È sufficiente indossare un visore, muovere le braccia, ruotare i polsi e accettare per qualche istante una situazione piuttosto strana: al posto degli arti superiori appaiono due grandi ali di piume. Inizialmente sembrano un gioco, una fantasia di un videogioco ben realizzato. Poi accade qualcosa di più affascinante. Dopo alcuni giorni di addestramento in realtà virtuale, il cervello inizia a reagire a quelle ali in modo diverso, più simile a come risponde alle braccia reali. Questo è quanto riportato in uno studio pubblicato su Cell Reports, in cui 25 partecipanti hanno seguito un programma di volo virtuale ideato da ricercatori della Peking University e della Beijing Normal University.
L’esperimento scaturisce da un’idea quasi infantile, nel senso più positivo del termine: cercare di comprendere cosa accadrebbe se una persona potesse volare senza aereo, senza motore, senza alcuna protesi reale attaccata al corpo. Yanchao Bi, neuroscienziata cognitiva della Peking University, ne aveva discusso con Kunlin Wei, che dirige il Motor Control Lab dello stesso ateneo. Da quel momento, il progetto ha preso forma grazie anche al contributo di Yiyang Cai e Ziyi Xiong: creare un programma di addestramento in realtà virtuale in cui le braccia umane venissero sostituite da ali e osservare se il cervello fosse disposto, almeno in parte, a considerarle seriamente.
Il corpo riflesso nello specchio
I partecipanti indossavano visori VR e sensori di movimento. Davanti a loro, in uno specchio virtuale, appariva un corpo con grandi ali al posto delle braccia. Ogni movimento reale degli arti superiori veniva tradotto in tempo reale nel battito delle ali: braccia che si aprono, polsi che ruotano, piume digitali che reagiscono. Una piccola messinscena tecnologica, certo, ma costruita con regole abbastanza precise da costringere il corpo a imparare qualcosa.
L’addestramento si è svolto in quattro sessioni distribuite su sette giorni. Ogni incontro prevedeva una breve fase di familiarizzazione e circa 25 minuti di esercizi di volo: deviare palline in arrivo, mantenere l’altitudine, attraversare anelli sospesi nell’ambiente virtuale. Il software includeva anche un modello aerodinamico semplificato. Il battito verso il basso generava portanza, mentre quello verso l’alto produceva resistenza. Per salire, i partecipanti dovevano estendere le ali nella fase discendente e contrarle durante la risalita. Una sorta di corso accelerato da uccello, con meno poesia e molta più fMRI.
I risultati comportamentali sono emersi rapidamente. Nei compiti di navigazione attraverso gli anelli, il punteggio medio è aumentato dal 44,8% al 75,2%. Anche la sensazione soggettiva di controllo sulle ali è cresciuta. Alcuni volontari sono riusciti a “volare” quasi immediatamente, mentre altri hanno necessitato di tre o quattro sessioni, ma il miglioramento è stato evidente lungo tutto il percorso. La parte più interessante, però, si trovava all’interno della testa, letteralmente.
Le ali nella mappa cerebrale
BlurryBay
Prima e dopo l’addestramento, i ricercatori hanno sottoposto i partecipanti a scansioni cerebrali mentre osservavano immagini diverse: ali, arti umani, parti del corpo animale, oggetti. L’attenzione si è focalizzata sulla corteccia occipitotemporale, una regione coinvolta nel riconoscimento visivo di corpi, arti e sagome umane. Dopo una settimana di volo virtuale, questa area rispondeva con maggiore intensità alle immagini di ali. Soprattutto, nella parte destra del cervello, i pattern neurali associati alle ali risultavano più simili a quelli legati agli arti superiori.
Tradotto senza farlo diventare fantascienza: il cervello sembrava aver spostato le ali un po’ più vicino al territorio del corpo. Le considerava meno come oggetti esterni e più come possibili strumenti di azione. La parola chiave, qui, è “possibili”. Lo studio suggerisce che l’esperienza motoria in realtà virtuale possa modificare il modo in cui il cervello interpreta parti corporee artificiali, anche quando quelle parti non appartengono alla storia evolutiva umana. Nessuno ha sviluppato una nuova anatomia, nessuno è uscito dal laboratorio con l’istinto di planare dal balcone. È meglio specificarlo, considerando i tempi.
Il dato diventa ancora più interessante perché il cambiamento si è osservato anche davanti a immagini di ali di uccello mai controllate durante il training. I partecipanti, dopo aver utilizzato le ali virtuali, sembravano riconoscere anche altre ali come potenziali “effettori”, cioè parti capaci di interagire con il mondo, un po’ come mani, braccia o gambe. Non solo decorazioni piumate, insomma. Qualcosa che può agire.
Le scansioni hanno mostrato anche una comunicazione più intensa tra la corteccia occipitotemporale destra e alcune aree frontoparietali, zone coinvolte nella pianificazione del movimento e nell’integrazione dei segnali corporei. Questo aumento di connessione si manifestava quando i partecipanti osservavano ali, mentre non emergeva allo stesso modo davanti ad altre categorie di immagini. È un dettaglio tecnico, ma significativo: l’esperienza virtuale sembra aver collegato la visione delle ali a circuiti più legati all’azione.
Il cervello rimane cauto
La prudenza degli autori è fondamentale. Le ali non sono diventate arti reali nella rappresentazione cerebrale dei partecipanti. Dopo l’addestramento, i pattern neurali associati alle ali mantenevano ancora somiglianze con quelli attivati da strumenti o code animali. Il cervello, insomma, non ha spalancato la porta dicendo “prego, accomodatevi”. Ha socchiuso l’uscio. E già questo è sufficiente a rendere lo studio notevole.
La plasticità cerebrale è proprio questo margine di adattamento: la capacità del sistema nervoso di riorganizzarsi in base all’esperienza, all’apprendimento, all’uso ripetuto di un gesto o di uno strumento. Qui l’esperienza era impossibile nel mondo fisico, ma coerente nel mondo virtuale. Il corpo percepiva ali dove si aspettava braccia, le muoveva con un rapporto abbastanza stabile tra gesto e conseguenza, imparava a utilizzarle per raggiungere un obiettivo. Alla lunga, quella coerenza ha lasciato un segno.
Il tema va oltre la mera curiosità da laboratorio. La realtà virtuale può creare corpi che l’evoluzione umana non ha mai previsto e consentire al cervello di abitarli per un certo periodo. Questo può aiutare a comprendere come integriamo avatar, mani di gomma, protesi, arti robotici, sensi artificiali e altre estensioni del corpo. Se il cervello riesce a trattare due ali digitali come qualcosa di parzialmente simile a un arto, allora vale la pena interrogarsi su quanto possa adattarsi a dispositivi progettati per assistere persone con amputazioni, deficit sensoriali o nuove forme di interazione uomo-macchina.
Lo studio coinvolge 25 persone, un training breve, un ambiente controllato e un compito molto specifico. Non autorizza voli pindarici su esseri umani pronti a fondersi con qualsiasi avatar. Tuttavia, dimostra una cosa concreta: l’immagine del corpo, quella mappa silenziosa che ci fa percepire dove finiamo noi e dove inizia il resto, è più malleabile di quanto sembri.
In futuro, probabilmente trascorreremo più tempo all’interno di ambienti immersivi, per lavoro, svago, riabilitazione, formazione, e forse anche per terapie ancora da definire con precisione. A quel punto, la domanda non sarà soltanto quanto la realtà virtuale sembri realistica, quanto costi un visore o quanto sia fluida la grafica. La questione più scomoda riguarderà ciò che il cervello apprende mentre noi pensiamo di divertirci. Finora 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