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Il Cervello Multi-Tasking

Quante cose possiamo realmente fare allo stesso tempo?

Francesco Albanese

Si dice che Napoleone fosse in grado di fare cinque cose contemporaneamente. In particolare, sembra fosse in grado di dettare ai suoi segretari fino a cinque lettere, saltando dall’una all’altra senza perdere il filo del discorso. Di testimoni oculari in grado di confermare questa sua capacità oggi non ce ne sono più e pertanto non sappiamo quanto di questa affermazione sia leggenda e quanto verità, anche se in definitiva la questione non appare poi così improbabile. La cosa certa è che l’imperatore francese non sapeva che ai giorni nostri questa sua capacità avrebbe preso il nome di multi-tasking.

Cos’è il Multi-Tasking

Il termine multi-tasking (dall’inglese task, compito) appartiene all’informatica, ed è la capacità di un sistema ope-rativo (Windows, Linux, per citarne solo un paio) di eseguire più compiti, più task, contemporaneamente: scari-chiamo la posta, mentre navighiamo su internet ed ancora mentre magari stiamo installando un programma e abbiamo una sessione di video-chat aperta. Senza contare che anche il sistema operativo, per funzionare, ha bi-sogno di eseguire costantemente alcuni processi dei quali non ci accorgiamo, un po’ come non ci accorgiamo che nel nostro corpo il sangue circola nelle vene e gli zuccheri vengono bruciati. E il bello di questa faccenda è che possiamo passare a nostro piacimento da un task all’altro, da una finestra all’altra, e verificare che, mentre navi-gavamo su internet, la posta è stata scaricata, il programma è stato installato e la video-chat è ancora lì, funzio-nante, con un nuovo messaggio al quale dobbiamo rispondere. Il principio di funzionamento che sta alla base del multi-tasking nel computer è lo stesso di quello di Napoleone, con la sola differenza che nel primo caso è gestito dal sistema operativo, nel secondo dal cervello.

Cervello e Computer Multi-Tasking

Non è certo questa la prima volta in cui viene fatto un parallelo tra il cervello ed il computer. E il motivo per cui questa analogia viene continuamente riproposta è che semplicemente funziona. Nel computer c’è un sistema operativo che organizza le informazioni memorizzate e che fa da interfaccia con l’esterno occupandosi di tra-sformare le richieste in un linguaggio comprensibile dall’architettura interna, dall’hardware; un processore (CPU) che si occupa di elaborare le richieste, i task, e di restituire il risultato; ci sono una memoria a lungo termi-ne e una memoria temporanea, volatile; ci sono infine circuiti che si occupano di gestire le informazioni audio e video, o “sensoriali” (ed esempio, gli input da tastiera). Nel cervello possiamo grossomodo individuare gli stessi principi di funzionamento. Anche qui sono presenti circuiti che trasformano gli stimoli provenienti dall’esterno in informazioni (elettrochimiche) comprensibili dal cervello; circuiti che si occupano di gestire le “informazioni audio” e le “informazioni video” o quelle “sensoriali”; una memoria a breve termine ed una a lungo termine, e co-sì via. Ci sono però alcune forzature, non da poco: tanto per fare un esempio, se nel computer il processore è un quadratino di silicio dalle dimensioni e dai confini limitati, nel cervello non esiste un’area univoca e ben definita che si occupa di elaborare le richieste e di restituire il risultato. Piuttosto è l’intero cervello a essere anche pro-cessore. Riguardo la memoria, invece, se nel computer funziona in modo sequenziale (vale a dire ci si accede at-traverso un indice), nel nostro cervello il principio di funzionamento è di tipo associativo (vale a dire che l’accesso ad un ricordo apre potenzialmente l’accesso a molti altri, e non ad uno solo). Nel computer, il multi-tasking è gestito dal sistema operativo, attraverso due suoi componenti: lo scheduler ed il dispatcher (fig. 1). Il primo si occupa di decidere quale task eseguire, tra le richieste che gli arrivano contempo-raneamente; il secondo si occupa di assegnare il controllo della CPU al task scelto dallo scheduler. Ad esempio, se al sistema operativo arriva la richiesta di esecuzione contemporanea del task A e del task B, lo scheduler decide a quale dei due dare la precedenza di esecuzione (supponiamo al task A) ed invia l’esito della sua decisione al di-

spatcher il quale richiede alla CPU di occuparsi dell’elaborazione del task A.

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Figura 1 Dopo alcuni istanti, lo scheduler deciderà di passare all’esecuzione del task B ed invierà questa informazione al dispatcher che a sua volta richiederà alla CPU di sospendere l’esecuzione del task A a favore del task B. Questo passaggio dall’esecuzione di un compito ad un altro, che è chiaramente valido anche quando il numero di task da eseguire è maggiore di due, prende il nome di content switch, a sottolineare che i task vengono eseguiti alternati-vamente, e solo apparentemente in contemporanea. Infatti la CPU (se stessimo parlando di cervello potremmo dire l’attenzione) viene dedicata un po’ ad un task, un po’ ad un altro. Come il computer, anche il cervello è in grado di elaborare in contemporanea informazioni di diversa natura e di eseguire più compiti simultaneamente. Ne abbiamo esperienza ogni giorno: camminiamo mentre cerchiamo nel-la tasca le chiavi di casa; guidiamo l’auto mentre programmiamo la nostra serata e ascoltiamo musica; una casa-linga esperta gira il sugo, parla al telefono incastrato tra la spalla e un orecchio, mentre con l’altro segue il pro-gramma della lavatrice, il tutto tenendo d’occhio il bambino che vaga per la cucina. Ma allora, c’è davvero molto da invidiare a Napoleone? In realtà, la casalinga del nostro esempio, per fare cinque cose allo stesso momento, inconsapevolmente sta utilizzando due scorciatoie. Per facilitarsi la vita, il cervello uti-lizza attenzione divisa e apprendimento.

Le Scorciatoie del Cervello

Chiunque sia stato a una festa sa perfettamente che è possibile focalizzare l’attenzione sulla conversazione che stiamo intrattenendo con il nostro accompagnatore, mettendo in secondo piano il brusio, le chiacchiere e il ru-more dell’intera sala. Questo fenomeno, chiamato non a caso dagli psicologi effetto party, è un esempio efficace di attenzione selettiva, vale a dire la capacità di focalizzare l’attenzione su una specifica e ben definita categoria di stimoli, perché ritenuti d’interesse o d’importanza maggiore rispetto agli altri (che sono così esclusi dall’elaborazione). L’attenzione selettiva è quindi una strategia adottata dal cervello per economizzare le risorse dell’organismo, per evitare cioè di elaborare informazioni inutili o irrilevanti. L’attenzione selettiva è l’ingrediente fondamentale per l’apprendimento di una competenza. Chi guida l’auto or-mai da qualche anno, sa bene quanto più semplice sia guidare oggi, rispetto alle prime volte che si è seduto al vo-lante. Allora la faccenda appariva piuttosto complicata: c’era da coordinare i piedi sui pedali del freno e della fri-zione, da ascoltare il suono del motore per cambiare marcia al momento giusto, da premere la frizione assieme al pedale dell’acceleratore; e tutto questo mentre ci si doveva muovere nel traffico! C’era quindi da capire di quanto l’auto svoltasse a destra o a sinistra in base alla quantità di forza muscolare che mettevamo nel girare il volante, quanto peso caricare sul pedale del freno per frenare ma non inchiodare; c’era da decidere in pochi istanti quan-do fermarsi e quando passare a un incrocio, chi aveva la precedenza, dove e se poter sorpassare; e da rispondere costantemente ad amletici dilemmi, del tipo: quell’auto ha intenzione di svoltare? Dove sta andando? Le sono troppo vicino? Mi farà passare o mi verrà addosso? Durante esperienze di apprendimento come questa, l’attenzione è selettiva e praticamente del tutto focalizzata sulle competenze che stiamo apprendendo. Al contempo, le risorse cognitive sono impiegate in maniera quasi esclusiva nell’elaborazione degli stimoli pertinenti. Dopo qualche anno, quando ormai i comportamenti di guida sono divenuti iperappresi, non c’è più bisogno di un’attenzione selettiva rivolta alla guida, né per quanto riguarda l’aspetto più tecnico (coordinazione degli arti, sequenza delle manovre, ecc.), né per la gestione delle dinamiche

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del traffico (distanza di sicurezza, precedenze, posizione del veicolo sulla carreggiata, ecc.). Dopo che si è real-mente appreso come guidare, la pratica di guida nella sua totalità viene registrata nella memoria procedurale, di-ventando così un qualcosa che sappiamo fare, mi si passi il termine, in automatico. L’apprendimento, dunque, ci consente di non dover dedicare più troppa attenzione al compito che stiamo eseguendo, perché ci sono già noti l’insieme di stimoli che dobbiamo elaborare e l’insieme delle risposte che possiamo, e dobbiamo, dare. A questo punto, quindi, ci possiamo anche concedere il lusso di un’attenzione divisa e, proprio grazie a questa capacità, possiamo ascoltare la radio mentre guidiamo, o parlare col passeggero, o ancora fare progetti per la serata. Nel caso di un guidatore esperto, l’attenzione è divisa tra il compito della guida e il compito accessorio (ascoltare, parlare, progettare). Dividendo l’attenzione è possibile svolgere contemporaneamente due o più attività, una del-le quali anche piuttosto complessa come la guida. Per tornare all’esempio della nostra casalinga, l’attenzione della donna si divide tra i cinque compiti (girare il su-go, tenere il telefono tra spalla e orecchio, parlare al telefono, seguire il programma della lavatrice, guardare il bambino). Ma cosa accade realmente nel cervello quando la nostra attenzione è focalizzata su un compito da ese-guire?

Il Cervello Mono-Tasking

La corteccia prefrontale gioca un ruolo fondamentale nel rapporto che l’essere umano stabilisce con l’ambiente. In particolare, è deputata alla gestione delle funzioni esecutive, vale a dire quelle funzioni che comprendono pro-cessi mentali quali l’attenzione, la progettazione, l’apprendimento, la memoria di lavoro, la soluzione di proble-mi. Va da sé che trovarsi a dover eseguire un compito con efficacia comporti l’utilizzo di quest’area cerebrale, an-che se le modalità di attivazione del cervello cambiano a seconda che ci si trovi di fronte alla necessità di eseguire un compito semplice, un compito complesso, due o più compiti. L’esecuzione di un compito semplice, che nasce da un nostro semplice desiderio del tipo: “voglio quel biscotto”, si traduce nell’attivazione della corteccia prefrontale anteriore, dove si forma l’intenzione, l’obiettivo. Questa inten-zione viene trasmessa alla corteccia prefrontale posteriore, la quale si occupa di comunicare al resto del cervello che c’è da prendere quel biscotto. Così, il braccio si muove verso il dolcetto, la mano lo afferra e la nostra mente sa dove il biscotto si trovi adesso. Durante l’esecuzione di un compito complesso, si attivano tre diverse reti neuronali, ognuna delle quali si occupa di un aspetto specifico della soluzione: (a) Alert State Network, una rete che si occupa di mantenere alto lo stato di allerta, indispensabile per ottenere buoni risultati in compiti che richiedono l’impiego delle funzioni cognitive superiori. Gli studi di neuroimaging mostrano attività neuronale nelle regioni fronto-parietali, ogniqualvolta ci si trovi in uno stato di allerta, anche per un brevissimo periodo. (b) Orientation and Selection Network, una rete che si occupa di selezionare informazioni specifiche dall’ambiente e di orientare l’attenzione (sia per riflesso che volontariamente) verso una specifica sorgente di stimoli, quelli di interesse per il soggetto. Le aree attivate durante l’orientamento sono il pulvinar, il collicolo su-periore, il lobo parietale superiore e le aree frontali oculari. (c) Executive Control Network, una rete che si occupa di monitorare e risolvere conflitti tra i calcoli che si verifi-cano in aree cerebrali differenti e che per questo coinvolge operazioni mentali complesse. È attivata in situazioni che richiedono pianificazione o decisione, riconoscimento di errori, emissione di risposte nuove (o non ancora ben apprese), oppure in quelle situazioni che appaiono pericolose o difficili da risolvere, ma anche nel supera-mento di azioni abituali. Importante nodo di questa rete è la corteccia cingolata anteriore che, assieme alla cor-teccia fronto-laterale, riceve le afferenze del sistema dopaminergico provenienti dall’area tegmentale ventrale. Se ad esempio vogliamo attraversare un ruscello a piedi senza bagnarci, la rete (a) provvederà a mantenere alto lo stato di allerta (attenzione, ti puoi bagnare!), la rete (b) si occuperà di selezionare gli stimoli utili per questo compito (dov’è il prossimo sasso sporgente su cui poggiare il piede?) ed infine la (c) si impegnerà per fare la scelta migliore (meglio quel sasso o quell’altro?). Ma cosa accade quando c’è un altro compito da eseguire contemporaneamente? E quando i compiti sono più di due?

Il Cervello Multi-Tasking

La corteccia prefrontale anteriore conferisce all’essere umano l’abilità di perseguire simultaneamente più scopi. Il punto è: con quale accuratezza? A questa domanda ha dato risposta un recentissimo studio di neuroimaging condotto su 32 partecipanti da Etienne Koechlin e Sylvain Charron dell'agenzia di ricerca biomedica francese IN-SERM di Parigi. Koechlin e Charron hanno mostrato che lavorare su un singolo compito attiva la corteccia pre-frontale anteriore, e successivamente la posteriore, di entrambi gli emisferi cerebrali. Ma quando viene aggiunto

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un compito da svolgere in simultanea, il cervello suddivide il lavoro tra i suoi due emisferi: dalla Risonanza Ma-gnetica funzionale si è potuto osservare che l’attività della corteccia prefrontale dell’emisfero destro corrispon-deva all’esecuzione di un compito, quella del sinistro all’esecuzione dell’altro. Ogni lato del cervello lavorava in-dipendentemente, eseguendo i due compiti in maniera soddisfacente. Però, nel momento in cui ai partecipanti veniva assegnato un terzo compito, questi cominciavano ad avere qualche difficoltà e spesso si dimenticavano di eseguirne uno. Inoltre, facevano il triplo degli errori di quando dovevano eseguire solo due compiti. Koechlin so-stiene che il cervello non può gestire in maniera efficace più di due compiti perché ha solo due emisferi. Riprendendo l’analogia tra cervello e computer, che avevamo momentaneamente abbandonato per approfondire la conoscenza del funzionamento del cervello che si trova a dover eseguire compiti, potremmo dire che: nel caso di un compito semplice da eseguire, il cervello si comporta come un computer con sistema operativo mono-

tasking, ma con due CPU: il singolo compito viene eseguito da entrambi i processori, da entrambi gli emisferi del cervello (fig. 2). Lo stesso avviene nel caso in cui si debba eseguire un compito complesso, anche se le risorse ne-cessarie per la sua soluzione sono maggiori, come maggiori sono le aree cerebrali implicate (fig. 2).

Figura 2

Di fronte alla necessità di eseguire due compiti contemporaneamente, il cervello si comporta ancora come un computer con sistema operativo mono-tasking con due CPU, ma in questo caso non è necessario né uno scheduler, né un dispatcher, perché i due task vengono eseguiti contemporaneamente, in parallelo dai due processori, dai due emisferi del cervello (fig. 3).

Figura 3 I problemi nascono quando i compiti da eseguire sono più di due. In questo caso, pur impiegando entrambi gli emisferi, entrambi i processori, il cervello deve necessariamente comportarsi da multi-tasking (fig. 4).

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Figura 4

Così si dà un gran da fare giocando la carta dell’attenzione divisa tra i compiti da eseguire, cercando il più possibi-le di funzionare anche come scheduler e dispatcher. Ma se nel computer lo scheduler gestisce molto democratica-mente i task in base ad un freddo algoritmo, con la garanzia inoltre di ritrovare nello stesso identico stato il task che era stato sospeso, nel cervello tutte queste garanzie non ci sono. Infatti, intervengono fattori esterni ai com-piti, quali apprendimento, motivazione, stati d’animo, e così via, che vanno a condizionare, e direzionare, l’attenzione su uno specifico compito piuttosto che su un altro. Riprendendo l’esempio della pratica di guida, co-me già detto, il fatto che sia stata appresa rende possibile l’esecuzione di altri compiti in contemporanea, come parlare col passeggero e ascoltare musica. Ma pensiamo a cosa succede se un veicolo, inaspettatamente ci taglia la strada. Sorpresa, paura, allerta! Immediatamente ogni risorsa cerebrale è dirottata sul compito guida: le tre reti (a, b, c) si attivano immediatamente per eseguire e superare con successo questo task. Una volta superato il compito, incolumi, il cervello-scheduler può distogliere l’attenzione dal task guida e tornare ai task colloquio col

passeggero e ascolto musica. Ma… cosa stavamo dicendo? E che brano stavano dando alla radio qualche istante fa? Ebbene sì, qualcosa è andato perso. O meglio, niente si perde, ma non sono stati creati sufficienti appigli per recuperare informazioni sugli ultimi secondi dei compiti che accompagnavano i task guida. Forse ha proprio ragione Koechlin, il cervello non è fatto per il multi-tasking. Possiamo sfidare continuamente noi stessi e le nostre capacità individuali, mettendoci continuamente alla prova, ma dobbiamo anche mettere in conto la possibilità che i risultati non siano poi così soddisfacenti. E dobbiamo mettere in conto anche il fatto che certi compiti, certi task, hanno la priorità su altri, come ad esempio quelli il cui buon esito ci garantisce la so-pravvivenza e la salute. La motivazione interna all’esecuzione corretta di questi task è così forte che può portare a quello che viene chiamato sequestro neuronale, vale a dire l’impiego totale delle risorse cerebrali per la soluzio-ne di quell’unico compito, trascurando gli altri. Questo ci ricorda un po’ quello che accade nei computer con si-stemi operativi più datati, quando un task non cede il controllo allo scheduler perché vengano eseguiti altri com-piti, e diciamo che “il computer si è bloccato”. Il principio di base è lo stesso. La differenza è che il nostro cervello non ha il tasto reset. Riferimenti bibliografici

• Benedetti, F. (2005). Fisiologia delle funzioni esecutive frontali: correlazioni con il sistema extrapiramidalie.

http://www.limpe.it/2005/corso/testo%201.pdf

• Charron, S. e Koechlin E. (2010). Divided Representation of Concurrent Goals in the Human Frontal Lobes. Science 16 April 2010: Vol. 328. no. 5976, pp. 360 – 363

• Joelving, Frederik (2009). Mental Bottleneck. Scientific American Mind, Nov/Dic 2009, Vol.20, Numero 6 • Posner MI e Petersen SE (1990). The attention system of the human brain. Annu Rev Neurosci 1990, 13:25-42. • Telis G. Telis (2010). Multitasking splits the brain, 15 aprile 2010 http://news.sciencemag.org/sciencenow/2010/04/multitasking-

splits-the-brain.html

Francesco Albanese è Psicologo, Psicoterapeuta, Specialista in Psicologia Clinica, Giornalista. Da anni si occupa di divulgazione su carta stampata ed on-line, contando numerose pubblicazioni in materia di Attaccamento in età adulta e Psicologia Clinica, Psicologia del Traffico, Psicologia della Musica. È co-fondatore della testata on-line PsicoLAB.net ed attualmente dirige le riviste on line di informazione scientifica Neuroscienze.net e AltraNatura.it. Ha partecipato a svariati eventi in qualità di relatore e spesso fornisce la propria consulenza in trasmissio-ni radiofoniche o per la carta stampata italiana e internazionale. Collabora alla ricerca in campo di Attaccamento col Dipartimento di Psichia-tria, Neurobiologia, Farmacologia e Biotecnologie dell´Università di Pisa. Attualmente, oltre a quelli già citati, i suoi interessi riguardano gli aspetti psicologici correlati alla dimensione spirituale dell’essere umano.

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Esempi:

Articoli pubblicati su Giornale: Gillberg, C. (1990). Autism and pervasive developmental

disorders. Journal of Child Psychology and Psychiatry, 31, 99–119.

Libri: Atkinson, J. (2000). The developing visual brain. Oxford: Oxford University Press Oxford Psychology

Series.

Contributi a Libri: Rojahn, J, e Sisson, L. A. (1990). Stereotyped behavior. In J. L. Matson

(Ed.), Handbook of behavior modification with the mentally retarded (2nd ed.). New York: PlenumPress.

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