Le differenze tra uomo e animali

Flavio Keller

Laboratorio di Neuroscienze dello Sviluppo

Università “Campus Bio-Medico” di Roma

Urio, 18/08/04

Temi interessanti per l’analisi del problema mente-corpo

• L’analisi dell’origine delle differenze strutturali tra uomo e animali.

• Le differenze della percezione nell’uomo e negli animali.

• Le basi biologiche del linguaggio umano.• Le basi biologiche dell’intelligenza sociale e delle

sue alterazioni: il caso dell’autismo.• In fenomeni percettivi, particolarmente la

percezione del sé.• L’analisi del movimento volontario.

Nella corteccia somatosensoriale e somatomotoria umana osserviamo una rappresentazione estesa

della mano e delle singole dita

In sintesi

Nell’homo sapiens si osserva un grande sviluppo delle aree associative (aree non direttamente coinvolte nell’elaborazione dei dati provenienti dagli organi di senso e nell’invio dei comandi motori), particolarmente dei lobi frontali.

Nella corteccia sensori-motoria umana si osserva una forte espansione delle aree dedicate alla mano, alle labbra ed alla lingua: nell’essere umano queste strutture, oltre alla funzione nella nutrizione, nella presa fine di oggetti ecc. (in comune con gli animali) assumono una nuova funzione: quella dell’articolazione della voce necessaria per lo sviluppo del linguaggio, rispettivamente quella di strumento per la costruzione di strumenti.

Il caso di Phineas B. Gage

Le basi genetiche delle differenze strutturali tra uomo e animali (1)

• Le differenze tra il genoma umano e quello delle scimmie antropomorfe è stato calcolato essere solo dell’1-2%.

• Allo stato attuale sono stati identificati solo alcuni geni specifici per homo sapiens o per la linea evolutiva ominoide.

• E’ stato recentemente identificato un gene specifico per la linea evolutiva degli ominidi, che si trova nell’uomo e nelle scimmie antropomorfe: Tre2, comparso 21-33 milioni di anni fa; si tratta di un oncogene!

• Tre2 è espresso principalmente nei testicoli e potrebbe avere causato l’insorgere di una barriera riproduttiva che ha portato alla separazione della linea evolutiva degli ominidi da quella degli altri mammiferi.

Le basi genetiche delle differenze strutturali tra uomo e animali (2)

• Tuttavia, la maggior parte delle differenze strutturali tra uomo e animali sono dovute a piccole differenze di espressione spazio-temporale degli stessi geni.

• Non esiste il “gene della mano umana”, il “gene della lingua umana”, il gene del “planum temporale”...

Le basi genetiche delle differenze strutturali tra uomo e animali (3)

• I geni possono essere paragonati ai colori di una tavolozza, che possono essere combinati in differenti modi.

• Come nei sistemi complessi dinamici, che si evolvono nel tempo, piccole differenze (“condizioni iniziali) vengono amplificate nel corso dello sviluppo del sistema, così che il risultato finale è molto differente (effetto “crinale”).

Le basi genetiche delle differenze strutturali tra uomo e animali (4)

Temi interessanti per l’analisi del problema mente-corpo

• L’analisi dell’origine delle differenze strutturali tra uomo e animali.

• Le differenze della percezione nell’uomo e negli animali.

• Le basi biologiche del linguaggio umano.• Le basi biologiche dell’intelligenza sociale e delle

sue alterazioni: il caso dell’autismo.• In fenomeni percettivi, particolarmente la

percezione del sé.• L’analisi del movimento volontario.

Rete neurale prima dell’apprendimento

Rete neurale dopo 1000 cicli di apprendimento

In sintesi

• Gli oggetti vengono percepiti immediatamente come un tutto.

• La percezione (visiva, acustica,…) avviene in modo categoriale (classificazione). Ciò è dimostrato, tra l’altro, dalle illusioni ottiche.

• E ciò malgrado il sistema visivo ci fornisce un’immagine del mondo “priva di etichette”.

• Percezione come “incorporazione” del significato nella pura sensazione (“pensiero concreto”).

• Non vi è dubbio che gli animali sono in grado di riconoscere e classificare oggetti che non hanno mai visto prima in modo generale.

• La sintesi dell’ordine percettivo avviene associando un significato alla forma percepita; nel caso dell’animale questo significato è tendenzialmente univoco e limitato a ciò che è utile all’animale (reperimento del cibo, difesa del territorio, riproduzione…); il cane del sig. Rossi è perfettamente in grado di distinguere il padrone dal cavallo del padrone, ma non sa che il padrone è un uomo ed il cavallo un equino.

• Nel caso dell’uomo il significato di un oggetto è pressoché illimitato ed illumina su ciò che è l’oggetto in sé ; in certi casi il legame con l’oggetto è puramente simbolico o metaforico, in questo caso è necessaria la comprensione del contesto, della storia, per coglierne il significato (cfr. testi poetici).

• Nel caso dell’uomo lo stesso oggetto può esse contemporaneamente ”visto” in mille modi diversi.

In sintesi (2)

• Il riconoscimento visivo degli oggetti avviene per mezzo della sintesi di mappe di attività neuronale, che esprimono diverse caratteristiche elementari dell’oggetto, comuni ad oggetti appartenenti a varie categorie. Queste mappe sono distribuite nelle aree visive primarie e nelle aree visive di tipo associativo.

• Ciò spiega perché vi sono possono essere perdite selettive della capacità di riconoscere categorie di oggetti (es. oggetti inanimati ma non oggetti animati, oppure figure geometriche rotonde ma non figure con angoli, ecc.).

In sintesi (3)

• Alcuni aspetti della categorizzazione e del riconosci-mento degli oggetti da parte del sistema visivo possono essere simulati per mezzo di reti neurali artificiali.

• “Vediamo oggi come molte operazioni che sembrano di indole spiccatamente spirituale possono essere eseguite ugualmente, anzi molto meglio, da strumenti essi stessi non spirituali, per esempio da computers [...] Orbene lo sviluppo della cibernetica, dell’informatica ecc. aiuta oggi lo spirito a riconoscere ciò che gli è assolutamente proprio, ciò che nessun approccio, quanto si voglia sofisticato, sarà mai in grado di imitare: il computer coopera alla liberazione del soggetto, l’aiuta a trovarsi” (J. De Finance, I fondamenti metafisici della libertà, in “Per la filosofia” 2 (1985) 2-9).

In sintesi (4)

Temi interessanti per l’analisi del problema mente-corpo

• L’analisi dell’origine delle differenze strutturali tra uomo e animali.

• Le differenze della percezione nell’uomo e negli animali.

• Le basi biologiche del linguaggio umano.• Le basi biologiche dell’intelligenza sociale e delle

sue alterazioni: il caso dell’autismo.• In fenomeni percettivi, particolarmente la

percezione del sé.• L’analisi del movimento volontario.

Che cosa fa sì che l’essere umano sia l’unico essere che parla?

• Confronto strutturale tra uomo e animali (apparato fonatorio, aree cerebrali dedicate al linguaggio)

• Approccio clinico: analisi delle caratteristiche linguaggio dei segni nei sordomuti

• Approccio genetico: differenza nella struttura ed espressioni di geni; identificazione di geni che sono alla base di disturbi ereditari del linguaggio.

Nella corteccia somatosensoriale e somatomotoria umana osserviamo una rappresentazione estesa

della mano e delle singole dita

• FOXP2 è il primo gene conosciuto svolgere un ruolo essenziale nello sviluppo del linguaggio.

• Si tratta di un gene fortemente conservato nei primati (solo 0,87% divergenza nella sequenza primaria tra scimpanzé e uomo)

• Mutazioni di questo gene nell’essere umano impediscono uno sviluppo normale del linguaggio (famiglia KE): a) aspetti espressivi = capacità di effettuare movimenti orofaciali fini necessari per il linguaggio umano; b) aspetti recettivi; c) aspetti grammaticali

Le basi genetiche del linguaggio

La famiglia KE

• Anche se FOXP2 ha favorito lo sviluppo del linguaggio nella linea evolutiva che ha portato all’uomo, non si può definirlo un “gene del linguaggio”

• FOXP2 è espresso in altri mammiferi oltre all’uomo; nell’uomo è avvenuta la sostituzione di un singolo residuo di arginina con un residuo di serina (possibilità di regolazione post-traduzionale da parte di proteine chinasi).

La lezione di FOXP2 (1)

• FOXP2 è un gene fortemente conservato nei primati (solo 0,87% divergenza nella sequenza primaria tra scimpanzé e uomo).

• Anche se FOXP2 ha favorito lo sviluppo del linguaggio nella linea evolutiva che ha portato all’uomo, non può essere definito un “gene del linguaggio”.

• FOXP2 è attivo in altri mammiferi oltre all’uomo.• Ipotesi: gene essenziale per lo sviluppo di circuiti motori

(corteccia cerebrale, gangli della base, oliva inf., cervelletto) necessari per il sequenziamento temporale dei movimenti orofaciali necessari per l’articolazione del linguaggio.

La lezione di FoxP2 (2)

La lezione di FoxP2 (3)• Sulla base dell’elevata omologia di sequenza nei

mammiferi nessuno avrebbe sospettato che FoxP2 fosse un gene importante per lo sviluppo del linguaggio.

• FoxP2 è un esempio di come la stessa mutazione può portare a fenotipi molto differenti a seconda della specie e dell’area cerebrale nella quale è espressa.

• E’ necessario prendere in considerazione altri punti di vista, oltre a quello strettamente genetico, per capire la funzione di un gene ed il suo ruolo in una patologia.

Alcuni brani della Internet-chat di Koko (lunedì 25 aprile 1988)

Q: Koko are you going to have a baby in the future?Koko signs: PinkPatterson explains: We had earlier discussion

about colors todayQ: Do you like to chat with people?

Koko signs: Fine nipplePatterson explains: Nipple rhymes with people, she doesn’t sign people she was trying to do a “sounds

like…”Q: Koko, do you feel love from the humans who have raised you?

Koko signs: Lips, apple give mePatterson explains: People give her her favorite foods

Caratteristiche del linguaggio dei segni

• Non si tratta di una serie di pantomime convenzionali e universalmente comprese.

• Così come vi sono numerosi linguaggi parlati, vi sono numerosi differenti linguaggi dei segni (francese, italiano, inglese...)

• Il LS comprende tutte le dimensioni astratte ed i differenti livelli di organizzazione che si trovano nel linguaggio parlato (fonologia, morfologia, sintassi, semantica)

• Il LS è radicato nelle stesse strutture cerebrali (emisfero sinistro, aree prefrontali, aree temporali) implicate nel linguaggio parlato.

Il caso di Genie: un moderno caso di enfant sauvage

In sintesi• L’uso simbolico di oggetti e segni per comunicare non è

esclusivo dell’essere umano, si trova anche negli animali.• Per contro, le regole complesse della grammatica e della sintassi

sembrano essere accessibili solo all’uomo. La sintassi è il principale veicolo di senso del discorso: cfr. la differerenza tra “bambino mangia mela” e “mela mangia bambino”, che un bambino di 3 anni coglie immediatamente, indipendentemente dall’esperienza.

• L’essere umano è l’unico essere in grado di conoscere il proprio passato pur non avendolo mai sperimentato direttamente (quindi è l’unico essere in grado di scrivere la propria Storia!!).

• Anche se gli animali fossero in grado di parlare, non avrebbero molto da dire… (Nietzsche: “Non ricordo quello che volevo dirti, non ricordo quello che volevo dirti…”).