Le fondamenta della percezione visiva umana si costruiscono molto prima di quanto la comunità scientifica avesse ipotizzato finora. Una ricerca condotta presso il Trinity College Institute of Neuroscience di Dublino ha dimostrato che neonati di appena due mesi sono già capaci di organizzare gli stimoli visivi in categorie concettuali distinte, un'abilità cognitiva complessa che si riteneva emergesse solo in fasi successive dello sviluppo. La scoperta, pubblicata sulla prestigiosa rivista Nature Neuroscience, ridefinisce la comprensione dei processi neurologici che operano nei primissimi mesi di vita e apre scenari inediti sia per le neuroscienze dello sviluppo sia per l'intelligenza artificiale.
Il team di ricerca guidato dal professor Rhodri Cusack, docente di neuroscienze cognitive presso la School of Psychology del Trinity College, ha sviluppato un protocollo sperimentale innovativo per indagare l'attività cerebrale di neonati svegli. In collaborazione con il Coombe Hospital e il Rotunda Hospital di Dublino, gli scienziati del progetto FOUNDCOG hanno reclutato 130 neonati di due mesi, ciascuno dei quali è stato posizionato comodamente su un supporto morbido mentre indossava cuffie antirumore ed era esposto a immagini colorate e luminose per periodi di 15-20 minuti.
La metodologia ha previsto l'utilizzo della risonanza magnetica funzionale (fMRI) per registrare i pattern di attivazione neurale mentre i piccoli partecipanti osservavano immagini appartenenti a dodici categorie visive familiari: gatti, uccelli, paperelle di gomma, carrelli della spesa, alberi e altri oggetti comuni. Si tratta dello studio longitudinale più ampio mai condotto con fMRI su neonati non sedati, un risultato tecnicamente complesso che ha richiesto un'accurata progettazione sperimentale per mantenere l'attenzione dei bambini senza interferire con la naturalezza delle loro risposte cerebrali.
L'elemento distintivo della ricerca risiede nell'integrazione tra neuroimaging e modelli computazionali di intelligenza artificiale. Dopo aver acquisito le scansioni cerebrali, il team ha impiegato algoritmi di AI per analizzare come le diverse categorie visive vengano rappresentate nell'architettura neurale infantile. Confrontando i pattern di attività lungo le vie cerebrali del riconoscimento visivo nei modelli artificiali e nei cervelli dei neonati, i ricercatori hanno potuto mappare i meccanismi attraverso cui si sviluppa la categorizzazione precoce.
Come spiega la dottoressa Cliona O'Doherty, prima autrice dello studio e attualmente ricercatrice presso la Stanford University: "Genitori e scienziati si sono a lungo interrogati su cosa accada nella mente di un neonato e su cosa realmente vedano quando osservano il mondo circostante. Questa ricerca evidenzia la ricchezza funzionale del cervello nel primo anno di vita". La scoperta dimostra che le fondamenta della cognizione visiva sono già operative molto precocemente, ben prima che emergano capacità linguistiche o motorie raffinate.
Le implicazioni della ricerca si estendono oltre la comprensione teorica dello sviluppo neurologico. Il professor Cusack sottolinea come i neonati apprendano con una velocità e un'efficienza che superano di gran lunga quelle dei sistemi di intelligenza artificiale contemporanei: "I bambini imparano molto più rapidamente dei modelli AI odierni. Studiando come ci riescano, speriamo di ispirare una nuova generazione di sistemi di intelligenza artificiale che apprendano in modo più efficiente, riducendo i loro costi economici e ambientali". Questo collegamento tra neuroscienze dello sviluppo e informatica cognitiva rappresenta un ponte promettente tra discipline tradizionalmente distanti.
La dottoressa Anna Truzzi, coautrice dello studio e attualmente docente senior presso la School of Psychology della Queen's University Belfast, ha evidenziato come i progressi tecnologici recenti abbiano reso possibile questa indagine: "Fino a poco tempo fa non potevamo misurare in modo affidabile come specifiche aree del cervello infantile interpretassero le informazioni visive. Combinando AI e neuroimaging, il nostro studio offre una prospettiva davvero unica". Il primo anno di vita costituisce un periodo di sviluppo cerebrale rapido e intricato, e questa ricerca fornisce conoscenze fondamentali per orientare l'educazione nella prima infanzia e informare il supporto clinico per condizioni del neurosviluppo.
La professoressa Eleanor Molloy, neonatologa presso il Children's Health Ireland e coautrice della pubblicazione, ha sottolineato l'urgenza di approfondire la comprensione di come i disturbi del neurosviluppo alterino lo sviluppo cerebrale precoce. L'fMRI su neonati svegli presenta un potenziale considerevole come strumento diagnostico nelle primissime fasi della vita, aprendo la possibilità di identificare precocemente anomalie nello sviluppo cognitivo e intervenire tempestivamente. Il ricco dataset che cattura l'attività cerebrale infantile rappresenta un nuovo modo di misurare i processi cognitivi quando il linguaggio e il movimento intenzionale non sono ancora disponibili come indicatori comportamentali.
