Giocare contro un computer migliorare le capacità del nostro cervello

Amanda Studnicki è una donna ex capitano della squadra di tennis del liceo e veterana per quattro anni della squadra universitaria. Per settimane la studentessa – laureata all’Università della Florida – ha servito e vinto contro decine di giocatori su un campo da ping pong. I suoi avversari sfoggiavano un aspetto fantascientifico, con una cuffia di elettrodi che si sprigionava dalle loro teste e finiva in uno zaino mentre giocavano contro Studnicki o contro una macchina che serviva le palline. Quell’aspetto da cyborg era fondamentale per l’obiettivo della Studnicki: capire come il nostro cervello reagisce alle intense richieste di uno sport ad alta velocità come il tennis da tavolo e che differenza fa un avversario meccanico.

La Studnicki e il suo consulente, Daniel Ferris, hanno scoperto che il cervello dei giocatori di tennis da tavolo reagisce in modo molto diverso agli avversari umani o alle macchine. Di fronte all’imperscrutabilità di una macchina da palline, i cervelli dei giocatori si sono scombussolati in attesa del servizio successivo. Mentre con gli ovvi indizi che un avversario umano stava per servire, i loro neuroni ronzavano all’unisono, apparentemente sicuri della loro prossima mossa.

I risultati hanno implicazioni per l’allenamento sportivo, in quanto suggeriscono che gli avversari umani forniscono un realismo che non può essere sostituito dagli aiutanti delle macchine. E poiché i robot diventano sempre più comuni e sofisticati, la comprensione della risposta del nostro cervello potrebbe contribuire a rendere i nostri compagni artificiali più naturalistici.

“I robot stanno diventando sempre più onnipresenti. Ci sono aziende come la Boston Dynamics che stanno costruendo robot in grado di interagire con gli esseri umani e altre aziende che stanno costruendo robot di assistenza sociale per aiutare gli anziani“, ha detto Ferris, professore di ingegneria biomedica all’UF. “Gli esseri umani che interagiscono con i robot saranno diversi da quelli che interagiscono con altri esseri umani. Il nostro obiettivo a lungo termine è cercare di capire come il cervello reagisce a queste differenze”.

Il laboratorio di Ferris ha studiato a lungo la risposta del cervello a segnali visivi e a compiti motori, come camminare e correre. Stava cercando di passare allo studio di azioni complesse e veloci quando la Studnicki, con il suo background tennistico, si è unita al gruppo di ricerca. Il laboratorio ha quindi deciso che il tennis era lo sport perfetto per affrontare queste domande. Ma i movimenti sovradimensionati, in particolare i servizi di rovescio, si sono rivelati un ostacolo per la nascente tecnologia.

“Così abbiamo letteralmente ridimensionato le cose al tennis da tavolo e abbiamo posto tutte le stesse domande che avevamo prima per il tennis“, ha detto Ferris. I ricercatori dovevano comunque compensare i movimenti più piccoli del tennis da tavolo. Ferris e Studnicki hanno quindi raddoppiato i 120 elettrodi di una tipica cuffia per la scansione cerebrale, in modo che ogni elettrodo in più fornisse un controllo per i rapidi movimenti della testa durante una partita di ping-pong.

Con tutti questi elettrodi che scansionavano l’attività cerebrale dei giocatori, Studnicki e Ferris sono riusciti a sintonizzarsi sulla regione cerebrale che trasforma le informazioni sensoriali in movimenti. Quest’area è nota come corteccia parieto-occipitale. “Prende tutti i sensi – visivi, vestibolari, uditivi – e fornisce informazioni sulla creazione del piano motorio. È stata studiata molto per compiti semplici, come raggiungere e afferrare, ma tutti sono stazionari“, ha detto Studnicki. “Volevamo capire come funzionasse per movimenti complessi come seguire una palla nello spazio e intercettarla, e il tennis da tavolo era perfetto per questo”.

I ricercatori hanno analizzato decine di ore di gioco sia contro Studnicki che contro la macchina per le palline. Quando giocavano contro un altro essere umano, i neuroni dei giocatori lavoravano all’unisono, come se parlassero la stessa lingua. Al contrario, quando i giocatori affrontavano una macchina lanciapalle, i neuroni dei loro cervelli non erano allineati tra loro. Nel mondo delle neuroscienze, questa mancanza di allineamento è nota come desincronizzazione.

“Se in uno stadio di calcio ci sono 100.000 persone che fanno il tifo insieme, questo significa che il cervello è sincronizzato, segno che il cervello è rilassato“, ha detto Ferris. “Se invece ci sono le stesse 100.000 persone che parlano con i loro amici, sono occupate ma non sono sincronizzate. In molti casi, questa desincronizzazione è un’indicazione del fatto che il cervello sta facendo molti calcoli invece di stare seduto e inattivo”.

L’équipe sospetta che il cervello dei giocatori fosse così attivo durante l’attesa del servizio robotico perché la macchina non fornisce indicazioni su cosa fare dopo. È chiaro che il nostro cervello elabora queste due esperienze in modo molto diverso, il che suggerisce che l’allenamento con una macchina potrebbe non offrire la stessa esperienza del gioco contro un avversario reale.

“Vedo ancora molto valore nell’esercitarsi con una macchina”, ha detto Studnicki. “Ma credo che nei prossimi 10 o 20 anni le macchine si evolveranno e potremmo vedere comportamenti più naturalistici con cui i giocatori potranno esercitarsi”.