• Heather Kosakowski tiene in braccio un neonato che sta per essere scansionato con una macchina fMRI al McGovern Institute for Brain Research. Caitlin Cunningham

Come percepiscono il mondo i bambini?

Le sfide per indagare su questa domanda sono così scoraggianti che pochi ci hanno provato. Ma Heather Kosakowski del MIT è la persona giusta per ottenere dati dalle risonanze magnetiche funzionali di neonati.

di Rachel Fritts 10-10-21
È la terza volta che Ursula entra nella macchina funzionale per la risonanza magnetica. Heather Kosakowski, una studentessa di dottorato in neuroscienze cognitive, spera di ottenere solo due minuti preziosi di dati dalla sua sessione. Le prime due, anch'esse di due ore ciascuna, hanno prodotto solo otto minuti di materiale utilizzabile messi insieme. Il compito rasenta l'impossibile. Kosakowski ha bisogno che Ursula rimanga sveglia, guardando le immagini proiettate di volti e scene, e del tutto immobile, idealmente per secondi o addirittura minuti alla volta. 

Ogni contrazione e movimento offusca la scansione della risonanza magnetica, oscurando l'immagine e rendendola inutile. Ma Ursula tende a dimenarsi e poi, inevitabilmente, ad addormentarsi, esattamente quello che ti aspetteresti da un bambino di sei mesi. La scansione del cervello dei bambini mentre sono svegli è incredibilmente difficile e richiede tempo, e c'è sempre il rischio che una sessione non produca alcun dato. 

Un adulto motivato è in grado di rimanere perfettamente immobile per due ore, producendo immagini cerebrali che si leggono come un libro aperto. Le sessioni di Ursula producono qualcosa di più simile a un libro che è stato strappato e gettato in acqua. Kosakowski, che collabora con i professori di neuroscienze cognitive Nancy Kanwisher, e Rebecca Saxe, ha bisogno di setacciare le sezioni utilizzabili e ricucirle insieme prima di poter leggere la storia che rivelano.

"Heather è probabilmente la persona più abile in vita oggi a ottenere dati di risonanza magnetica funzionale di alta qualità da neonati umani", afferma Kanwisher, professore di neuroscienze cognitive Walter A. Rosenblith. Se Kosakowski non ottiene i due minuti di immagini del cervello di cui ha bisogno, è possibile che le due precedenti visite di Ursula siano state inutili. Ma se riesce a ottenere una lettura chiara della fMRI, sarà un passo più vicino a rispondere a una delle domande più profonde nelle moderne neuroscienze: quali sono le basi fisiche della mente umana? 

Un sogno lontano

Kosakowski sa come superare gli ostacoli. La sua infanzia è stata caratterizzata da quel tipo di instabilità che faceva sentire irraggiungibile qualsiasi tipo di istruzione superiore. Suo padre era nell'esercito, quindi la sua famiglia si spostava in continuazione. Poi i suoi genitori hanno divorziato e le difficoltà si sono moltiplicate. Quando aveva circa sette anni, lei e sua madre si trasferirono in un rifugio per senzatetto e a 11 anni Kosakowski fu data in affidamento nel Massachusetts occidentale. "Avere una laurea è sempre stato il mio sogno", dice, ma definisce il suo primo tentativo di college un "triste fallimento". 

"Ho mollato gli studi, ero una senzatetto e non avevo un lavoro”, ricorda. “Decisi allora di entrare nel Corpo dei Marines, ma sperava di poter avere un giorno una seconda possibilità al college”.  Dopo diversi anni nell'esercito, Kosakowski lasciò i Marines e tornò in Massachusetts, iscrivendosi part-time al Massachusetts Bay Community College. Forse, pensò, una laurea non era poi un obiettivo irraggiungibile. Mise gli occhi sullo Smith College, dove venne ammessa. Ma negli stessi giorni scoprì di essere incinta.

Kosakowski non andò al college da nessuna parte quell'autunno, ma la sua voglia di imparare persistette. La sua naturale curiosità si rivolse alla sua bambina, Hannah, nata quell'ottobre.  Kosakowski continuava a chiedersi come fossero le cose dal punto di vista della sua bambina. Come riusciva a dare un senso al mondo che la circondava?

Quando Hannah aveva due anni, Kosakowski ottenne un lavoro in un'organizzazione no profit che stava lavorando per accelerare la ricerca sulla sclerosi multipla, ed ebbe l'opportunità di partecipare a una conferenza sulle neuroscienze. "Capii che la cosa che volevo davvero era fare ricerca”, ricorda. “Dovevo tornare all’università".

Kosakowski venne accettata al Wellesley College, una scuola che aveva cancellato anni prima perché troppo competitiva. Rimase affascinata dalle neuroscienze, tempestando di domande i suoi professori finché uno di loro disse: "Heather, alcune tue domande non hanno risposta”.

Una scansione dopo l’altra

Quando si è laureata alla Wellesley, Saxe stava cercando un manager per il suo laboratorio, uno dei pochi laboratori al mondo a studiare i bambini da svegli con la risonanza magnetica, e di conseguenza uno degli unici in grado di rispondere alle domande di Kosakowski. sulla natura della cognizione infantile. È riuscita a entrarci.  

Quando sua sorella adottiva ha avuto un bambino, Kosakowski è andata da Saxe e ha chiesto se poteva imparare a usare la risonanza magnetica per scansionare il cervello del bambino. "Credo che pensasse che avrei semplicemente scansionato mia nipote", dice Kosakowski. "Ma ho continuato a scansionare e lei non mi ha mai detto di fermarmi." Saxe, impressionata dal lavoro e dalla determinazione di Kosakowski, accettò di assumerla. Nel 2017, ha lasciato il suo lavoro come responsabile di laboratorio e ha iniziato il suo primo semestre come dottoranda al MIT.

Kanwisher ricorda ancora la prima volta che ha visto Kosakowski all’opera con la risonanza magnetica. Stava pensando di lavorare con Kosakowski e Saxe sul loro studio sui bambini, ma all'inizio era molto scettica. “Un neonato stava urlando. La mamma era nervosa. Si respirava tensione nell’aria. Ma Heather non si arrendeva”, dice. «A un certo punto, il bambino sorride, e Heather lo mette nello scanner MRI e, tipo un minuto dopo, esegue la scansione. Un lavoro spettacolare”.

L'attuale studio di Kosakowski si concentra su come il cervello dei bambini di età compresa tra i due e i nove mesi risponde a brevi video di volti o corpi e in che modo differisce dalla loro risposte alle scene senza persone. È la prima a fare questo lavoro nei bambini sotto i cinque anni. Le informazioni che cerca possono essere misurate solo con la risonanza magnetica, che consente ai ricercatori di scattare immagini ad alta risoluzione di sezioni trasversali del cervello. 

La risonanza magnetica funzionale aggiunge un ulteriore livello, vale a dire la registrazione di immagini dell’attività del cervello in tempo reale. Quando i neuroni in una sezione del cervello sono particolarmente attivi, il flusso sanguigno aumenta per alimentare quella regione e si presenta come un punto luminoso sulle scansioni fMRI. 

I ricercatori hanno impiegato decenni a utilizzare la fMRI per dimostrare che sezioni del cervello adulto sono altamente specializzate per determinati compiti e per individuare esattamente quali aree sono specializzate per quali funzioni. “Non siamo solo genericamente intelligenti. La nostra intelligenza si esprime in modi molto particolari riguardo a cose molto particolari”, afferma Kanwisher. "Se si guarda la struttura, si vedono decine di regioni del cervello, ognuna che fa una cosa molto particolare e diversa... È impossibile non chiedersi: 'Come si è creata questa struttura?'"

Quando gli adulti guardano i volti, per esempio, una sezione del cervello chiamata area del viso fusiforme, o FFA, si illumina. In altre parole, se i ricercatori mettono gli adulti nelle macchine per la risonanza magnetica e mostrano loro immagini di volti e oggetti, l'FFA risponderà solo ai volti. L'area del luogo paraippocampale (PPA), nel frattempo, risponde più fortemente alle rappresentazioni di scene. 

Kanwisher l'ha chiamarla FFA quando era alla guida del team che l'ha individuata nel 1997. Sempre lei ha avuto un ruolo decisivo nell’individuazione e descrizione della PPA nel 1998. Insieme ai suoi colleghi ha anche scoperto la sezione del cervello nota come area corporea extrastriata (EBA), che risponde fortemente alle immagini di parti del corpo, nel 2001. 

"Heather sta scansionando gli esseri umani svegli più giovani per capire cosa c'è nel cervello a pochi mesi dalla nascita", dice Kanwisher. "Si tratta di una delle domande centrali nella storia della psicologia, delle neuroscienze e della filosofia: qual è la struttura della nostra mente e da dove viene?".

I risultati preliminari dello studio di Kosakowski forniscono alcune delle prove più evidenti che alcune funzioni del nostro cervello possono essere innate piuttosto che apprese. "I bambini hanno anche risposte selettive per volti, corpi e scene in FFA, EBA e PPA", afferma Kosakowski. "Nessuno l'ha mai trovato prima. E non era assolutamente previsto che l'avremmo trovato".

La pandemia di covid-19, tuttavia, ha costretto a sospendere le sessioni di risonanza magnetica. La sessione con Ursula alla fine del 2019 risulta essere stata una delle sue ultime possibilità di ottenere dati preziosi. In quella sessione, la bambina si era addormentata nello scanner, ma Kosakowski era abbastanza sicura di essere riuscita a ottenere i dati, come poi si è rivelato vero. 

Alla fine, Kosakowski prese la bambina ancora intontita e la tenne tra le braccia mentre si sedeva davanti a un computer. Alla fine, trovò l'immagine che stava cercando, indicando lo schermo mentre lo sguardo di Ursula seguiva il suo dito, e le disse: "Questo è il tuo cervello!". 

(rp)
  • Kosakowski con la piccola Ursula davanti alle immagini della risonanza magnetica della bambina. Rachel Fritts
  • In queste scansioni cerebrali di un bambino che guarda video di volti e scene, il rosso e il giallo mostrano l'attività relativa alla visualizzazione dei volti e il blu mostra l'attività collegata alle scene. Heather Kosakowski