Ontogeny recapitulates Phylogeny (or whatever) — 29 April 2017

Ontogeny recapitulates Phylogeny (or whatever)

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Ontogeny recapitulates Phylogeny”: at the medical school, several professors uttered this sentence. I did not know where it came from at that time, though the concept fascinated the 20-year-old me in childish way. The sentence, also called “biogenetic rule”, forms a connection between Ontogeny, the development of a new organism from fecundation to adulthood, and Phylogeny, the history of a certain group of organisms – a species, for example. In particular, the rule claims that all animals of a philum – having a similar body structure – resembled their common ancestors during embryonic development. Examples of phila (philum is a neutral latin word, therefore it goes into plural with a) are the arthropods – flies, wasps, grasshoppers and so on – , molluscs and cordata. The latter is a greatly variegated group, that includes vertebrates, to which birds, fishes, reptiles and humans pertain. To make the long story short, the biogenetic rule tells that when we were embryos we are similar to embryos of birds and crocodiles, during a stage called “phylotypic”.

Whats up bro?

This rule came from the observation that the embryos of certain animals look strikingly similar to each other; the human embryo even develop a series of slots on the neck that almost replicate the shape of gills! At the end of the 19th century, scientists incorporated this observation into the Theory of Evolution. Charles Darwin, the first theorist of Evolution, hypothesized embryogenesis to be less subject to change during the evolution of the species; from his perspective, embryos developed in a protected environment – the egg or the mothers’ womb –, with less or no interaction with the external world. Therefore, the pressure of different environments may have left unvaried embryos shapes, though influencing adults’ appearance. A german biologist, Haeckel, took the hypothesis very seriously and gathered the drawings of hundreds of animals at the embryonic stage. He published the drawings of individual species next to each other, thus highlighting the similarity of the embryos. The pictorial evidence was taken, at that time, as a proof for Darwin’s hypothesis and the Evolutionary Theory in general. “Ontogeny recapitulates Phylogeny!” cried Haeckel. And generations of medical students heard the rule slipping through discourses on blastocyst, gastrulation and other confusing stages, amen.

From Ernst Haeckel’s Anthropogenie, 1874. Comparative embryos of fish, salamander, turtle and chicken.

Until a few days ago, I did not know that there is a complex story behind an apparently naïve claim. First, Haeckel is a controvert figure: after the earliest edition of his drawings collection, other scientists accused the representations to be inaccurate and fraudolent. Even if some inaccuracy is present, it is difficult to ascertain whether Haeckel deceived scientists and readers intentionally. In fact, evolution was a controvert hypothesis at that time and many scientists would have said anything to discredit the idea that humans’ closest relatives are chimpanzees. However, Heackel had a dark side: he was a racist. He unreasonably applied the evolutionary theory to explain differences among humans, distinguishing between superior and inferior races; his views were at the core of the Nazis’ justification of the discrimination, submission and murder of innocent individuals. Nowadays, we know that human races do not exist and the claim of superiority of certain groups does not have a biological basis. Even if he was not directly involved in the Nazis regime (he died in 1919), Haeckel’s ideology contaminated his scientific appeal and his claims are considered “defunct”.

However, my impression is that the only thing that the scientific community has gotten rid of is Heackel’s name. Even if the theorist of the phylotypic stage was a Nazi, his observations about embryos had been criticized but not empirically confutated. For this chapter, we will jump directly to the end of the 20th Century. In July 1997, Professor Micheal Richardson (today on the chair of Evolutionary developmental zoology at Leiden University, in the Netherlands) and his team published the article “There is no highly conserved embryonic stage in the vertebrates” on the journal Anatomy and Embriology. In the paper, the authors argue against the phylotypic stage, providing a series of photographs of real embryos, preserved in formalin, to compare with the famous drawings. Two months later, the paper bounced on the journal Science (one of the most prestigious scientific journals) as a Research News: the correspondent Elizabeth Pennisi communicates that the ancient scientific fraud was finally uncovered and the phylogenetic stage demystified. Pennisi cites Richardson’s comment “It looks like it turned out to be one of the most famous fakes in biology” – even though this conclusion is not literally present in the original article. In a successive article by Richardson on Science, he reports that his own University had prosecuted Haeckel for fraud back in the 19th century; however, the event turned out to be false (Behe, Sander & Bender, 1998) and the following year the author apologized for citing a second hand source without controlling the veracity of the information. In the same letter, he expresses concerns that he alimented a creationist myth.

When searching for Pennisi’s Science News on Google, most of the results redirects to Creationist websites and articles – that in the majority of cases do not cite the original article by Richardson and his colleagues. Since Haeckel’s embryo had long been treated as a proof for evolution, creationists took the falsification of the phylotypic stage as a proof against the evolutionary origin of species, discovered by Darwin.

The initial article “There is no highly conserved embryonic stage in the vertebrates” (Richardson, 1997) becomes “Countering revisionism—part 1: Ernst Haeckel, fraud is proven” (from creation.com/haeckel-fraud-proven), by mediation of “Haeckel’s embryos: fraud rediscovered.” (Pennisi, 1997).

Science is ironical: an objective observation triggers a chain reaction that eventually foment a well-known antiscientific position. In my experience, the misunderstanding of science news is frequent and generally determined by a lack of scientific literacy and laziness. Among the big audiences, a common belief is that science news are so exact that reading the title only is enough for getting the gist. The Anatomy and Embryology paper has a complicated title and is 16 pages long, the Science news has a catchy title and is 1 page long; the titles of the numerous bounces on creationist websites clearly go to the point and have lengths for all the tastes – from the analytic bible-philes to the goodnight bible-reader. But, if one simply reads the original article (“There is no highly conserved embryonic stage in the vertebrates”), it is clear that it never speaks against evolution and does not treat Haeckel’s embryos and the phylotypic stage as a fraud, but rather has a scientific discovery that had the merit to stimulate discussion.

The first concept that we encounter in the article is that the Phylotypic Period is not even precisely defined. Haeckel believed that it occurred during the intermediate phase of embryos’ development, when the body plan is established and therefore animals pertaining to the same phyla share a higher number of macroscopic characteristics. The authors compared between themselves and with Haeckel’s drawings a series of preserved embryos at one point of intermediate development, the tail-bud stage – when the anterior and posterior part of the embryo becomes differentiated. The authors report that the examined embryos share some similarities: their body is organized as a chain of cubes – called somites -, the neural cells are organized in a tubular structure and the embryos present a series of symmetrical pouches below their chin – the pharyngeal pouches. However, the differences are considerable: different number of somites, differential growth rate and size of the whole embryo, different timing of development of the aforementioned body characteristics. The concrete conclusion of such an observation is that animals pertaining to the same phyla are not considerably similar during intermediate embryonic development. Darwin justified a less differentiated stage with the notion that the external environment does not influence embryos. Richardson observation may be taken as a proof that the same processes that influence postnatal arrangements may affect embryogenesis too. This means that evolution is important for embryogenesis, and definitely not a fraud.

In conclusion:

         Is there a point against evolution in the falsification of the phylotypic stage?

No. Haeckel’s work came from Darwin’s hypothesis that is today not considered plausible. New observations may prove that evolution is important for embryonic development.

         Does a phylotypic stage exist?

The question inspired several studies that are fundamental for science advancement. This is probably the most significant merit of the phylogenetic hypothesis.

 

Ps: the work of Richardson and colleagues has been criticized too, since the embryos that they photographed present certain structures (such as the yolk sack) that would not allow a real comparison and a credible confutation of Haekel’s representations, from which these annexes were specifically removed (Richards, 2007). The history of the phylotypic stage probably does not end here!

 

 

Bibliography:

Richardson, Michael K., et al. “There is no highly conserved embryonic stage in the vertebrates: implications for current theories of evolution and development.” Anatomy and embryology 196.2 (1997): 91-106.

Pennisi, Elizabeth. “Haeckel’s embryos: fraud rediscovered.” Science 277.5331 (1997): 1435-1435.

Richardson, Michael K., et al. “Haeckel, embryos, and evolution.” Science 280.5366 (1998): 983-983.

Behe, Michael J. “Embryology and evolution.” Science 281.5375 (1998): 347-351.

Richardson, Michael K. “Haeckel’s embryos, continued.” Science 281.5381 (1998): 1285-1285.

Richards, Robert J. “Haeckel’s embryos: fraud not proven.” Biology & Philosophy 24.1 (2009): 147-154.

 


 

“L’ontogenesi ricapitola la filogenesi”: alla scuola medica, molti professori ci propinavano questa frase. Allora non ne conoscevo l’origine, anche se a vent’anni e ancora un po’ bambina il concetto mi affascinava. La frase, chiamata anche “regola biogenetica“, stabilisce una connessione tra l’ontogenesi, lo sviluppo dell’organismo dal momento della fecondazione all’età adulta, e la filogenesi, la storia evolutiva di un certo gruppo di organismi – una specie, ad esempio. In particolare, la regola afferma che tutti gli animali appartenenti a un philum – che hanno una struttura corporea simile – somigliano ai loro antenati comuni durante lo sviluppo embrionale. Esempi di phila (philum è una parola latina neutrale, che va al plurale con a) sono gli artropodi – mosche, vespe, cavallette e così via -, molluschi e i cordati. Quest’ultimo è un gruppo variegato, che comprende i vertebrati, ai quali appartengono tra gli altri gli uccelli, i pesci, i rettili e anche gli esseri umani. Per farla breve, la regola biogenetica afferma che quando siamo embrioni, siamo simili agli embrioni di uccelli e coccodrilli, durante una fase chiamata “filotipica“.

Questa regola deriva dall’osservazione che gli embrioni di certi animali sono straordinariamente simili tra loro; l’embrione umano, ad esempio, sviluppa una serie di scanalature a livello del collo, che quasi replicano la forma delle branchie! Alla fine del XIX secolo, gli scienziati incorporarono questa osservazione nella teoria dell’evoluzione. Charles Darwin, il primo teorico dell’Evoluzione, ipotizzò che l’embriogenesi fosse meno soggetta al cambiamento durante l’evoluzione della specie, visto che gli embrioni si sviluppano in un ambiente protetto – l’uovo o l’utero – senza interazioni con il mondo esterno. Perciò, la pressione evolutiva determinata da ambienti diversi ambienti può non aver intaccato la forma degli embrioni come influenza l’aspetto degli animali adulti. Un biologo tedesco, Haeckel, prese l’ipotesi molto seriamente e raccolse i disegni di centinaia di animali in fase di sviluppo embrionale. Pubblicò i disegni delle singole specie giustapposte, evidenziando così la somiglianza tra gli embrioni. Le prove pittoriche furono considerate una prova dell’ipotesi di Darwin e della teoria evoluzionistica in generale. “L’ontogenesi ricapitola la filogenesi”, esclamò Haeckel. E generazioni di studenti di medicina hanno udito la regola scivolare tra i discorsi su blastocisti, gastrulazione e altre fasi dai nomi difficili, amen.

Fino a pochi giorni fa non ero a conoscenza della storia complessa che si nasconde dietro all’affermazione apparentemente ingenua sulla similitudine tra gli embrioni. Infatti, Haeckel è una figura controversa: dopo la prima edizione della sua collezione di disegni, altri scienziati lo accusarono di aver diffuso rappresentazioni imprecise con la precisa intenzione di sottolineare similitudini altrimenti non evidenti. Anche se nei disegni sono presenti alcune inesattezze, è difficile capire se Haeckel abbia davvero voluto ingannare scienziati e lettori. All’epoca l’evoluzione era un’ipotesi controversa e molti scienziati avrebbero fatto carte false pur di screditare l’idea che scimpanzè siano i parenti più prossimi degli esseri umani. Tuttavia, Heackel ha un altro lato oscuro: era razzista. Egli applicò in modo non razionale la teoria evolutiva alle differenze tra gli esseri umani stessi, distinguendo tra razze superiori e inferiori; il suo punto di vista sull’argomento fu usato per giustificare le discriminazioni, sottomissioni e omicidi della follia nazista. Oggi sappiamo che le razze umane non esistono e che la pretesa di superiorità di alcuni gruppi non ha una base biologica. Anche se non era direttamente coinvolto nel regime nazista (il biologo morì nel 1919), l’ideologia di Haeckel contaminò la sua affidabilità di scienziato e le sue idee sono considerate completamente superate.

Tuttavia, la mia impressione è che l’unica cosa di cui la comunità scientifica si sia liberata è il nome di Heackel. Anche se il teorico dello stadio filotipico era un nazista, le sue osservazioni sugli embrioni sono state a lungo criticate ma non empiricamente confutate. Per questo capitolo salteremo direttamente alla fine del XX secolo. Nel luglio del 1997, il professor Micheal Richardson (che oggi ricopre la cattedra di zoologia evolutiva presso l’Università di Leiden, in Olanda) e il suo team pubblicarono l’articolo “Non c’è una fase embrionale altamente conservata nei vertebrati” sul giornale Anatomia e Embriologia. Nell’articolo, gli autori portano argomenti a sfavore dell’esistenza della fase filotipica, esibendo fotografie di embrioni reali, conservati in formalina, da confrontare con i famosi disegni. Due mesi più tardi, l’articolo rimbalzò sulla rivista Science (una delle riviste scientifiche più prestigiose) nella sezione Scienze News: la corrispondente Elizabeth Pennisi comunicò che l’antica frode era stata finalmente rivelata e la fase filotipica demistificata. Pennisi cita un commento di Richardson “Sembra alla fine ciò si sia rivelato come uno dei falsi più famosi della biologia” – anche se questa frase non è individuabile nell’articolo originale. In un successivo articolo di Richardson su Science, egli riporta che l’università a cui apparteneva aveva perseguito Haeckel per frode già nel nel XIX secolo; tuttavia, l’evento si è rivelato falso (Sander & Bender, Science, 1998) e l’anno seguente l’autore si è scusato per aver citato una fonte di seconda mano senza controllare la veridicità delle informazioni (Richardson, Science, 1998). Nella stessa lettera, egli esprime preoccupazioni in quanto, senza volerlo, ha contribuito ad alimentare un mito creazionista.

Se si cerca su Google l’articolo della Pennisi, la maggior parte dei risultati reindirizza a siti web e articoli creazionisti – la cui maggior parte non cita l’articolo originale di Richardson e dei suoi colleghi. Dato che gli embrioni di Haeckel erano stati considerati una prova dell’evoluzione, i creazionisti hanno fatto due più due e desunto che la falsificazione della fase filotipica è una prova contro l’origine evolutiva delle specie, scoperta da Darwin. L’articolo iniziale “Non c’è una fase embrionale altamente conservata nei vertebrati” (Richardson et al., 1997) diviene “Contrastando il revisionismo – parte 1: Ernst Haeckel, una frode dimostrata” (da creation.com/haeckel-fraud-proven), passando per “Gli embrioni di Haeckel: la frode riscoperta” (Pennisi, 1997).

La scienza è ironica: un’osservazione obiettiva innesca una reazione a catena che alla fine fomenta una nota posizione antiscientifica. Nella mia esperienza, il fraintendimento delle notizie scientifiche è comune e spesso dovuto a una mancanza di capacità di lettura dei fatti della scienza ma anche pigrizia. Il grande pubblico ritiene che le notizie scientifiche siano così puntuali che la lettura del titolo sia sufficiente per ottenere il succo. L’articolo comparso su Anatomia e Embriologia ha un titolo complicato ed è lungo 16 pagine, quello su Science ha un titolo d’effetto ed è lungo una pagina; i titoli dei numerosi post su siti creazionisti vanno chiaramente al punto e ci sono lunghezze per tutti i gusti – dai bibbbiofili analitici ai lettori di Bibbie della buonanotte. Ma se si leggesse semplicemente l’articolo originale (“Non esiste stadio embrionale altamente conservato nei vertebrati”), sarebbe chiaro che non confuta l’evoluzione e non tratta gli embrioni di Haeckel e la fase filotipica come una frode, ma ha piuttosto una scoperta scientifica che ha avuto il merito di stimolare la discussione.

Il primo concetto che incontriamo nell’articolo è che il periodo filotipico non è nemmeno precisamente definito. Haeckel credeva che si verificasse durante la fase intermedia dello sviluppo embrionale, quando si stabilisce il piano corporeo di base e quindi gli animali che appartengono allo stesso philum condividono un numero maggiore di caratteristiche morfologiche. Gli autori hanno confrontato tra loro e con i disegni di Haeckel una serie di fotografie di embrioni conservati allo stadio intermedio, in particolare nella fase tailbud – quando la parte anteriore e posteriore dell’embrione si differenziano. Gli autori riferiscono che gli embrioni esaminati hanno alcune somiglianze: il loro corpo è organizzato come una catena di cubetti – chiamati somiti -, le cellule neurali sono organizzate in una struttura tubolare e gli embrioni presentano una serie di tasche simmetricamente sotto al mento – le tasche faringee. Tuttavia, le differenze sono considerevoli: numero diverso di somiti, tasso di crescita dimensione di tutto l’embrione differenti, tempi diversi di sviluppo delle caratteristiche del corpo sopra menzionate. La conclusione di tale osservazione è che gli animali che appartengono allo stesso phylum non sono particolarmente simili durante lo sviluppo embrionale intermedio. Darwin ipotizzava una fase meno differenziata in base alla nozione che l’ambiente esterno non influenza gli embrioni. L’osservazione di Richardson può essere considerata come una prova che gli stessi processi che influenzano l’assetto postnatale influiscono anche sull’embrenogenesi. Ciò significa che l’evoluzione è importante per l’embriogenesi, e sicuramente non è una frode.

P.s.: Il lavoro di Richardson e dei suoi colleghi è stato criticato in quanto gli embrioni da loro fotografati conserverebbero alcune strutture (come il sacco vitellino) che non permetterebbero un reale confronto e quindi una confutazione credibile delle rappresentazioni di Haekel, dai quali questi annessi erano stati volutamente rimossi. la storia dello stadio filotipico probabilmente non finisce qui!

 

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100 hundred years of data about journalism awards winners — 11 April 2017

100 hundred years of data about journalism awards winners

In the last 100 years, white caucasian men have told stories of war – but things are slowly changing, the Editors at Columbia Journalism Review say.

http://www.cjr.org/analysis/100_years_of_data.php


100 anni di dati sui vincitori di premi giornalistici.

Negli ultimi 100 anni, uomini bianchi caucasiti hanno soprattutto raccontato storie di guerra – ma le cose stanno lentamente cambiando, secondo gli editori della Columbia Journalism Review.

by Robin Davey https://cdn.cjr.org/wp-content/uploads/2016/12/100years-hero.png
Temple Grandin on the kinds of minds science desperately needs — 7 April 2017
The ghost in the shell — 5 April 2017

The ghost in the shell

[Scorri in basso per la versione italiana]

The ghost in the film is a beautiful woman with deadly skills. Scarlett Johansson plays an intelligent, sensitive, half-human and half-machine soldier, that some of us may have known from a series of cartoons and manga.

I did not watch the film yet but the 1995 cartoon version, and I recall the young protagonist diving in deep waters and losing herself; when she emerges, her voice is different, but only for the duration of a sentence. As in her past, her whole body is destroyed except the head, that is installed on another body afterwards. She talks differently again, but only for a while. Apparently, she is not only a shell; she has a ghost – that is unique and more resistant than her cyborg body.

The title of the film comes from the expression “ghost in the machine” of the 1949 book “The concept of Mind”, by philosopher Gilbert Ryle. With this expression, Ryle criticizes the almost 400-years old idea that mind and body – respectively, the ghost and the machine – are separable. In the second half of 1600, the French philosopher and mathematician René Descartes hypothesized that mind and body are two different entities. Descartes observed that “having a mind” and “thinking” are prerogatives of existence, while body is relegated to perception – in certain cases, illusion or dream.

Two means of existence, mind and body, ghost and machine, in the same living being: from this concept comes the term “dualism”. The dual and indiscernible nature of human beings posed a problem to Descartes: is there a physical place where mind and physicality merge? Descartes’ answer sounds odd – to him, the two entities, in form of fluids, mix in the pituitary gland, a small organ at the bottom of the human brain – like wine does with water.

Ryle calls dualism “a myth” and “a dogma” that everybody accepts without any further questioning; he claims that mental and physical reality may not be reduced to the same status – a substantial one; how could be the mind – that corresponds to humans’ capacities and motives – be made of a substance, like our physical dimension?

We now know that the pituitary gland serves other functions and that mind may not be reduced to “a thing”, even though we still do not know what it is. The question is addressed by modern philosophy and science, in particular, psychology and neuroscience. Besides, the matter of overtaking dualism has significantly influenced the way scientists look at the subject. One of the consequences of the concept that mind is not an individual substance is that science studies it in relation to the machine, the body and, specifically, the brain. But, what is mind then?

Usually, scientists are interested in what is observable; you may build a very nice definition of mind (like the one of a liquid), but it is a waste of time if it does not have a confirmation in the natural world! When an exact definition is not directly observable, scientists build a model and test it to see if fits the available observations (the same did Watson and Crick to discover the structure of DNA!).

Computational psychologists considered that thinking is similar to inventing a new tool; the human seeks information, for instance a discrete series of elements, manipulate it and obtain an outcome; therefore, psychologists hypothesized that minds work similarly to a computer, by virtue of a software and a hardware. A software is a program: a series of rules that process information in a predetermined way. A program may function or not: in the latter case, the desired outcome will not succeed. The hardware is the physical body of the computer, the assembly of green, silver and gold components whose properties allow the program to run. To this view, humans are “information processing devices” and the functionality of software and hardware can be tested through experiments.

This vision has been criticized because a program needs formally exact instructions. How does the mind know that the instructions are right? A problem of the computational approach is the need to establish that mind is “intelligent” without any further proof (what is called “an assumption”). Research has asked then what is that guides mental programs, also called “cognitive functions”.

Apart from hardware and software, there may be another level, the algorithm. The difference between algorithm and software is subtle: a program is a list of instructions and algorithm is a list of steps; a program is about “what to do”; and algorithm is about “how to do it”.

“At the computational level of analysis, one specifies what cognitive function is being computed. At the algorithmic level, one describes how the function is being computed, the algorithm used to compute it.” (McLaughlin, 2004)

And here we come to biology. Brains are mainly made by cells called neurons. Neurons activity is mainly spontaneous and organized; there are myriads of neurons and possible networks. Neurons become active is relation to the cognitive function in use; myriads of cells are organized in networks.

Neural networks may hypothetically determines how the program solves the problems. In fact, the networks form according to certain rules: one of those is competition. At the cellular level, the more a cell is stimulated, the more it becomes active; by the same process, a connection between cells (called synapses) becomes more active and therefore win the competition with an alternative connection; eventually, a whole network may become preeminent on others and its electrical signature will be associated with a certain function. It is a plausible way the brain may use competition to select “the way” – the algorithm – that allows a certain program or function. The process of differential stimulation of cells, synapses and networks partly depends on the input – experience or the same mental activity. In other words, the process of competition involves “learning”, that does not sound theoretical after all.

References:

Gilbert Ryle and “The mind and the machine”

McLaughlin, B. P. (2004). Computationalism, connectionism, and the philosophy of mind (pp. 135-152). Malden: Blackwell.

 


 

Il “fantasma” (traduzione letterale di “ghost”, che in questo contesto andrebbe tradotto “anima” o “spirito”) del film è una bellissima donna dalle abilità mortali. Scarlett Johansson interpreta un’intelligente, sensibile soldato metà umana e metà macchina, che alcuni di noi possono avere conosciuto da una serie di cartoni animati e manga.

Non ancora ho guardato  il film ma soltanto la versione animata del 1995, della quale ricordo una scena nella quale la giovane protagonista si immerge in acque profonde e perde la cognizione di se stessa; quando riemerge, la sua voce è diversa, ma solo per la durata di una frase. Come le è già accaduto in passato, il suo corpo viene distrutto, tranne la testa, che viene installata su un altro corpo. Parla di nuovo in modo diverso, ma solo per un po’. A quanto pare, non è soltanto un guscio; ha un’anima – che è unica e più resistente del suo corpo cyborg.

Il titolo del film deriva dall’espressione “fantasma-spirito nella macchina”, che compare nel libro del 1949 “Il concetto di mente”, del filosofo Gilbert Ryle. Con questa espressione, Ryle critica l’idea, vecchia ormai di quasi 400 anni, che la mente e il corpo -, rispettivamente, lo spirito e la macchina – siano separabili. Nella seconda metà del 1600, il filosofo e matematico francese René Descartes ipotizzò che mente e corpo siano due entità diverse. Cartesio osservò che “avere una mente” e “pensare” sono prerogative dell’esistenza, mentre il corpo è relegato alla percezione – in alcuni casi, all’illusione o al sogno.

Due essenze, mente e corpo, spirito e macchina, nello stesso essere vivente: da questo concetto deriva il termine “dualismo”. La natura duale e allo stesso tempo indistinguibile degli esseri umani pose un problema a Descartes: c’è un luogo fisico dove mente e fisicità si fondono? La risposta di Descartes suona un po’ strana – secondo lui, le due entità, in forma di fluidi, si sarebbero mescolate, come il vino lo fa con l’acqua, a livello della ghiandola pituitaria, un organello nella parte inferiore del cervello umano.

Ryle chiama il dualismo “mito” e “dogma”, che nel tempo è stato accettato senza obbiettare; sostiene che la realtà fisica e mentale non possono essere ridotte al medesimo stato – quello di sostanza; come potrebbe essere che la mente – le capacità e le motivazioni degli esseri umani – sia fatta di sostanza, come la nostra dimensione fisica?

Ora sappiamo che la ghiandola pituitaria ha altre funzioni e che la mente non può essere ridotta a “una cosa”, anche se ancora non sappiamo di cosa si tratta. Il mistero viene ancora discusso dalla filosofia moderna e dalla scienza, in particolare, dalla psicologia e dalle neuroscienze. La questione del sorpassato dualismo ha notevolmente influenzato il modo in cui gli scienziati affrontano la questione. Per esempio, il fatto che la mente non possa essere considerata una sostanza a se stante ha spinto gli scienziati a studiarla in relazione alla macchina, il corpo e, in particolare, al cervello. Ma che cosa è la mente, allora?

Di solito, gli scienziati sono interessati a ciò che è osservabile; si può costruire una bella definizione di mente (come quella di un liquido), ma è una perdita di tempo, se si non dispone di una conferma nel mondo naturale! Quando una definizione esatta non è derivabile dall’osservazione, gli scienziati si ingegnano per costruire un modello e provare a vedere se si adatta alle osservazioni disponibili (lo stesso hanno fatto Watson e Crick per scoprire la struttura del DNA!).

Gli psicologi computazionali hanno considerato che il processo del pensiero è simile a quando ci inventiamo un nuovo strumento; esploriamo, cerchiamo informazioni, sotto forma di una serie discreta di elementi, li manipoliamo e ne otteniamo un risultato. Pertanto, gli psicologi hanno ipotizzato che la mente funzioni in modo simile a un computer, in virtù di un software e di un hardware. Un software è un programma: una serie di regole che elaborano le informazioni in modo predeterminato. Un programma può funzionare o meno: in quest’ultimo caso, non otterremo il risultato desiderato. L’hardware è il corpo fisico del computer, l’assemblaggio di componenti le cui proprietà consentono l’esecuzione del programma. Secondo questa visione, gli esseri umani sono “dispositivi di elaborazione delle informazioni” e la funzionalità del software e dell’hardware possono essere testate attraverso esperimenti.

Questa visione ha ricevuto delle critiche perché un programma per funzionare ha bisogno di istruzioni formalmente esatte. Come fa la mente a sapere che le istruzioni sono corrette? Un problema dell’approccio computazionale è la necessità di stabilire che la mente è “intelligente” e sforna regole formalmente corrette, senza alcuna ulteriore prova (si tratta di quello che viene chiamato “un assunzione”). La ricerca si è dunque chiesta che cosa sia che guida i programmi mentali, detti anche “funzioni cognitive”.

A parte hardware e software, è stato proposto un altro livello, l’algoritmo. La differenza tra software e algoritmo è sottile: un programma è un elenco di istruzioni e l’algoritmo è una serie di passi; lo studio del programma riguarda il “cosa fare”; lo studio dell’algoritmo si rivolge a “come farlo”.

“Al livello dell’analisi computazionale, si specifica quale funzione cognitiva viene computata. A livello algoritmico, si descrive come la funzione viene calcolata, cioè l’algoritmo utilizzato per calcolarla.”(McLaughlin, 2004)

E qui arriviamo alla biologia. Il cervello è formato principalmente da cellule chiamate neuroni; ci sono miriadi di neuroni che si connettono a formare numerosissime reti. L’attività dei neuroni è prevalentemente spontanea e organizzata ed è relazione alla funzione cognitiva in uso.

Le reti neurali possono determinare il modo in cui il programma risolve i problemi. Infatti, le reti si formano secondo certe regole: una di queste è la competizione. A livello cellulare, più una cellula viene stimolata, più diventa attiva; con lo stesso processo, una connessione tra cellule (detta sinapsi) diventa più forte se le cellule coinvolte sono più attive, vincendo la competizione con una connessione alternativa; infine, un’intera rete può sopprimere le altre e la sua impronta elettrica si assocerà a una determinata funzione. Questo processo è una spiegazione plausibile di come il cervello utilizza la competizione per selezionare il “come” – l’algoritmo – che consente a un determinato programma o funzione di entrare in gioco. Il processo di stimolazione differenziale di cellule, sinapsi e reti in parte dipende dall’input – si tratti dell’esperienza proveniente dal mondo esterno o della stessa attività mentale. In altre parole, il processo di competizione si rivela come un processo di “apprendimento”, che non suona troppo teorico, dopo tutto.

Riferimenti:

Gilbert Ryle and “The mind and the machine”

McLaughlin, B. P. (2004). Computationalism, connectionism, and the philosophy of mind (pp. 135-152). Malden: Blackwell.