Visualizzare la percezione attraverso un paradigma a ciclo chiuso
Lo studio di come gli esseri umani percepiscono il mondo si divide in due schieramenti. Quello della percezione ad anello aperto (OLP, Open-Loop Perception), si ritiene che la percezione derivi dalle rappresentazioni interne innescate da stimoli esterni. L’altra fazione si concentra su un paradigma di percezione a ciclo chiuso (CLP, Closed-Loop Perception), secondo cui la percezione nasce dall’interazione e dalla convergenza continua tra il cervello/corpo e l’ambiente. Ma qual è la verità? A questa difficile domanda si è proposto di rispondere il progetto HOWPER, finanziato dall’UE. «Chiarendo se la percezione opera in modo aperto o chiuso, intendiamo fornire una guida cruciale per la progettazione di esperimenti e l’interpretazione di dati empirici per le neuroscienze, la psicologia e le scienze cognitive», afferma Ehud Ahissar(si apre in una nuova finestra), professore di scienze cerebrali presso il Weizmann Institute of Science(si apre in una nuova finestra), partner coordinatore del progetto. Il progetto ha ricevuto il supporto del Consiglio europeo della ricerca(si apre in una nuova finestra).
Sostegno al paradigma del ciclo chiuso
Integrando teoria, sperimentazione e sintesi e riunendo ricercatori di campi diversi come le neuroscienze, le scienze cognitive, la robotica e la modellazione informatica, il progetto si proponeva di fornire una comprensione unificata della percezione, che fosse in linea con i dati osservati e il comportamento modellato. È emerso che la percezione nei mammiferi funziona come un processo ad anello chiuso, coerente con la CLP. Questa scoperta, che è stata convalidata empiricamente nella visione e nel tatto umani, nonché nel tatto dei roditori, segna un importante allontanamento dai tradizionali modelli di percezione ad anello aperto. «Fornendo un forte supporto empirico e teorico al paradigma del ciclo chiuso, il progetto ha rimodellato le conoscenze fondamentali delle neuroscienze e delle scienze cognitive», spiega Ahissar.
Un principio organizzativo universale della percezione
Un altro risultato chiave del progetto è stata l’introduzione della dualità cervello-cervello e cervello-mondo. «Questo nuovo quadro teorico estende l’approccio CLP a una teoria più ampia della struttura cognitiva, distinguendo e integrando i circuiti percettivi sociali e sensoriali», osserva Ahissar. I ricercatori hanno anche trovato prove del fatto che i meccanismi ad anello chiuso non si limitano all’elaborazione corticale, ma sono attuati anche nei circuiti sensomotori del mesencefalo e nei circuiti sensomotori più fondamentali del tronco encefalico. Questi risultati suggeriscono che il CLP potrebbe essere un principio organizzativo universale della percezione nei mammiferi.
Dalla percezione ai sistemi artificiali
Sebbene questi risultati rappresentino un progresso rivoluzionario nella comprensione della percezione, il progetto non si è fermato qui. L’équipe di ricerca ha anche esaminato come queste scoperte potrebbero essere utilizzate per la progettazione di sistemi artificiali in grado di imitare o simulare processi percettivi simili a quelli umani. Uno di questi sistemi artificiali ha migliorato l’accuratezza percettiva attraverso interazioni attive, fornendo una prova di concetto per l’applicazione dei principi CLP nell’intelligenza artificiale e nella robotica. Secondo Ahissar, questa linea di lavoro potrebbe migliorare le tecnologie assistive per le persone con disabilità sensoriali. «Se comprendiamo come la percezione possa essere costruita o integrata attivamente, possiamo sviluppare mezzi più efficaci per trasmettere le informazioni sensoriali mancanti, migliorando l’accessibilità e la qualità della vita», aggiunge.
Una teoria cognitiva unificante
Dall’accertamento sperimentale della natura a circuito chiuso della percezione dei mammiferi allo sviluppo di percepitori artificiali e alla formulazione di una teoria cognitiva unificante, il progetto ha portato a scoperte sia teoriche che pratiche. «Offrendo una soluzione decisiva all’annoso dibattito tra modelli di percezione ad anello aperto e chiuso e gettando le basi per applicazioni trasformative, HOWPER ha fatto progredire le conoscenze scientifiche e aperto nuove strade per le tecnologie assistive e l’intelligenza artificiale», conclude Ahissar. Il gruppo di ricerca è ora al lavoro per tradurre le numerose intuizioni del progetto in applicazioni concrete in diversi settori.