Uno studio pionieristico rivela l’origine della “consapevolezza cosciente”

La ricerca sui neonati fornisce le prime osservazioni quantitative che dimostrano “l’emergenza” dell’azione o dello scopo negli esseri umani.

Gli organismi viventi lavorano con uno scopo. Ma da dove nasce il gol? In che modo gli esseri umani comprendono la loro relazione con il mondo e realizzano la loro capacità di creare cambiamento? Queste domande fondamentali sull’azione – agire con uno scopo specifico – hanno sconcertato alcune delle più grandi menti della storia, tra cui Sir Isaac Newton, Charles Darwin, Erwin Schrödinger e Niels Bohr.

Una nuova ricerca della Florida Atlantic University rivela una visione rivoluzionaria sulle origini del potere utilizzando una fonte insolita e in gran parte inutilizzata: i bambini umani. Poiché l’azione diretta a uno scopo emerge nei primi mesi di vita umana, il gruppo di ricerca della FAU ha utilizzato i bambini piccoli come campo di prova per capire come il movimento automatico si trasforma in un’azione mirata.

Per lo studio, i bambini hanno iniziato l’esperimento come osservatori separati. Tuttavia, quando i ricercatori hanno attaccato il piede di uno dei bambini a un telefono cellulare attaccato alla culla, i bambini hanno scoperto che potevano eseguire questo movimento. Per catturare questo momento di percezione come un fulmine in una bottiglia, i ricercatori hanno misurato il movimento dei neonati e dei camminatori nello spazio 3D utilizzando una tecnologia di motion capture all’avanguardia per rivelare le caratteristiche dinamiche e di coordinazione che caratterizzano la “nascita dell’azione”.

Quando il piede di un bambino è attaccato a un telefono cellulare, ogni movimento del piede fa muovere il telefono cellulare. Il feedback positivo amplifica ed evidenzia la relazione di causa-effetto tra movimento infantile e movimento ambulatoriale. Credito: Florida Atlantic University

Risultati recenti, pubblicati in Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze, fornendo una soluzione a questo antico enigma. L’analisi e la modellazione dinamica degli esperimenti con i bambini suggeriscono che l’azione emerge dalla duplice relazione tra l’organismo (il bambino) e l’ambiente (il mobile). Ma come avviene esattamente ciò?

Quando il piede di un bambino è attaccato a un telefono cellulare, ogni movimento del piede fa muovere il telefono cellulare. Si pensava che più movimento ci fosse, più il bambino sarebbe stato stimolato a muoversi, con conseguente maggiore mobilità.

“Il feedback positivo amplifica ed evidenzia la relazione di causa-effetto tra il movimento infantile e il movimento ambulatoriale”, ha affermato J. A. Scott Kelso, autore principale e ricercatore senior presso il Center for Complex Systems and Brain Sciences. All’interno del Charles E. Schmidt College of Science della FAU. “Ad un certo livello critico di coordinazione, il bambino riconosce i suoi poteri causali e passa dal comportamento automatico a quello intenzionale. Questo momento aha!” è caratterizzato da un improvviso aumento della velocità di movimento del bambino.

Ricostruzione/rappresentazione 3D delle posizioni articolari del neonato (rosso = lato sinistro; verde = lato destro; giallo/arancione = centro; e posizione del cellulare = blu). La foto a destra mostra piccole palline d’argento posizionate sulla pelle del bambino in varie articolazioni. Speciali telecamere inviano luce infrarossa, che rimbalza sulle sfere e si riflette sulle telecamere. Il sistema quindi prende le informazioni riflettenti a infrarossi da tutte le telecamere e determina la posizione esatta di ciascuna pallina. Credito: Florida Atlantic University

Alisa Sloan, Ph.D., autrice principale e ricercatrice post-dottorato presso il Centro per i sistemi complessi e le scienze del cervello dell’Università della Florida, ha sviluppato il quantistico “aha”. Un rilevatore per cercare aumenti improvvisi nella velocità di movimento del neonato associati al rilevamento improvviso del neonato.

La tecnica di Sloan ha dimostrato che la “nascita” della forza può essere misurata come una fase transitoria “simile a eureka” di cambiamento di modello all’interno di un sistema dinamico che si estende attraverso il bambino, il cervello e l’ambiente. Il sistema passa da uno stato meno collegato a uno in cui i movimenti dell’arto mobile e dell’arto legato sono altamente coordinati man mano che il bambino scopre la sua associazione funzionale con il dispositivo mobile.

Sebbene il disegno sperimentale di base sia stato utilizzato nella ricerca sullo sviluppo sin dalla fine degli anni ’60, la ricerca correlata si è tradizionalmente concentrata solo sull’attività infantile, trattando il bambino e l’ambiente come entità separate. In 50 anni di esperimenti formali con i dispositivi mobili dei bambini, lo studio FAU è stato il primo a misurare direttamente il movimento dei dispositivi mobili e a utilizzare l’analisi di coordinazione per fornire osservazioni quantitative dell’emergere dell’agire umano.

Il nuovo approccio utilizzato in questo studio concettualizza l’azione come una proprietà emergente dell’accoppiamento funzionale tra organismo e ambiente. I ricercatori hanno approfondito l’interazione tra bambino e dispositivo mobile attraverso gli occhi delle dinamiche di coordinazione: la teoria di Kelso e colleghi su come gli organismi complessi (dalle cellule alla società) si coordinano e su come emergono funzione e ordine.

Quando il piede di un bambino è attaccato a un telefono cellulare, ogni movimento del piede fa muovere il telefono cellulare. Il feedback positivo amplifica ed evidenzia la relazione di causa-effetto tra movimento infantile e movimento ambulatoriale. Ad un certo livello critico di coordinazione, il bambino riconosce i propri poteri causali e passa dal comportamento automatico a quello intenzionale. Questo è ahah! Il momento è caratterizzato da un improvviso aumento della velocità di movimento del bambino. Credito: Florida Atlantic University

Sebbene ci si aspettasse che i bambini scoprissero il controllo del telefono cellulare attraverso la loro azione coordinata con il telefono cellulare, i modelli di arresto dei bambini erano sorprendenti.

“I nostri risultati mostrano che non sono solo i movimenti attivi dei bambini ad essere importanti”, ha affermato Nancy Jones, Ph.D., coautrice, professoressa presso il Dipartimento di Psicologia della FAU e direttrice del Laboratorio FAU WAVES.

Un’analisi completa della coordinazione del movimento del bambino, del movimento mobile e della loro interazione rileva che l’emergere della forza è un processo discontinuo di auto-organizzazione, con significato trovato sia nel movimento che nell’immobilità.

“I bambini nel nostro studio hanno rivelato qualcosa di veramente profondo: che c’è azione nel mezzo dell’inazione e inazione nel mezzo dell’azione. Entrambi forniscono informazioni utili al bambino per esplorare il mondo e il suo posto in esso”, ha detto Kelso. “Le dinamiche di coordinazione tra movimento e immobilità insieme formano un’unità, la consapevolezza cosciente di un bambino, dove possono far accadere le cose nel mondo. intenzionalmente.”

Lo studio della FAU ha anche rivelato che i bambini affrontano l’accoppiamento funzionale con il telefono cellulare in modi diversi. Sono stati rilevati cluster distinti nei tempi e nel tono delle esplosioni di attività infantile, suggerendo che esistono fenotipi comportamentali (caratteristiche osservabili) di rilevamento attivo e che le dinamiche forniscono un mezzo per identificarli. Questo nuovo metodo di fenotipizzazione può essere utile per la cura preventiva e il trattamento precoce dei neonati a rischio.

Riferimento: “Il significato del movimento e dell’immobilità: i segni delle dinamiche di coordinazione rivelano l’azione infantile” di Aliza T. Sloan, Nancy Aaron Jones e J. Qualunque. Scott Kelso, 18 settembre 2023, Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze.
doi: 10.1073/pnas.2306732120

Questa ricerca è stata sostenuta dalla Fondazione FAU e dall’Istituto Nazionale di Salute Mentale (MH-080838). Istituto Nazionale della Salute.