Il libero arbitrio e le neuroscienze. L’inquadramento scientifico

di Riccardo Torta *
pubblicato il 9 ottobre 2017
Il libero arbitrio e le neuroscienze. L’inquadramento scientifico

Testo dell’intervento del prof. Riccardo TORTA, al Convegno «Neuroscienze. Quale spazio per la libertà e responsabilità umana?», Facoltà Teologica dell’Italia Settentrionale, Aula Artistica, Torino, sabato 17 giugno 2017
Convegno organizzato dal Centro Cattolico di Bioetica – Arcidiocesi di Torino, con il patrocinio di Amci e Associazione «Bioetica & Persona Onlus»

SCHEMA:
1. Introduzione
2. I circuiti cerebrali e le limitazioni psicopatologiche coinvolte nel libero arbitrio
3. L’attesa della ricompensa
4. L’impulsività
5. La neurobiologia del libero arbitrio
6. Conclusioni

1. Introduzione

Professor Riccardo Torta, docente di Psicologia clinica e Psichiatria - Università di Torino, al Convegno di Torino, 17 giugno 2017 ©Bioetica News Torino

Professor Riccardo Torta, Ordinario di Psicologia clinica e Psichiatria – Università di Torino, al Convegno di Torino, 17 giugno 2017 ©Bioetica News Torino

Il concetto di libero arbitrio (free will) è stato per secoli confinato alla discussione filosofica e, solamente negli ultimi decenni, è entrato nell’ambito delle neuroscienze. In tale contesto, una forte spinta di interesse è derivata dai pionieristici studi sperimentali di LIBET et al (1983) che hanno sollevato un acceso dibattito sulla neurofisiologia dell’intenzionalità del movimento. Negli stessi anni, l’approfondimento delle conoscenze sulle basi anatomo-funzionali della psicopatologia ha consentito di calare il concetto di libero arbitrio, e delle sue limitazioni in caso di patologia dei circuiti emozionali, all’interno di molte dimensioni cliniche delle neuroscienze.

Il concetto di libero arbitrio: aspetti clinici e neurofisiologici

In questo articolo verranno quindi sinteticamente presi in considerazione alcuni aspetti, sia clinici che neurofisiologici, riguardanti il concetto di libero arbitrio in un contesto neuroscientifico.

Le principali componenti necessarie per il libero arbitrio sono la capacità di compiere delle scelte, la volontarietà dell’azione, l’obiettivo da raggiungere e la consapevolezza della propria azione (Schultz, 2015).

Sul versante clinico diviene quindi opportuno valutare quali aspetti psicopatologici (impulsività, depressione, temperamento, etc.) possano interferire sulla capacità individuale di esercitare una libera scelta decisionale.

Il libero arbitrio, risultato di un processo inconscio

Sul versante neurofisiologico, riguardante la volontarietà del movimento, esiste un ampio dibattito su esperimenti che confutano la possibilità del libero arbitrio. È dunque fondamentale considerare come i neuroni cerebrali siano spontaneamente attivi, anche in assenza di stimoli od azioni rilevabili: le esperienze mentali (pensieri,  immaginazione, memorie) sembrano dunque generarsi anche spontaneamente. Tale attività inconscia è tuttavia in grado di produrre delle modificazioni neurofisiologiche, che raggiungeranno solo in seguito un livello conscio, e che potranno, o meno, essere poste in atto come movimento: in tal senso il libero arbitrio non sarebbe una illusione, ma il risultato di un processo inconscio.

2. I circuiti cerebrali e le limitazioni psicopatologiche coinvolte nel libero arbitrio

Fattori influenzanti il libero arbitrio: emozioni, pressione sociale…

Il libero arbitrio è associato con la capacità di operare delle scelte, ma, ovviamente, le scelte possibili sono circoscritte alle opzioni che sono disponibili, quindi limitate dallo stato fisico, dalle esperienze personali pregresse, dal contesto culturale e, principalmente, dallo stato emozionale. Esistono dunque fattori, non del tutto impedenti, ma certamente influenzanti il libero arbitrio, quali ad esempio le emozioni, la pressione sociale, le convenzioni, le norme morali, le convinzioni, i pregiudizi, le superstizioni, etc.
Inoltre il libero arbitrio può essere correlato ad altri fattori bio-psico-sociali quali la la predisposizione genetica, l’attesa della ricompensa, l’evitamento del rischio, il timore della punizione (SCHULTZ, 2015).

3. L’attesa della ricompensa

La ricompensa è in grado di influenzare i comportamenti e quindi limitare il libero arbitrio, nel senso di favorire la scelta della migliore opzione che garantisca la sopravvivenza. Tale concetto va calato nel contesto biologico di come funziona la neurobiologia della ricompensa a livello cerebrale.

Influenza della stimolazione dopaminergica e delle dimensioni psicofisiche

Il circuito cerebrale della ricompensa comprende varie aree e nuclei (di cui il principale è il nucleo accumbens) che funziona prevalentemente con il neurotrasmettitore dopamina (DA).
La stimolazione dopaminergica influenza le scelte ed i tempi di reazione e, quindi entra, nel meccanismo del libero arbitrio: un segnale di forte ricompensa nei neuroni dopaminergici esercita un’azione sugli obiettivi comportamentali che può inferire sulla scelta di un individuo.
Quando la dopamina viene eccessivamente incrementata, ad esempio farmacologicamente con farmaci pro-dopaminergici (uno dei quali è il pramipexolo, utilizzato nei malati di Parkinson), possono generarsi comportamenti di gioco d’azzardo patologico, nei quali la ricerca esasperata della vincita risulta una strategia che non lascia spazio a scelte di comportamento ponderate.

Esistono svariate dimensioni psicofisiche che sono in grado di interferire con i meccanismi di ricompensa e, quindi, con il libero arbitrio. Fra le principali è possibile ricordare l’impulsività, la compulsione, alcuni tratti di personalità, l’ansia e lo stress, la depressione dell’umore, specialmente nella sua componente anedonica, i comportamenti di dipendenza, etc.

4. L’impulsività

Il comportamento impulsivo è caratterizzato da uno scarso controllo di sé, dalla ricerca di sensazioni appaganti, da strategie decisionali rapide, da una disinibizione comportamentale e da una scarsa preoccupazione per le conseguenze dell’azione (DALLEY and ROISER, 2012).

Patologie

Tale dimensione psicopatologica si riscontra in varie patologie quali il disturbo bipolare, l’ADHD (deficit di attenzione ed iperattività), la malattia di Parkinson, il disturbo borderline di personalità, il disturbo del controllo degli impulsi, etc.

I sistemi trasmettitoriali coinvolti sono principalmente quello dopaminergico, in particolare nella patologia di Parkinson e nell’ADHD1, e quello serotoninergico, soprattutto nei pazienti con impulsività aggressiva, in quelli con deplezione di triptofano, nei soggetti con tentativi suicidari.

Correzione farmacologica

La correzione farmacologica dell’impulsività, nei pazienti con ADHD, mira a ripristinare la capacità attentiva ed a ridurre l’iperattività, in modo da consentire di mantenere un obiettivo oltre il breve termine. Paradossalmente, in questi pazienti, è utile l’impiego di farmaci che potenzino il rilascio della dopamina frontale che incrementa la funzione inibitoria cognitiva della corteccia frontale sui comportamenti sottocorticali più istintivi. È quello che capita nella demenze o nei traumi cranici quando l’incapacità di controllo frontale, per lesione traumatica e/o degenerativa di tali circuiti, disinibisce i comportamenti istintuali (fame, sesso, funzioni fisiologiche, etc.).

I farmaci serotoninergici invece correggono  l’impulsività indotta da una riduzione di serotonina, in quanto incrementano la disponibilità di tale trasmettitore che modula i fenomeni emozionali di discontrollo (JUPP and DALLEY, 2014).

Il libero arbitrio nei comportamenti di dipendenza

Anche nell’ambito dei comportamenti di dipendenza il libero arbitrio è ridotto dal fatto che fattori di personalità, associati all’impulsività, risultano essere elementi predisponenti ad una decisionalità che opera all’interno di una scelta fra una ricompensa immediata, anche se limitata (la gratificazione derivante dalla sostanza attiva), rispetto ad una ricompensa più importante, ma ritardata (la preservazione della salute).

In altri termini la scelta iniziale di assumere una sostanza, che genera dipendenza, può anche attuarsi in condizioni di libero arbitrio (anche se frequentemente risulta indotta da pressioni relazionali d’ambiente, come nei giovani per alcune sostanze d’abuso), ma nel prosieguo dell’assunzione, quando si sia generata una dipendenza, si instaurano meccanismi, quali il craving (uno dei sintomi della dipendenza, caratterizzato da un intenso e irrefrenabile desiderio di assumere una sostanza, prevalentemente d’abuso) che limitano fortemente la capacità di libera scelta di un individuo. In tale contesto sono certamente coinvolti meccanismi disfunzionali di gratificazione (quali un deficit dei segnali di ricompensa ed una incapacità di una adeguata valutazione a lungo termine delle conseguenze delle proprie scelte) (DONG e POTENZA, 2014).

Fra i tre principali temperamenti2, cioè la ricerca di novità, la dipendenza dalla ricompensa e l’evitamento del danno, soprattutto quest’ultimo rappresenta una limitazione del libero arbitrio, in quanto l’ansia di non esporsi a situazioni di rischio, costringe il soggetto ad optare per scelte comportamentali di cautela.

Temperamento: l’evitamento del danno

Tale temperamento è frequentemente presente nei pazienti con disturbo ossessivo-compulsivo (OCD), con l’obiettivo di evitare potenziali perdite (KANG and Kim, 2009). Tuttavia, in questi soggetti, dati neuropsicologici e di neuroimaging più recenti (GRASSI et al., 2015), hanno riscontrato, una incrementata impulsività, con aspetti decisionali a rischio ed una disfunzione dei circuiti di ricompensa, assimilando in tal senso tali soggetti ad individui con dipendenza comportamentale, in quanto la riduzione dello stress, derivante dalla messa in atto del comportamento compulsivo, agisce di per sé come ricompensa. Anche in questa situazione è ovvia la riduzione del libero arbitrio. In altri termini l’ansia indotta dall’ossessione (circuiti corticali) e la conseguente necessità di soddisfare l’ossessione mediante la messa in atto di una compulsione (circuiti sottocorticali), limita fortemente l’ambito della libera scelta.

Il timore della punizione è un fattore estremamente rilevante, dopo quello dei meccanismi di ricompensa, nella limitazione emozionale di un libero arbitrio. I circuiti cerebrali che orientano la capacità decisionale all’interno di un timore di punizione sono complessi (amigdala, corteccia cingolata posteriore, corteccia prefrontale dorsolaterale destra) e si muovono all’interno di un bilanciamento fra un’assegnazione di appropriata punibilità (controllo emozionale) ed una corretta determinazione dei livelli di responsabilità (controllo esecutivo). La stimolazione dei circuiti cerebrali regolanti il vissuto di punizione può inibire i circuiti di gratificazione (BURGOS et al., 2017).
Il soggetto, nel tentativo di trovare opzioni di fuga dalla presunta punizione, subisce una forte limitazione nella libera scelta, mettendo in atto una scarsa capacità deliberativa e scarsi comportamenti proattivi.

Anche nel corso di un disturbo dell’umore, alcuni aspetti psicopatologici della depressione interferiscono fortemente sulla capacità decisionale di un individuo. L’ipovolizione, il senso di autosvalutazione delle proprie capacità, l’incapacità a provare gratificazione (anedonia), l’inerzia psicomotoria sono tutti elementi che impediscono una scelta adeguata di strategie comportamentali, orientando il Paziente sulla scelta negativa (congrua con il suo umore) o facilitando una non-scelta.


Note

1 ADHD (Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder), sigla che sta per sindrome da deficit di attenzione e iperattività, è un disturbo dello sviluppo neuro-comportamentale e psicopatologico, caratterizzato da ridotta capacità del mantenimento dell’attenzione, iperattività motoria ed impulsività. Si manifesta nell’infanzia ma, se non curato, può protrarsi nell’età adulta dove, frequentemente, si associa ad altre patologie psichiche. Sul versante farmacologico i principali farmaci utilizzati (metilfenidato, atomoxetina) mirano ad incrementare alcuni neurotrasmetttori cerebrali, in particolare la dopamina, al fine di potenziare la capacità delle aree corticali frontali sul controllo sottocorticale degli impulsi.
2 Per temperamento s’intende, unitamente al carattere, una parte del complesso sistema della personalità: il temperamento rispecchia la componente più biologica, mentre il carattere sarebbe la risultante anche delle influenze ambientali. Le principali dimensioni del temperamento sono il Novelty Seeking (ricerca della novità), caratterizzato da ricerca della novità e degli stimoli; la Reward Dependence (ricerca della dipendenza), con una forte tendenza all’ottenimento di una gratificazione ed al raggiungimento di un’approvazione sociale; l’Harm Avoidance (evitamento del danno), caratterizzato da eccessiva preoccupazione e pessimismo.


5. La neurobiologia del libero arbitrio

L’esperimento di Libet, neuropsicologo
Nel 1980 Benjamin Libet, un neuropsicologo dell’Università di San Francisco in California, sottopose alcuni soggetti ad un esperimento nel quale questi erano collegati ad un elettroencefalogramma (EEG), per registrare l’attività elettrica cerebrale, e ad un elettromiogramma (EMG), per registrare l’attività elettrica muscolare (Fig. 1). Questi individui erano stati richiesti, ad un certo punto, di eseguire un movimento. Dalle registrazioni neurofisiologiche Libet riscontrò che i partecipanti divenivano consapevoli di decidere l’esecuzione del movimento dopo che l’EEG aveva già registrato, con un anticipo di 500 millisecondi, l’attività cerebrale per tale movimento (LIBET,1985).
In altre parole il ricercatore ritenne che il cervello iniziasse un movimento volontario prima che il soggetto fosse consapevole di aver deciso di muoversi. La conseguenza che Libet trasse da tale esperimento fu quella di negare la realtà di un libero arbitrio.

Fig. 1 Modello sperimentale di Libet (vedi testo; figura tratta da  M. Furst, 2013; mod.)

Fig. 1 Modello sperimentale di Libet (vedi testo; figura tratta da M. Furst, 2013; mod.)

Haynes

Nel 2007 Haynes un neuroscienziato di Berlino, replicò l’esperimento di Libet con la tecnologia più sofisticata di una risonanza magnetica funzionale (fMRI) in grado di rilevare l’attività cerebrale di un movimento in tempo reale (SOON, HAYNES et al., 2008). La richiesta rivolta ai soggetti fu quella di premere un bottone, con l’indice destro o sinistro, quando avessero deciso di farlo, durante una successione di lettere su di uno schermo. La decisione conscia di premere il pulsante venne registrata circa un secondo prima del verificarsi del movimento, ma Haynes registrò un pattern di attività cerebrale che precedeva la decisione di circa sette secondi. Cioè, prima che i soggetti fossero consapevoli della scelta di muoversi, il loro cervello aveva già deciso. Il ricercatore ritenne che la consapevolezza della decisione non avesse in realtà nessuna influenza sulla decisione dell’individuo e, in accordo con tale rilevazione, come il libero arbitrio fosse una mera illusione.

A riguardo di tali esperimenti, e delle loro conclusioni sul libero arbitrio, vennero formulate molte critiche (per una più ampia trattazione vedi la recente pubblicazione di A. LAVAZZA, 2016).

Readiness potential – RP

Una di queste critiche riguardò il cosiddetto readiness potential – RP, dal tedesco Bereitschaftspotential, traducibile letteralmente in italiano con il termine di potenziale di disponibilità o di prontezza, ma in realtà poi col termine neurofisiologico di potenziale premotorio). L’RP è un’onda corticale negativa che si genera nell’area motoria supplementare e che precede il movimento volontario, esprimendo una preparazione del processo motorio nella pianificazione di un movimento intenzionale.

L’attività di singoli neuroni nell’uomo precede quindi il movimento volontario e predice la consapevolezza del movimento di circa 500 millisecondi (Fig. 1). Tali potenziali possono originarsi da fluttuazioni spontanee, non intenzionali, che riflettono uno stato di propensità neuronale verso l’inizio di un’azione, in accordo con il significato del termine “readiness potential”. Tale attività stocastica cerebrale deriva da uno stimolo che non avviene inizialmente a livello cosciente (attractor state) e che solo successivamente porta ad uno stato mentale conscio.

Neurofisiologia: movimenti volontari, per definizione, rappresentano un atto di volontà

Insomma, le attuali conoscenze sulla neurofisiologia dei movimenti volontari, stabiliscono che, per definizione, essi rappresentino un atto di volontà cosciente. Tuttavia non tutti gli aspetti del movimento sono consci o volontari (ad esempio alcuni automatismi).

La programmazione del movimento avviene nelle aree motorie supplementari, con l’attivazione successiva delle aree motorie, e, attraverso il tronco cerebrale, con l’informazione ed attivazione dei motoneuroni spinali (Fig. 2).

Fig. 2  vedi spiegazione nel testo ( Fig. tratta da  Clarke, 2013; mod.)

Fig. 2 Vedi spiegazione nel testo ( Fig. tratta da Clarke, 2013; mod.)

La stimolazione elettrica delle aree motorie determina un movimento, ma non la volontà di muovere, mentre la stimolazione elettrica delle aree parietali induce la volontà di muovere, ma non il movimento.

Clarke sull’esperimento di Libet: readiness potential

Alla luce di tali conoscenze emergono molteplici perplessità sull’esperimento di Libet, a riguardo del readiness potential, ad esempio (CLARKE,2013):
1. di tipo localizzatorio: la stimolazione delle aree motorie supplementari non determina la volontà del movimento; il readiness potential è presente nelle aree motorie supplementari; il RP non determina la volontà di muovere;
2. di tipo causale: Libet deduce una influenza causale fra il RP ed il movimento, mentre il RP è presente anche in assenza di movimento;
3. di specificità: il RP riflette un’aspettativa di tipo generale;
4. di significato: il RP è presente anche in una decisione di non movimento, contrariamente al concetto che il RP rifletta la decisione di muovere.


6. Conclusioni

Certamente dalle sperimentazioni di Libet ed Haynes non risulta possibile trarre delle risposte conclusive riguardanti il problema della coscienza e del libero arbitrio. Le basi concettuali di tali valutazioni, neurofisiologiche ed anatomo-funzionali, risultano molto riduzionistiche da un punto di vista filosofico, con una non congrua identificazione fra concetti molto diversi, come coscienza, libero arbitrio e volontà. La possibilità di bloccare volontariamente un movimento, la cui preparazione è già stata cominciata, indica comunque la capacità di un individuo di esercitare una qualche forma di controllo sul proprio passaggio all’atto.

La clinica e la psicopatologia poi aiutano a comprendere quanto riduttiva possa essere la valutazione neurofisiologica di un libero arbitrio, studiata sulla base di una semplice attività motoria. I circuiti cerebrali relativi ad aspetti legati all’impulsività, al tono dell’umore, alle dipendenze riportano il concetto di libera scelta, o di impossibilità della stessa, a dimensioni ben più ampie di un fenomeno elettrofisiologico, riportandolo alla complessità, sovente imperscrutabile, degli aspetti mentali.


Bibliografia essenziale

 

BURGOS−ROBLES A., KIMCHI EY, IZADMEHR EM, et al., «Amygdala inputs to prefrontal cortex guide behavior amid conflicting cues of reward and punishment», Nat Neurosci, 2017; 20 (6): 824-835

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DALLEY  JW., ROISER JP.,  «Dopamine, serotonin and impulsivity»,  Neuroscience,  2012; 26; 215:42-58

DONG G., POTENZA  MN.,  «A cognitive-behavioral model of Internet gaming disorder: theoretical underpinnings and clinical implications»,  J Psych. Res, 2014; 58:7-11

FURST  M.,  http://www.athenenoctua.it,  L’esperimento di Libet: siamo veramente liberi?,  Filosofia della Scienza, 2013

GRASSI G.,  PALLANTI  S., RIGHI L. et al.,  «Think twice: Impulsivity and decision making in obsessive-compulsive disorder»,  J Behav Addict,  2015 ; 4(4): 263-72

JuUPP B. DALLEY JW.,  «Behavioral endophenotypes of drug addiction: Etiological insights from neuroimaging studies», Neuropharmacology,  2014; 76 Pt B:487-97

LAVAZZA  A.,  Free Will and Neuroscience: From Explaining Freedom Away to New Ways of Operationalizing and Measuring ItFront Hum Neurosci,  2016; 1;10:262

LIBET  B., «Unconscious cerebral initiative and the role of conscious will involuntary action»,  Behav. Brain Sci, 1985; 8, 529–566

SCHULTZ  W.,  «Neuronal Reward and Decision Signals: From Theories to Data»,  Physiol Rev,  2015; 95 (3): 853-951

SOON CS., BRASS M., HEINZE HJ., HAYNES JD., «Unconscious determinants of free decisions in the human brain», Nat Neurosci,  2008; 11 (5): 543-5

(*) Ordinario di Psicologia clinica e Psichiatria
Università degli Studi di Torino
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