Neuroni che contano

Il “senso del numero”, come abbbiamo visto, non è esclusiva prerogativa degli esseri umani, ma costituisce una capacità pre-verbale e pre-simbolica posseduta, in misura maggiore o minore, da varie altre specie animali. Negli ultimi quindici anni alcuni esperimenti hanno contribuito a fare luce sui meccanismi neuronali che sono alla base della cognizione numerica nei primati: è stato così provato che esistono neuroni che rispondono selettivamente alla numerosità.

L’esperimento base consiste nel far osservare a macachi rhesus addestrati due immagini successive sullo schermo di un computer, con un breve intervallo tra l’una e l’altra, e nel richiedere loro di decidere se le immagini contengano lo stesso numero di oggetti oppure no. Per assicurarsi che le scimmie “risolvano il problema” considerando solo il numero degli oggetti e non semplicemente memorizzando altre caratteristiche delle immagini, vari aspetti dello stimolo -quali la disposizione degli oggetti, la loro densità, l’area che occupano sullo schermo e la forma del suo perimetro- sono modificati in maniera casuale. Mentre le scimmie sono occupate a eseguire il compito viene registrata l’attività (cioè il numero di potenziali d’azione per unità di tempo) di alcuni neuroni situati nella corteccia prefrontale e nella corteccia parietale posteriore.

In circa il 30% dei neuroni nella corteccia prefrontale laterale e, nella corteccia parietale posteriore, in circa il 20% dei neuroni nell’area ventrale intraparietale (VIP) e in circa il 10% dei neuroni dell’area laterale intraparietale (LIP) si misura un’attività che ha un picco in corrispondenza di uno specifico numero cardinale e che decresce via via che ci si allontana da quel numero.

Questi neuroni, ciascuno selettivamente sintonizzato (tuned) su una specifica numerosità, si comportano come una serie di filtri in sovrapposizione; la banda del filtro è ristretta per numerosità piccole, mentre diventa sempre più larga per numerosità grandi. Ciò significa che l’attività dei neuroni non rappresenta quantità discrete (cioè numeri interi positivi), bensì quantità continue (magnitudo) con un certo grado di imprecisione. Tale meccanismo neuronale di risposta selettiva alla numerosità è atto a dare conto di quei fenomeni psicofisici fondamentali dell’effetto grandezza e dell’effetto distanza.

Ulteriori esperimenti hanno mostrato come l’attività selettiva di gruppi di neuroni nella corteccia parietale e prefrontale sia alla base della rappresentazione non solo della numerosità, ma anche di quantità scalari continue (come la lunghezza) e di relazioni tra quantità. Ciò avvalora l’affascinante ipotesi che nel cervello esista un sistema generale di valutazione delle grandezze (general magnitude system).

Le somiglianze anatomiche e funzionali che sussistono tra il cervello umano e quello degli altri primati inducono a ritenere plausibile che anche nell’uomo i neuroni preposti alla stima della grandezza, quando non siano coinvolte codificazioni simboliche o verbali, debbano essere localizzati nella corteccia parietale. In effetti, le tecniche di neuroimmagine, che permettono di osservare in modo non invasivo il cervello in vivo, forniscono conferma del fatto che le aree VIP e LIP del solco intraparietale abbiano un ruolo cruciale nella rappresentazione di quantità discrete e continue, così come di relazioni tra quantità, a livello pre-verbale.

Queste aree si attivano, per esempio, quando i soggetti confrontano la consistenza numerica di gruppi di oggetti senza contarli, e ciò indipendentemente dalle caratteristiche fisiche dello stimolo e perfino se questo è presentato in maniera subliminale.

Anche nell’uomo, dunque, sembra esistere un sistema generale di valutazione delle grandezze pre-linguistico e pre-simbolico (come evidenziano anche vari esperimenti condotti su bambini di pochi mesi), il quale -osserva Andreas Nieder- «costituisce il fondamento filogenetico e ontogenetico di tutte le ulteriori e più sofisticate abilità numeriche umane».