e il
comportamento (movimento)
L’anello esistenziale primordiale
I’anello esistenziale primordiale
Sistema
nervoso
Sentire,
recezione
Ambiente
Azione
motoria,
movimento
I’anello esistenziale primordiale
Il se
senziente
Sistema
nervoso
Sentire,
recezione
Ambiente
agente
Azione
motoria,
movimento
L’origine del dualismo e il superamento sotto una sola
fisica
La differenziazione fra cellule muscolari e cellule
nervose segna la separazione fra :
la fisica del mondo della “res extensa” (cinetica,
meccanica; il mondo come un orologio)
la fisica del mondo della “res cogitans” (eventi
mentali, neurali, elettromagnetici).
La nascita del mondo materiale e del mondo mentale
ambedue sotto differenti forze di una sola fisica!
Come e’ organizzato il cervello?
Perche ritiriamo la gamba quando fa male?
Come e’ organizzato il cervello?
Di fatto ritiriamo la gamba prima di sentire il male!
Come e’ organizzato il cervello?
Sentiamo il male a livelli piu’ alti e
dopo la riposta di fuga dal danno
Vie discendenti (top down) possono
influenzare la risposta di fuga
Il cervello organizzato in anelli nervosi
sovrapposti
Il sistema nervoso si e’ stratificato
nell’evoluzione dei vertebrati in
anelli sovrapposti di circuiti nervosi
Anello sensori-motorio
Il cervello organizzato in anelli nervosi
sovrapposti
Il sistema nervoso si e’ stratificato
nell’evoluzione dei vertebrati in
anelli sovrapposti di circuiti nervosi
L’informazione nel cervello viaggia
dal basso all’alto dal mondo esterno
e da tutti I livelli intermedi, e scende
dall’alto al basso.
Gli anelli interni sono composti da
ambedue le vie bottom up e top
down
Anello sensori-motorio
Il cervello organizzato in anelli nervosi
sovrapposti
Il sistema nervoso si e’ stratificato
nell’evoluzione dei vertebrati in
anelli sovrapposti di circuiti nervosi
L’informazione nel cervello viaggia
dal basso all’alto dal mondo esterno
e da tutti I livelli intermedi, e scende
dall’alto al basso.
Gli anelli interni sono composti da
ambedue le vie bottom up e top
down
Attivita’ diverse avvengono entro gli
anelli interni e stanno alla base degli
stati interni (memoria, emozioni,
sentimenti, pensieri, pianificazione,
decisioni)
Anello sensori-motorio
Conseguenze dell’organizzazione gerarchica e
stratificata di (decine) di anelli sovrapposti del cervello
•
Durante l’evoluzione
organismi dotati di un
sistema nervoso hanno
sviluppato la proprieta’ di
“avere esperienze”.
input
output
Conseguenze dell’organizzazione gerarchica e
stratificata di (decine) di anelli sovrapposti del cervello
•
Durante l’evoluzione
organismi dotati di un
sistema nervoso hanno
sviluppato la proprieta’ di
“avere esperienze”.
•
Le esperienze sono sempre
individuali, soggettive e
richiedono un organismo
che le “esperisca”.
input
output
Conseguenze dell’organizzazione gerarchica e
stratificata di (decine) di anelli sovrapposti del cervello
•
Durante l’evoluzione organismi
dotati di un sistema nervoso
hanno sviluppato la proprieta’ di
“avere esperienze”.
•
Le esperienze sono sempre
individuali, soggettive e
richiedono un organismo che le
“esperisca”.
•
La comparsa di questa
proprieta’ si e’ accompagnata
ad una graduale comparsa di
distinzione di un se e di un
mondo altro.
input
output
Coscienza di…
Orizzonte
L’esperiente
Il mondo
Questo sistema
gerarchico risponde
ancora alle esigenze del
processo evolutivo di
sopravvivenza
Rapporto fra orizzonte
di esperienza della
realta’ e livelli
gerarchici degli anelli
neurali
Anello sensori-motore
La fisica della mente e della coscienza
•Ogni anello aggiunge livelli di complessita’ con proprieta’ nuove adatte
ad estendere l’orizzonte di esistenza e di esperienza, sfociando
nell’autocoscienza.
•I livelli sottostanti esistono ancora e esercitano influenze sia su quelli
sopvrastanti che sottostanti.
•Gli stati di coscienza nei organismi neuronali sono fenomeni naturali
caratterizzati dalla proprieta’ di soggettivita’ che emerge gradualmente.
•Il limite fra il conscio e l’inconscio non e’ netto
• Fra gli anelli paralleli del “se” quelli piu’sotto sono “inconsci”
•I livelli di “vivenze” neurali sottostanti a quelli coscienti sono spesso
“trasparenti” (non si nota neppur che ci siano) oppure “ opachi (si sa che
ci sono ma non se ne vede la natura).
4. Il libero arbitrio
L’architettura del
sistema nervoso
nell’evoluzione e
durante lo sviluppo si
organizza in modo
gerarchico con anelli
sovrapposti sempre piu’
lunghi e distanti dai
neuroni sensori e
motori.
Si mantiene una
separazione anatomica
e funzionale fra il
senziente e l’agente
Il senso profondo di essere in controllo delle proprie
azioni (libero arbitrio) consiste in molteplici processi
cerebrali
Voluntary action. (Top) The premotor cortex prepares commands for
voluntary actions triggered by external stimuli, whereas the
presupplementary motor area prepares commands for internally
generated “intentional” actions, which are then executed by the
primary motor cortex. Signals containing copies of prepared motor
commands are also sent to the parietal cortex, where they are used to
predict sensory consequences of movement. (Bottom) The
preparation of motor commands for voluntary movement by the
presupplementary motor area causes a sense of urge. The inferior
part of the posterior parietal cortex generates sensory representations
of the predicted consequences of the movement.
M. Desmurget et al., Science 324, 811 (2009).
Movement Intention After Parietal Cortex
Stimulation in Humans
Il senso profondo di essere in controllo delle proprie
azioni (libero arbitrio-”free will”) consiste in molteplici
processi cerebrali
Fra questi la capacita’ di inibire azioni (il free won’t)
Brass e Haggard (2007), To do or not to do: the neural signature of selfcontrol. The journal of Neuroscience, 27, 9141-9145.
Mirabella (2007) Endogenous inhibition and the neural bases of “free
won’t”.
The journal of Neuroscience, 27, 13919-13920.
Hallet (2007), Volitional control of movement: the physiology of free will.
Clinical Neurophysiology, 118, 1179-1192.
Motivazioni
istinti
Limbic system,
Anterior cingulate C
Amigdala
DPFC
Supervisione permissiva
preSMA
Senso di
essere agente
IPS
SMA
S1
M1
Th /Hypoth
Anello sensori-motore
Pianificazione e
senso di volere;
Intenzione
essere agente
Il problema morale di responsabilita’ delle azioni rimane un
problema tutto umano.
Il problema morale di responsabilita’ delle azioni rimane un
problema tutto umano.
Le parti del cervello coinvolte sono parte del cervello “sociale”
Il problema morale di responsabilita’ delle azioni rimane un
problema tutto umano.
Le parti del cervello coinvolte sono parte del cervello “sociale”
Il cervello umano e’ parte del mondo biologico , con una sua
fisica di sistemi complessi stratificati associati a esperienze di
essere senzienti e agenti.
Il problema morale di responsabilita’ delle azioni rimane un
problema tutto umano.
Le parti del cervello coinvolte sono parte del cervello “sociale”
Il cervello umano e’ parte del mondo biologico , con una sua
fisica di sistemi complessi stratificati associati a esperienze di
essere senzienti e agenti.
La fisica del cervello (e delle proprieta’ associate emerse durante
l’evoluzione) e’basata sulla biologia cioe’ elettrochimica.
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Il problema morale di responsabilita’ delle azioni rimane un
problema tutto umano.
Le parti del cervello coinvolte sono parte del cervello “sociale”
Il cervello umano e’ parte del mondo biologico , con una sua
fisica di sistemi complessi stratificati associati a esperienze di
essere senzienti e agenti.
La fisica del cervello (e delle proprieta’ associate emerse durante
l’evoluzione) e’basata sulla biologia cioe’ elettrochimica.
Il dualismo non puo’ dare alcuna riposta valida e va quindi
abbandonato.
Il problema morale di responsabilita’ delle azioni rimane un
problema tutto umano.
Le parti del cervello coinvolte sono parte del cervello “sociale”
Il cervello umano e’ parte del mondo biologico , con una sua
fisica di sistemi complessi stratificati associati a esperienze di
essere senzienti e agenti.
La fisica del cervello (e delle proprieta’ associate emerse durante
l’evoluzione) e’basata sulla biologia cioe’ elettrochimica.
Il dualismo non puo’ dare alcuna riposta valida e va quindi
abbandonato.
Il problema non e’ piu’ se apparteniamo ad un mondo con una
sola fisica, ma come entro questo mondo sia emersa una
materia pensante.
L’esplorazione continua