Combinare i ricordi per risolvere i problemi

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.

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”.

Bibliografia

Koster, R., Chadwick, M., Chen, Y., Berron, D., Banino, A. y Düzel, E. et al. (2018). Big-Loop
Recurrence within the Hippocampal System Supports Integration of Information across Episodes.
Neuron, 99(6), 1342-1354.e6. doi: 10.1016/j.neuron.2018.08.009

www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(18)30682-2?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsev
ier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0896627318306822%3Fshowall%3Dtrue