Combinare i ricordi per risolvere i problemi

Le attuali teorie fanno fatica a spiegare come l'uomo usi i ricordi episodici per trovare nuove idee. Una nuova ricerca fa luce su come il cervello umano crea connessioni di memorie episodiche individuali per risolvere i problemi.

Revisionato e approvato da lo psicologo Sergio De Dios González.

Scritto Eva Maria Rodríguez

Ultimo aggiornamento: 02 gennaio, 2023

Il cervello domina la nostra mente e i nostri ricordi, e quando vogliamo imparare qualcosa di nuovo ci affidiamo alle sue capacità di elaborazione. Ma come fa il cervello a combinare i ricordi per risolvere i problemi?

L’essere umano ha la capacità di combinare in maniera creativa i ricordi per risolvere problemi e ottenere nuove conoscenze. Questo meccanismo dipende in buona misura dai ricordi di eventi specifici, conosciuti come memoria episodica.

Una nuova ricerca propone un nuovo modo di capire il meccanismo messo in atto dal cervello per connettere i ricordi e formulare nuove idee.  Lo studio, realizzato da un’equipe di neuroscienziati e ricercatori di intelligenza artificiale dell’azienda DeepMind, per l’Università Otto von Guericke di Magdeburgo e il Centro Tedesco per le Malattie Neurodegenerative (DZNE), è stato pubblicato sulla rivista Neuron.

Sebbene la memoria episodica fosse stata già ampiamente studiata, le teorie in vigore spiegavano con fatica come l’uomo usasse i ricordi episodici per risolvere i problemi.

Un nuovo meccanismo cerebrale per recuperi ricordi

I ricercatori propongono il seguente esempio per spiegare come si attiva il recupero dei ricordi. Immaginate di vedere una donna alla guida di un veicolo. Il giorno seguente, vedete un uomo condurre lo stesso veicolo sulla stessa strada. Quest’immagine potrebbe rievocare il ricordo della donna vista il giorno prima e si potrebbe pensare che si tratti di una coppia e che vivano insieme, visto che condividono la stessa macchina.

I ricercatori propongono un nuovo meccanismo cerebrale che permetterebbe di evocare i ricordi attivando il recupero di altri a essi correlati. Tale meccanismo permette di combinare i ricordi, ovvero di scatenare molteplici memorie vincolate, che consentono poi al cervello di formulare nuove idee.

Similmente alle teorie standard sulla memoria episodica, gli autori postulano che le memorie individuali si immagazzinano come tracce di memoria separate in una regione del cervello chiamata ippocampo. 

Secondo Raphael Koster, ricercatore per DeepMind e coautore dello studio, i ricordi episodici possono dirci se conosciamo qualcuno o dove abbiamo parcheggiato la macchina, per esempio. “Il sistema dell’ippocampo è compatibile con questo tipo di memoria, che è cruciale per l’apprendimento rapido”, spiega.

A differenza delle teorie standard, la nuova teoria ruota attorno a un’attività di connessione anatomica mai considerata finora. Questa si muoverebbe dall’ippocampo fino alla corteccia entorinale, per poi rientrare quasi subito nell’ippocampo. I ricercatori ritengono che sia questa connessione ricorrente a permettere ai ricordi recuperati dall’ippocampo di rievocare altri ricordi relazionati.

Combinare i ricordi per risolvere i problemi

Gli studiosi hanno provato questa teoria attraverso l’acquisizione di immagini tramite risonanza magnetica funzionale ad alta risoluzione. Lo studio ha coinvolto 26 giovani uomini e donne a cui è stato chiesto di recuperare informazioni su eventi separati.

Ai volontari sono state mostrate coppie di fotografie: una raffigurava un volto, l’altra un oggetto o un luogo. Ciascun oggetto e luogo appariva in due coppie di foto distinte, ciascuna associata a un volto diverso. Ciò significa che ogni paio di foto era associato a un altro con cui condivideva un oggetto o un luogo.

Durante la seconda fase dell’esperimento, i ricercatori hanno verificato se i partecipanti fossero in grado di dedurre la connessione indiretta tra i due volti associati mostrandone loro uno e chiedendo di associarlo a un altro tra due. Una delle opzioni, quella corretta, è stata accoppiata allo stesso oggetto o luogo, l’altra no.

Secondo le predizioni dei ricercatori, il volto presentato avrebbe fatto scaturire il collegamento con l’oggetto o il luogo a esso correlato, provocando quindi attività cerebrale dall’ippocampo alla corteccia entorinale. Oltre a ciò, gli studiosi si aspettavano di trovare la prova che l’attività tornasse subito dopo all’ippocampo per recuperare il volto corretto.

Algoritmo informatico per studiare la memoria

Usando tecniche specializzate sviluppate da loro stessi, i ricercatori sono riusciti a separare le parti della corteccia entorinale che fornivano informazioni all’ippocampo. Hanno potuto così misurare con precisione i processi di attivazione in entrata e in uscita dall’ippocampo.

Successivamente, hanno sviluppato un algoritmo informatico per distinguere l’attivazione di scene e oggetti all’interno delle regioni di entrata e uscita. L’algoritmo è stato applicato soltanto quando si mostravano i volti sullo schermo. Se l’algoritmo indicava la presenza di informazioni sulla scena o l’oggetto mostrato, non poteva che essere controllato da memorie recuperate dalla scena o foto di oggetti vincolati.

Secondo quanto spiegato dai ricercatori, i dati mostrano che quando l’ippocampo recupera un ricordo, l’attivazione non passa al resto del cervello, bensì torna all’ippocampo. Questo meccanismo permetterebbe di attivare il recupero di altri ricordi vincolati.

Conclusioni

I ricercatori hanno descritto i risultati dell’algoritmo come una sintesi di teorie nuove e vecchie: “I risultati possono ritenersi indicativi di due aspetti: si preserva la capacità di ricordare esperienze individuali mantenendole separate e si permette ai ricordi correlati di essere combinati in fretta al momento del recupero”, dice Dharsham Kumaran, coautore dello studio.

Secondo Kumaran, quest’abilità è utile per capire come si incastrano i diversi pezzi di una storia, cosa impossibile da fare se si recuperasse un unico ricordo dalla memoria.

Gli autori credono che i risultati di questo studio possano apportare enormi miglioramenti nel campo dell’intelligenza artificiale. Martin Chadwick, altro autore dello studio, spiega che anche se sono molti i campi in cui l’intelligenza artificiale è superiore a qualsiasi altra, l’uomo può ancora trarre vantaggio dall’uso flessibile della memoria episodica.

In questo senso, dice Chadwick, “una volta compresi i meccanismi che la rendono possibile, si spera di poterli replicare all’interno dei sistemi di intelligenza artificiale, rendendoli capaci di risolvere alcuni problemi in tempi molto brevi”.