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Cervelli sulla stessa onda
I nostri neuroni hanno bisogno dei neuroni degli altri per svilupparsi e vivere.
David Eaglemann
È evidente che il nostro cervello è tremendamente impegnato con le questioni sociali, perché non smettiamo di pensarci in nessun momento della giornata. Le esperienze quotidiane ci permettono di interagire e connetterci con gli altri attraverso le espressioni facciali, lo sguardo o il contatto fisico. E questo sembra essere il motivo che ha reso unici noi esseri umani. Nello sviluppo evolutivo della nostra specie, la vita nei gruppi sociali ha posto tutta una serie di sfide che hanno permesso al nostro cervello di ingrandirsi e migliorare il proprio funzionamento per adattarsi all’ambiente e garantire la nostra sopravvivenza. Negli anni Novanta del XX secolo le neuroscienze iniziarono a parlare di cervello sociale, per il quale sono necessari comportamenti come la cooperazione e la fiducia. Sebbene i processi sociali potessero essere studiati solo partendo dall’attività cerebrale di una persona che osservava gli altri, non era sufficiente. Pensiamo e agiamo in modo diverso se interagiamo con gli altri. Tuttavia, negli ultimi anni, sono state sviluppate tecniche che consentono di analizzare cervelli interagenti. L’ iperscanner , ad esempio, consente di registrare l’attività cerebrale di due o più persone quando comunicano tra loro (vedi video), dove la spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso è la tecnica più utilizzata (Hakim et al ., 2023)
Il potere della sincronicità
Noi esseri umani, come gli altri animali sociali, hanno la tendenza a sincronizzare le nostre azioni, che si tratti di camminare, cantare, ballare, ecc. Questa sincronia è cruciale nelle relazioni poiché genera fiducia, ci collega, aumenta gli affetti positivi e favorisce comportamenti prosociali (Mogan et al ., 2017). Anche una semplice passeggiata in sincronia con un membro di una minoranza etnica può aiutare a ridurre pregiudizi e stereotipi, sia nei confronti della persona che del gruppo sociale a cui appartiene (Atherton et al., 2019). Inoltre, quando i nostri movimenti sono coordinati con quelli di un’altra persona, può verificarsi la sincronizzazione di processi fisiologici di cui non siamo consapevoli. Ad esempio, il ritmo cardiaco nel caso di coppie la cui relazione funziona bene (Coutinho et al., 2021). Ma anche la frequenza respiratoria o i livelli di conduttanza cutanea. Ciò è stato dimostrato in un recente studio a cui hanno partecipato 132 spettatori di tre concerti di musica classica. La sincronia, in particolare quella della frequenza cardiaca, era maggiore quando gli spettatori si sentivano ispirati ed emotivamente commossi da un brano musicale (Tschacher et al ., 2023).
E cosa succede al cervello? È possibile sincronizzare l’attività cerebrale di due persone che interagiscono? Ebbene la risposta è affermativa. E non solo. Come analizzeremo di seguito, il grado di sincronia neurale può fornirci informazioni rilevanti sulla persona in questione, su come sarà la relazione con l’altra persona (o con le persone) e se la collaborazione e il processo di apprendimento avranno successo.
Cervelli sincronizzati
Negli esperimenti che misurano l’attività cerebrale di più persone contemporaneamente mentre eseguono un determinato compito, è stato dimostrato che esiste una sincronizzazione tra le onde cerebrali dei partecipanti. Questo fenomeno noto come sincronizzazione neurale interpersonale sta emergendo come un potente indicatore di interazione sociale che prevede il successo della coordinazione, della comunicazione e della cooperazione tra più persone (Réveillé et al ., 2024). Le regioni cerebrali che intervengono direttamente nella sincronizzazione tra i cervelli sono aree della corteccia prefrontale e della corteccia temporoparietale (Czeszumski et al ., 2022; vedi figura 1). Nello specifico, la parte posteriore della giunzione temporoparietale (TPJ nella Figura 1) è essenziale per la cognizione sociale. Questa regione è strettamente collegata all’area mediale della corteccia prefrontale (MFG in figura 1) che ci fornisce informazioni sulla persona con cui interagiamo. E anche con il giro frontale inferiore (IFG in figura 1) che è coinvolto nella teoria della mente e si attiva quando seguiamo i movimenti oculari degli interlocutori o imitiamo le loro espressioni, per esempio. Allo stesso modo, nei compiti che richiedono comportamenti complessi, è fortemente coinvolta la corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC in figura 1), una regione di cui abbiamo parlato in articoli precedenti
Figura 1. Sincronia tra cervelli in diverse parti della corteccia prefrontale e temporoparietale in vari compiti utilizzati per studiare la cooperazione (Czeszumski et al ., 2022).
Negli studi a cui hanno partecipato i chitarristi, è stato dimostrato che le onde dell’elettroencefalogramma che appaiono nel lobo frontale dei partecipanti oscillano allo stesso ritmo quando inizia la musica. L’attività cerebrale dei musicisti è sincronizzata e questa sincronizzazione è tanto maggiore quanto meglio interpretano la canzone, anche quando improvvisano. Quando finiscono di suonare, la sincronia tra le onde cerebrali scompare completamente (Müller et al ., 2013). Questa sincronizzazione neurale riscontrata nei musicisti che suonano insieme è stata identificata anche in altri contesti. Come nel rapporto tra madre e figlio. In uno studio recente (Santamaria et al ., 2020), è stato osservato che le risposte emotive delle madri condizionano il modo in cui i bambini interagiscono con i giocattoli. Ad esempio, le madri sorridevano e dicevano “mi piace questo giocattolo” oppure aggrottavano la fronte e dicevano “non mi piace questo giocattolo”. Ciò ha influenzato la scelta del giocattolo con cui i bambini volevano giocare e il grado di sincronizzazione delle onde cerebrali tra madre e bambino. Le emozioni positive consentono una maggiore sincronizzazione delle onde cerebrali tra madre e figlio e questa forte sincronizzazione neurale con una persona di riferimento consente ai bambini di essere più ricettivi all’apprendimento. Tutto sembra indicare che le relazioni positive con molto contatto visivo stimolano lo sviluppo del cervello durante la prima infanzia, mentre gli stati depressivi dei genitori o di chi si prende cura di loro, che di solito sono accompagnati da un minore contatto visivo e da un umore peggiore, potrebbero avere effetti negativi.
In un altro studio recente (Nguyen et al. , 2020), si è scoperto che il livello di sincronizzazione neurale tra il cervello delle madri e quello dei loro figli (di 5 anni, in media) era molto più alto quando risolvevano insieme un puzzle rispetto a quando eseguivano il compito individualmente attraverso uno schermo opaco che impediva loro di vedersi. I ricercatori hanno verificato che il grado di sincronizzazione neurale tra madre e figlio prevedeva il successo nella risoluzione del compito, ovvero una maggiore sincronizzazione neurale tra i due portava a un migliore apprendimento sociale da parte del bambino. E lo stress materno ha influenzato la sincronizzazione neurale più del temperamento infantile. Queste indagini confermano il valore biologico del legame madre-bambino nell’infanzia e la sua importanza in relazione ai processi di apprendimento. In relazione a ciò, è stata identificata una maggiore sincronia neurale e comportamentale tra le madri e i loro figli piccoli durante le esperienze condivise rispetto a tra i padri e i loro figli (Liu et al ., 2024). In pratica, sono state testate alcune importanti strategie per aumentare la sincronizzazione cerebrale tra adulti e bambini che possono essere facilmente implementate (Bi et al., 2023; vedi Figura 2): creare modelli di comunicazione (come fare a turno nelle conversazioni), lavorare su non-comportamento verbale (attraverso l’attenzione congiunta, l’imitazione, ecc.), utilizzare la musica e diversificare le strategie di stimolazione nelle interazioni (gioco, parola, routine quotidiana, ecc.).
Figura 2. Diversi modi di lavorare sulla sincronia cerebrale tra genitori e figli durante l’infanzia (Bi et al ., 2023).
Sincronizzazione in classe
Utilizzando recenti tecniche di scansione che consentono di esplorare l’attività cerebrale di diverse persone interagenti, in uno studio originale è stata registrata l’attività della corteccia prefrontale di 17 coppie studente-insegnante durante un classico dialogo socratico sulla geometria (Holper et al ., 2013). Nello specifico, tra adulti e adolescenti è stato riprodotto il dialogo in cui Socrate poneva allo schiavo Menone 50 domande che richiedevano solo addizioni e moltiplicazioni e che permettevano al discepolo di trovare da solo il modo di raddoppiare l’area di un quadrato. Questo esperimento è stato innovativo perché ha rappresentato la prima misura dell’attività cerebrale legata alla relazione tra un insegnante e il suo studente, un’interazione molto importante per l’apprendimento degli studenti. È interessante notare che i risultati hanno rivelato una grande coincidenza tra il dialogo socratico e la prova sperimentale effettuata più di duemila anni dopo, anche nelle domande in cui lo schiavo risponde in modo errato (ad esempio, “se voglio raddoppiare l’area, raddoppio l’area”). lato “). Quasi il 50% dei partecipanti alla ricerca non è riuscito a generalizzare la soluzione quando è stato chiesto, dopo la discussione, come raddoppiare l’area di un quadrato diverso. Coloro che erano in grado di trasferire l’apprendimento mostravano uno schema di attività cerebrale nella corteccia prefrontale molto inferiore rispetto agli altri e molto simile a quello dei loro insegnanti. Una minore attivazione cerebrale indicherebbe una maggiore efficienza neurale, cosa già dimostrata in giocatori di scacchi professionisti o in persone con grandi capacità di risolvere problemi, mentre la correlazione con l’attività cerebrale dell’insegnante indicherebbe, come abbiamo accennato in studi precedenti, una sincronizzazione neurale in grado di prevedere il successo nel compito accademico proposto.
Studi successivi hanno analizzato queste problematiche nel contesto globale della classe. Ad esempio, Dikker e i suoi collaboratori (2017) hanno registrato per un semestre l’attività cerebrale degli studenti delle scuole superiori durante le lezioni di biologia. I ricercatori hanno scoperto una maggiore sincronizzazione tra le onde cerebrali degli studenti quando erano più impegnati in classe. La sincronia neurale con l’insegnante rifletteva anche la connessione che gli studenti sentivano nei suoi confronti.
Come ogni buon insegnante sa, infatti, è fondamentale generare in classe climi emotivi positivi che favoriscano l’apprendimento fin dal primo giorno di lezione. Sebbene molti studi abbiano collegato la sincronia intercerebrale con un migliore apprendimento (Zhang et al ., 2022), la domanda che ci poniamo è se la sincronia causi effettivamente tali miglioramenti. Sembra di sì. Negli esperimenti umani la prova più forte proviene da quelli che utilizzano la stimolazione elettrica del cervello per generare la sincronizzazione tra i cervelli. In una ricerca pubblicata alcuni mesi fa, l’applicazione della stimolazione elettrica transcranica in più partecipanti contemporaneamente ha causato la sincronizzazione del cervello nella corteccia prefrontale e nel giro frontale inferiore e un miglioramento della coordinazione nei compiti computerizzati che dovevano eseguire (Lu et al. al ., 2023). Inoltre, i miglioramenti erano duraturi.
Un’altra domanda importante e attuale è come le connessioni online influenzano i processi di sincronizzazione del cervello. Uno studio recente ha registrato l’attività cerebrale di coppie di madri e figli preadolescenti quando comunicavano online e di persona. I risultati sono stati conclusivi. L’interazione dal vivo ha generato nove collegamenti cerebrali significativi tra le aree frontali e temporali nella gamma di frequenze beta, mentre l’interazione online ne ha generato solo uno (Schwartz et al., 2022; vedere Figura 3). Sebbene siano necessari ulteriori studi, questo sovraccarico di regioni cerebrali che compromette la sincronizzazione potrebbe spiegare la “fatica da Zoom” che spesso sperimentiamo durante le sessioni online. Lo stesso gruppo di ricerca ha ottenuto risultati simili confrontando la sincronizzazione cerebrale tra madri e figli durante gli SMS su WhatsApp rispetto alle interazioni faccia a faccia. La sincronizzazione cerebrale identificata nella comunicazione personale genera una rete di connessioni frontali e temporali tra cervelli che non si verifica durante l’invio di messaggi di testo (Schwartz et al., 2024). Secondo gli autori della ricerca, sebbene i messaggi di testo facilitino la comunicazione in tempo reale e l’interazione con familiari e amici, il loro uso eccessivo potrebbe essere controproducente, soprattutto per il cervello in via di sviluppo.
Figura 3. Maggiore sincronizzazione tra le regioni del cervello nell’interazione faccia a faccia rispetto alla connessione online (Schwartz et al., 2022)
Sincronizzazione nella vita
In un interessante esperimento, a coppie di partecipanti è stato chiesto di sedersi uno di fronte all’altro, senza parlare o gesticolare, mentre i ricercatori registravano l’attività neurale dei partecipanti insieme ai movimenti degli occhi, del viso e del corpo. A volte i volontari potevano vedersi e altre volte erano separati da uno schermo. I ricercatori hanno scoperto che la sincronizzazione tra i cervelli si verificava spontaneamente solo quando i partecipanti potevano vedersi, e il sorriso era un fattore critico nell’accoppiamento (Koul et al ., 2023).
La condivisione degli obiettivi e l’attenzione congiunta sono cruciali per la sincronizzazione intercerebrale (Ni et al ., 2024). Negli esperimenti in cui collaborano più persone e nei gruppi c’è qualcuno che finge di partecipare al compito senza avere alcun interesse, il suo cervello non si sincronizza con il resto del gruppo. La stessa cosa accade nei giochi di carte cooperativi. La sincronizzazione avviene tra compagni di squadra e non con gli avversari. E ciò si verifica in misura molto minore nelle persone che devono risolvere compiti individualmente rispetto a quando collaborano con altri. Quanto più intenso è l’accoppiamento neurale durante l’attività cooperativa, tanto più tempo i partecipanti trascorrono aiutando l’altro. Inoltre, la sincronizzazione del cervello viene amplificata a seconda del legame tra i partecipanti e del consenso raggiunto, prevedendo il risultato dell’apprendimento (Pan et al., 2023). Tutto quanto esposto sopra suggerisce che la sincronizzazione cerebrale non può essere spiegata solo come conseguenza di un ambiente sensoriale condiviso tra le persone, ma è il risultato di una reale connessione tra le persone.
I partecipanti alla ricerca sincronizzano meglio la loro attività cerebrale con quella di un estraneo se nella loro vita quotidiana (al lavoro, negli hobby, ecc.) hanno a che fare regolarmente con persone di gruppi diversi. Ne deduciamo che l’abilità di sincronizzazione è legata alla competenza sociale e potrebbe essere allenata, come accennato prima. Allo stesso modo, i risultati di numerosi studi suggeriscono che la sincronizzazione cerebrale potrebbe essere utilizzata come biomarcatore per i disturbi dell’interazione sociale. Questo è molto importante perché, ad esempio, nelle persone con disturbo borderline di personalità o nelle persone con autismo, sono state individuate sincronizzazioni molto ridotte durante un semplice contatto diretto con un’altra persona (Konrad et al ., 2024). Nei bambini con ASD, quanto più pronunciati sono i sintomi, tanto meno collaborano con i genitori nelle attività di laboratorio e più limitata è la sincronizzazione neurale con i genitori (Wang et al., 2020). L’evoluzione degli esseri umani come esseri sociali ha preparato il nostro cervello per le interazioni sociali. In alcuni casi di più e in altri di meno. Come il cervello, le persone sono uniche e diverse dagli altri. Ma abbiamo bisogno l’uno dell’altro e questa è la vera ricompensa a livello cerebrale. Quando siamo sulla stessa lunghezza d’onda tutto è più facile.
Jesus C. Guillén