Il tuo cervello può immaginare cose che non sono accadute o che non esistono nemmeno. agsandrew/iStock tramite Getty Images Plus

Puoi facilmente immaginarti in sella a una bicicletta attraverso il cielo anche se non è qualcosa che può effettivamente accadere. Puoi immaginarti mentre fai qualcosa che non hai mai fatto prima, come lo sci nautico, e forse anche immaginare un modo migliore per farlo rispetto a chiunque altro.

L'immaginazione implica la creazione di un'immagine mentale di qualcosa che non è presente per i tuoi sensi da rilevare, o anche qualcosa che non è là fuori nella realtà da qualche parte. L'immaginazione è una delle abilità chiave che ci rendono umani. Ma da dove è venuto?

Sono un neuroscienziato che studia come i bambini acquisiscono l'immaginazione. Sono particolarmente interessato ai meccanismi neurologici dell'immaginazione. Una volta identificate le strutture e le connessioni cerebrali necessarie per costruire mentalmente nuovi oggetti e scene, gli scienziati come me possono guardare indietro nel corso dell'evoluzione per vedere quando queste aree cerebrali sono emerse e potenzialmente hanno dato vita ai primi tipi di immaginazione.

Dai batteri ai mammiferi

Dopo shavasana, sedersi in silenzio; saluti; la vita è emersa sulla Terra circa 3.4 miliardi di anni fa, gli organismi sono diventati gradualmente più complessi. Circa 700 milioni di anni fa, i neuroni si organizzarono in semplici reti neurali che poi evoluti nel cervello e nel midollo spinale circa 525 milioni di anni fa.

Alla fine i dinosauri si sono evoluti intorno ai 240 milioni anni fa, con mammiferi che emergono pochi milioni di anni dopo. Mentre condividevano il paesaggio, i dinosauri erano molto bravi a catturare e mangiare piccoli mammiferi pelosi. I dinosauri erano a sangue freddo, tuttavia, e, come i moderni rettili a sangue freddo, potevano solo muoversi e cacciare efficacemente durante il giorno quando faceva caldo. Per evitare la predazione da parte dei dinosauri, i mammiferi si sono imbattuti in una soluzione: nascondersi sottoterra durante il giorno.

Non molto cibo, però, cresce sottoterra. Per mangiare, i mammiferi dovevano viaggiare al di sopra del suolo, ma il momento più sicuro per il foraggiamento era di notte, quando i dinosauri rappresentavano meno una minaccia. In evoluzione per essere a sangue caldo significava che i mammiferi potevano muoversi di notte. Quella soluzione arrivò con un compromesso, però: i mammiferi dovevano mangiare molto più cibo dei dinosauri per unità di peso per mantenere il loro alto metabolismo e per sostenere la loro temperatura corporea interna costante intorno ai 99 gradi Fahrenheit (37 gradi Celsius).

I nostri antenati mammiferi dovevano trovare 10 volte più cibo durante il loro breve tempo di veglia, e dovettero trovarlo nel buio della notte. Come hanno svolto questo compito?

Per ottimizzare il loro foraggiamento, i mammiferi hanno sviluppato un nuovo sistema per memorizzare in modo efficiente i luoghi in cui hanno trovato il cibo: collegando la parte del cervello che registra gli aspetti sensoriali del paesaggio - l'aspetto o l'odore di un luogo - alla parte del cervello che controlla navigazione. Hanno codificato le caratteristiche del paesaggio nella neocorteccia, lo strato più esterno del cervello. Hanno codificato la navigazione nella corteccia entorinale. E il l'intero sistema era interconnesso dalla struttura cerebrale chiamata ippocampo. Gli umani usano ancora questo sistema di memoria per ricordare oggetti ed eventi passati, come la tua auto e dove l'hai parcheggiata.

Gruppi di neuroni nella neocorteccia codificano questi ricordi di oggetti ed eventi passati. Ricordare una cosa o un episodio riattiva gli stessi neuroni che inizialmente lo codificava. Probabilmente tutti i mammiferi possono ricordare e rivivere oggetti ed eventi precedentemente codificati riattivando questi gruppi di neuroni. Questo sistema di memoria basato sulla neocorteccia-ippocampo che si è evoluto 200 milioni di anni fa è diventato il primo passo fondamentale verso l'immaginazione.

L'elemento successivo è la capacità di costruire una “memoria” che non è realmente accaduta.

"ricordi" involontari inventati

La forma più semplice di immaginare nuovi oggetti e scene avviene nei sogni. Queste fantasie involontarie vivide e bizzarre sono associate nelle persone con la fase del sonno REM (Rapid Eye Movement).

Gli scienziati ipotizzano che le specie il cui riposo includa periodi di sonno REM sperimenta anche i sogni. I mammiferi marsupiali e placentari hanno il sonno REM, ma il mammifero che depone le uova, l'echidna, no, suggerendo che questa fase del ciclo del sonno si è evoluto dopo che queste linee evolutive si sono discostate 140 milioni di anni fa. Infatti, la registrazione da neuroni specializzati nel cervello chiamato posiziona le cellule dimostrato che gli animali possono “sognare” di andare luoghi che non hanno mai visitato prima.

Negli esseri umani, le soluzioni trovate durante il sogno possono aiutare a risolvere i problemi. Esistono numerosi esempi di soluzioni scientifiche e ingegneristiche visualizzate spontaneamente durante il sonno.

Il neuroscienziato Otto Loewi ha sognato un esperimento che ha dimostrato lo sono gli impulsi nervosi trasmesso chimicamente. Si recò immediatamente nel suo laboratorio per eseguire l'esperimento, ricevendo in seguito il premio Nobel per questa scoperta.

Elias Howe, l'inventore della prima macchina da cucire, affermò che l'innovazione principale, posizionando il foro del filo vicino alla punta dell'ago, venne da lui in sogno.

Dmitri Mendeleev ha descritto il vedere in un sogno "un tavolo in cui tutti gli elementi andavano a posto come richiesto. Al risveglio, l'ho scritto immediatamente su un pezzo di carta. E quella era la tavola periodica.

Queste scoperte sono state rese possibili dallo stesso meccanismo di immaginazione involontaria acquisito per la prima volta dai mammiferi 140 milioni di anni fa.

Immaginare apposta

La differenza tra immaginazione volontaria e immaginazione involontaria è analoga alla differenza tra controllo muscolare volontario e spasmo muscolare. Il controllo muscolare volontario consente alle persone di combinare deliberatamente i movimenti muscolari. Lo spasmo si verifica spontaneamente e non può essere controllato.

Allo stesso modo, l'immaginazione volontaria consente alle persone di combinare deliberatamente i pensieri. Quando ti viene chiesto di combinare mentalmente due triangoli rettangoli identici lungo i loro bordi lunghi, o ipotenuse, immagini un quadrato. Quando ti viene chiesto di tagliare mentalmente una pizza rotonda di due linee perpendicolari, visualizzi quattro fette identiche.

Questa capacità deliberata, reattiva e affidabile di combinare e ricombinare oggetti mentali è chiamata sintesi prefrontale. Si basa sulla capacità della corteccia prefrontale situata nella parte anteriore del cervello di controllare il resto della neocorteccia.

Quando la nostra specie ha acquisito la capacità di sintesi prefrontale? Ogni manufatto datato prima di 70,000 anni fa avrebbe potuto essere realizzato da un creatore a cui mancava questa capacità. D'altra parte, a partire da quel periodo ci sono vari reperti archeologici che ne indicano inequivocabilmente la presenza: oggetti figurativi compositi, come uomo-leone; aghi ossei con un occhio; archi e frecce; strumenti musicali; abitazioni costruite; sepolture adornate che suggeriscono le credenze nell'aldilà, E molti altri.

Più tipi di manufatti archeologici associati in modo inequivocabile alla sintesi prefrontale appaiono simultaneamente circa 65,000 anni fa in più località geografiche. Questo brusco cambiamento nell'immaginazione è stato caratterizzato dallo storico Yuval Harari come il "rivoluzione cognitiva.” In particolare, coincide approssimativamente con il più grande Homo sapiens' migrazione dall'Africa.

Le analisi genetiche suggeriscono che alcuni individui hanno acquisito questa capacità di sintesi prefrontale e poi hanno diffuso i loro geni in lungo e in largo eliminando altri maschi contemporanei con l'uso di una strategia abilitata dall'immaginazione e di armi di nuova concezione.

Quindi è stato un viaggio di molti milioni di anni di evoluzione per la nostra specie per dotarsi di immaginazione. La maggior parte dei mammiferi non umani ha il potenziale per immaginare ciò che non esiste o non è accaduto involontariamente durante il sonno REM; solo gli umani possono evocare volontariamente nuovi oggetti ed eventi nella nostra mente usando la sintesi prefrontale.

Circa l'autore

Andrey Vyshedsky, Professore di Neuroscienze, Boston University

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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