Prot. 2022MW3XTA - On the neurocognitive foundations of the human technical mind

Gli esseri umani sono naturalmente inclini alla materialità, come testimonia la loro capacità di concepire strumenti e costruire costruzioni. L'aumento dell'efficienza e della complessità degli strumenti e delle tecniche nel corso delle generazioni, cioè la Cultura Tecnologica Cumulativa (CTC), è alla base della trasformazione radicale della superficie terrestre operata dall'homo sapiens. Queste trasformazioni costituiscono le precondizioni attraverso le quali la tecnologia può essere emersa. La CTC è stata considerata dalla rivista Science come una delle 125 grandi domande scientifiche del millennio. Secondo l'ipotesi tradizionale, la CTC deriva dalla capacità unica degli esseri umani di imparare gli uni dagli altri. Accanto a queste capacità di apprendimento sociale, le più recenti teorie neurocognitive nel campo evidenziano il ruolo di una forma specifica di conoscenza non verbale nella CTC, cioè il ragionamento tecnico, che permette agli esseri umani di comprendere le proprietà dei fenomeni fisici. L'approccio alla CTC basato sul ragionamento genera un importante legame gnoseologico tra l'antropologia evolutiva e la letteratura sull'uso degli strumenti umani e la semantica dell'azione. Pertanto, le premesse epistemologiche di un tale tipo di letteratura neuroscientifica possono essere facilmente tradotte in metodologie sperimentali per indagare le origini neurocognitive della CTC. I recenti progressi nelle neuroscienze cognitive sottolineano il ruolo di più sistemi neurocognitivi nell'uso degli strumenti umani e nella semantica delle azioni. Mentre le neuroscienze integrative predicono il coinvolgimento di più reti cerebrali fronto-temporo-parietali in tali abilità, le basi neurocognitive della mente tecnica umana sono ancora largamente inesplorate. Combinando metodologie ecologiche derivate dalla psicologia cognitiva con tecniche di neuroimaging, questo progetto di ricerca mira a indagare le basi neurocognitive della mente tecnica umana utilizzando il contesto sperimentale dell'uso degli strumenti umani. In particolare, questo studio mira a consolidare il recente modello di rivalutazione dell'azione basato sul ragionamento. In questo quadro, la capacità di agire sull'ambiente utilizzando e costruendo strumenti emerge come sottoprodotto dell'interazione tra diversi tipi di informazioni e sistemi neurocognitivi multipli (cioè, conoscenza semantica, tecnica e sensorimotoria). Questo progetto esplorerà le implicazioni dell'idea di azione-riconoscimento nella CTC sviluppando esperimenti ad-hoc, che coinvolgeranno il comportamento, il neuroimmagine (es, fMRI, EEG e simultanea EEG/fMRI) e paradigmi di eye-tracking per (1) esplorare i processi di integrazione delle informazioni nelle aree cerebrali fronto-temporo-parietali note per essere coinvolte nell'uso degli strumenti umani; (2) specificare il ruolo della corteccia parietale nel ragionamento tecnico; (3) indagare il ruolo dei lobi frontali nella semantica delle azioni.

Humans are naturally inclined towards materiality, as testified by their ability to devise tools and build constructions. The increase in the efficiency and complexity of tools and techniques over generations, namely the Cumulative Technological Culture (CTC), is at the root of the radical transformation of the earth surface operated by the homo sapiens. These transformations constitute the preconditions trough which technology may have emerged in our lineage. CTC has been considered by the journal Science as one of the 125 big scientific questions of the millennium. According to the mainstream cultural niche hypothesis, CTC results from humans' unique ability to learn from each other. Alongside these social-learning abilities, most recent neurocognitive theories in the field highlight the role of a specific form of non-verbal knowledge in CTC, namely technical reasoning, that enables humans to understand the properties of physics phenomena. The reasoning-based approach to CTC generates an important gnoseological link between evolutionary anthropology and the literature on human tool use and action semantics. Therefore, the epistemological premises of such a kind of neuroscientific literature can be easily translated in experimental methodologies to investigate the neurocognitive origins of CTC. Recent advances in cognitive neuroscience emphasize the role of multiple neurocognitive systems in human tool use and action semantics. While integrative neuroscience predicts the involvement of multiple fronto-temporo-parietal brain networks in such abilities, the neurocognitive bases of human technical mind are still largely unexplored. By combining ecological methodologies derived from cognitive psychology with neuroimaging techniques, this research project aims at investigating the neurocognitive bases of the human technical mind by using the privileged experimental context of human tool use. Specifically, this study aims at consolidating the recent reasoning-based model of action reappraisal. In this framework, the ability to act on the environment by using and constructing tools emerges as the by-product of the interaction between distinct kinds of information and multiple neurocognitive systems (i.e., semantic, technical, and sensorimotor knowledge). This project will explore the implications of the action-reappraisal idea in CTC by developing ad-hoc experiments, which will involve behavioural, neuroimaging (i.e., fMRI, EEG and simultaneous EEG/fMRI) and eye-tracking paradigms to (1) explore the information-integration processes in the fronto-temporo-parietal brain areas known to be related to human tool use; (2) detail the role of the parietal cortex in technical reasoning; (3) investigate the role of the frontal lobes in action semantics.