È sufficiente indossare un visore per la realtà virtuale, agitare le braccia, girare i polsi e accettare temporaneamente un concetto piuttosto bizzarro: al posto delle mani e delle braccia appaiono due ampie ali coperte di piume. Inizialmente sembrano un elemento ludico, una fantasia tipica dei videogame più sofisticati. Successivamente, però, emerge un fenomeno decisamente più affascinante. Dopo diversi giorni di pratica nell’ambiente virtuale, il sistema nervoso centrale inizia a reagire a queste ali in maniera differente, più simile a come reagisce agli arti naturali. È quanto emerge da una ricerca pubblicata su Cell Reports, che ha coinvolto 25 soggetti in un programma di simulazione di volo virtuale ideato da studiosi della Peking University e della Beijing Normal University.
La sperimentazione nasce da un’intuizione quasi fanciullesca, nel senso più positivo: scoprire cosa succederebbe se un individuo potesse librarsi senza velivolo, senza propulsione meccanica, senza alcun dispositivo fisico collegato al proprio organismo. Yanchao Bi, esperta di neuroscienze cognitive presso la Peking University, ne aveva discusso con Kunlin Wei, responsabile del Motor Control Lab della medesima università. Da quella conversazione il progetto si è sviluppato con il supporto, fra gli altri, di Yiyang Cai e Ziyi Xiong: creare un addestramento in ambiente virtuale dove le braccia umane fossero rimpiazzate da ali e verificare se il cervello fosse disposto, almeno parzialmente, a riconoscerle come proprie.
Lo specchio virtuale e il nuovo corpo
I volontari erano equipaggiati con visori VR e dispositivi di rilevamento del movimento. Di fronte a loro, in uno specchio digitale, compariva un corpo dotato di grandi ali invece delle braccia. Ogni gesto reale degli arti superiori veniva convertito istantaneamente nel movimento delle ali: braccia distese, polsi rotanti, piume digitali che reagivano. Una piccola finzione tecnologica, certamente, ma costruita secondo parametri sufficientemente rigorosi da obbligare il corpo a un vero apprendimento.
Il programma di addestramento si è articolato in quattro sessioni distribuite nell’arco di una settimana. Ogni incontro prevedeva una fase iniziale di ambientamento e circa 25 minuti di esercizi di volo: respingere sfere in movimento, mantenere l’altitudine, superare cerchi fluttuanti nello spazio virtuale. Il programma includeva anche un modello aerodinamico semplificato. Il battito discendente produceva spinta ascensionale, quello ascendente generava attrito. Per guadagnare quota, i soggetti dovevano allargare le ali nella discesa e richiuderle nella risalita. Una sorta di corso intensivo da volatile, con meno lirismo e molta più risonanza magnetica funzionale.
I progressi nelle prestazioni si sono manifestati rapidamente. Negli esercizi di navigazione attraverso i cerchi, il punteggio medio è passato dal 44,8% al 75,2%. Anche la percezione soggettiva di padronanza sulle ali è cresciuta. Alcuni volontari hanno imparato a “volare” quasi immediatamente, altri hanno richiesto tre o quattro sessioni, ma il progresso è stato evidente durante tutto il percorso. La scoperta più intrigante, tuttavia, riguardava l’interno del cranio, in senso letterale.
Le ali nella rappresentazione cerebrale
Prima e dopo il training, gli scienziati hanno eseguito scansioni cerebrali sui partecipanti mentre osservavano diverse immagini: ali, arti umani, parti anatomiche animali, oggetti vari. L’analisi si è focalizzata sulla corteccia occipitotemporale, un’area implicata nell’identificazione visiva di corpi, arti e forme umane. Dopo sette giorni di volo virtuale, questa regione reagiva con intensità maggiore alle immagini di ali. In particolare, nell’emisfero destro del cervello, gli schemi neurali collegati alle ali risultavano più affini a quelli associati agli arti superiori.
Detto in termini più semplici, senza cadere nella fantascienza: il cervello sembrava aver avvicinato le ali alla categoria del corpo. Le considerava meno come elementi estranei e più come potenziali strumenti d’azione. La parola chiave, in questo contesto, è “potenziali”. La ricerca indica che l’esperienza motoria in realtà virtuale può alterare il modo in cui il cervello interpreta appendici corporee artificiali, anche quando queste appendici non fanno parte della storia evolutiva umana. Nessuno ha sviluppato una nuova anatomia, nessuno è uscito dal laboratorio con l’impulso di lanciarsi dalla finestra. Meglio chiarirlo, considerati i tempi.
Il dato diventa ancora più significativo perché il cambiamento è emerso anche di fronte a immagini di ali di uccelli mai utilizzate durante l’addestramento. I partecipanti, dopo aver manovrato le ali virtuali, sembravano riconoscere anche altre ali come potenziali “effettori”, ovvero parti capaci di interagire con l’ambiente, un po’ come mani, braccia o gambe. Non semplici ornamenti piumati, dunque. Qualcosa di funzionale.
Le scansioni hanno rivelato anche una comunicazione rafforzata tra la corteccia occipitotemporale destra e alcune zone frontoparietali, aree coinvolte nella programmazione del movimento e nell’integrazione delle informazioni corporee. Questo incremento di connettività appariva quando i partecipanti osservavano ali, mentre non si manifestava allo stesso modo davanti ad altre categorie di immagini. È un particolare tecnico, ma rilevante: l’esperienza virtuale sembra aver collegato la visione delle ali a circuiti più legati all’azione.
Il cervello mantiene le distanze
La prudenza degli autori è essenziale. Le ali non sono diventate arti autentici nella rappresentazione cerebrale dei soggetti. Dopo il training, gli schemi neurali associati alle ali conservavano ancora similitudini con quelli attivati da utensili o code animali. Il cervello, in sostanza, non ha spalancato completamente le porte. Ha appena socchiuso l’ingresso. E già questo è sufficiente a rendere la ricerca degna di nota.
La plasticità cerebrale è precisamente questo margine di flessibilità: la capacità del sistema nervoso di riorganizzarsi in funzione dell’esperienza, dell’apprendimento, dell’utilizzo ripetuto di un movimento o di uno strumento. In questo caso l’esperienza era irrealizzabile nel mondo fisico, ma coerente in quello virtuale. Il corpo vedeva ali dove si aspettava braccia, le muoveva con una relazione abbastanza stabile tra azione e risultato, imparava a utilizzarle per raggiungere un obiettivo. Nel tempo, quella coerenza ha lasciato un’impronta.
La questione supera la semplice curiosità scientifica. La realtà virtuale può generare corpi che l’evoluzione umana non ha mai contemplato e consentire al cervello di abitarli temporaneamente. Questo può contribuire a comprendere come integriamo avatar, mani di gomma, protesi, arti robotici, sensi artificiali e altre estensioni corporee. Se il cervello riesce a considerare due ali digitali come qualcosa di parzialmente simile a un arto, allora è opportuno interrogarsi su quanto possa adattarsi a dispositivi progettati per assistere persone con amputazioni, deficit sensoriali o nuove modalità di interazione uomo-macchina.
La ricerca riguarda 25 persone, un addestramento limitato, un ambiente controllato e un compito molto specifico. Non autorizza speculazioni su esseri umani pronti a fondersi con qualsiasi avatar. Dimostra però un aspetto concreto: l’immagine del corpo, quella mappa silenziosa che ci fa percepire dove terminiamo noi e dove inizia il resto, è più malleabile di quanto appaia.
In futuro trascorreremo probabilmente più tempo dentro ambienti immersivi, per lavoro, svago, riabilitazione, formazione, forse anche per terapie ancora da definire completamente. A quel punto la domanda non sarà soltanto quanto la realtà virtuale sembri verosimile, quanto costi un visore o quanto sia fluida la grafica. La domanda più scomoda riguarderà ciò che il cervello apprende mentre noi pensiamo solo di divertirci. Per ora sono bastate quattro sessioni, qualche anello sospeso nel vuoto e due ali finte. Il resto lo ha fatto quella vecchia macchina ostinata che portiamo nella testa.
Fonte: Cell Reports