Ghiandola pineale: l'ultima parte del cervello che l'IA non riproduce?

La ghiandola pineale (o epifisi) è una piccola ghiandola al centro del cervello che ogni notte rilascia melatonina e così dice a tutto l’organismo che è notte ed è ora di dormire. I modelli di IA non riproducono ancora la ghiandola pineale né un orologio interno, ma due delle sue funzioni hanno un corrispettivo nell’IA: la misura del tempo e il «sonno», che in uno studio pubblicato su Nature Communications nel 2022 ha aiutato le reti neurali a non dimenticare.

Cosa c’è nella ghiandola pineale?

Secondo il capitolo di Josephine Arendt e Anna Aulinas su Endotext, la ghiandola pineale umana pesa appena 100–150 mg. Si trova sulla linea mediana del cervello, attaccata con un breve peduncolo al tetto del terzo ventricolo, e curiosamente si trova al di fuori della barriera ematoencefalica. Al suo interno si trovano, tra l’altro:

1. I pinealociti, circa il 95% delle cellule. Sono loro a produrre la melatonina.
2. Le cellule gliali (astrociti e fagociti), sparse tra i pinealociti.
3. Depositi di calcio, che con l’età compaiono nella maggior parte delle persone. Grazie a questi, la ghiandola pineale è un buon punto di riferimento nelle immagini del cervello.

La melatonina si forma nei pinealociti dal triptofano, passando per la serotonina. Il ruolo chiave spetta all’enzima AA-NAT (arilalchilammina N-acetiltransferasi), la cui attività cresce di notte e crolla rapidamente quando si accende la luce.

Come fa la ghiandola pineale a sapere che è notte?

Da sola non vede la luce, almeno nei mammiferi. Il segnale fa un giro più lungo (come descrivono Arendt e Aulinas):

1. Una parte delle cellule gangliari della retina contiene melanopsina e reagisce alla luce indipendentemente dalla vista.
2. Il segnale arriva al nucleo soprachiasmatico (NSC) dell’ipotalamo, l’orologio biologico principale dei mammiferi.
3. Con la luce, il NSC blocca la trasmissione. Al buio la lascia passare, attraverso il nucleo paraventricolare dell’ipotalamo, il midollo spinale e il ganglio cervicale superiore.
4. Alla fine, le terminazioni nervose rilasciano noradrenalina, che avvia la produzione di melatonina.

La cosa più interessante è che il NSC misura il tempo anche nel buio totale. Il ritmo si discosta allora dalle 24 ore standard e «va alla deriva», e la luce del giorno lo corregge ogni giorno. In più, più lunga è la notte, più a lungo viene rilasciata la melatonina, e così gli animali stagionali ne ricavano il periodo dell’anno.

E c’è un numero utile per chi scrolla a letto: per sopprimere del tutto la melatonina di notte servono circa 2.500 lux oppure luce blu (460–480 nm), ma già meno di 200 lux possono abbassarla e spostare il ritmo. La normale illuminazione di casa è di 100–500 lux ;)

La ghiandola pineale è un «terzo occhio»?

In alcuni animali, quasi alla lettera. Nei vertebrati a sangue freddo la ghiandola pineale è fotosensibile, e molte lucertole e il tuatara hanno il cosiddetto «occhio parietale», che deriva dal complesso pineale e ha una retina semplificata. In un lavoro del 2025 su Genome Biology and Evolution, i ricercatori hanno esaminato oltre 60 genomi di lucertole e tuatara e hanno trovato una nuova opsina, la lepidopsina, che gli altri vertebrati non hanno.

Nei mammiferi questa fotosensibilità è scomparsa, e la ghiandola pineale riceve informazioni sulla luce solo tramite gli occhi.

Perché Cartesio ci mise l’anima?

Perché cercava il luogo in cui tutto si incontra. Come descrive la voce «Descartes and the Pineal Gland» della Stanford Encyclopedia of Philosophy, Cartesio considerava la ghiandola pineale «la sede principale dell’anima», perché secondo lui era l’unica parte del cervello a non essere doppia. Se vediamo una cosa sola con due occhi e pensiamo un solo pensiero alla volta, le immagini dei due lati devono unirsi da qualche parte.

Alcune delle sue ipotesi anatomiche erano sbagliate (la ghiandola pineale non è sospesa liberamente nei ventricoli del cervello), ma la domanda su un unico luogo in cui «risiede» la coscienza ritorna in ogni discussione sul fatto che l’IA provi qualcosa.

Si potrebbero riprodurre le funzioni della ghiandola pineale nell’IA?

1. L’orologio biologico. Ad oggi un modello linguistico non ha un equivalente del NSC. Non misura il tempo tra un messaggio e l’altro e sa che giorno è solo se qualcuno gli fornisce la data nel contesto. La sua «conoscenza del mondo» si ferma alla data di cutoff dei dati di addestramento, un po’ come un ritmo che nessuna luce corregge.
2. La melatonina come segnale globale. La melatonina non arriva a un singolo neurone, ma circola nel sangue e cambia lo stato di molti organi contemporaneamente. Nell’IA le si avvicinano di più le impostazioni che cambiano il comportamento dell’intero modello in una volta, come il prompt di sistema, anche se c’è molto spazio per approfondire questo meccanismo. Potrebbe portare effetti interessanti per l’orientamento dei modelli e per la sicurezza dell’IA.
3. L’ora di andare a dormire. La ghiandola pineale non dorme al posto nostro, ma aiuta a stabilire quando dormiamo, e il sonno si è rivelato utile anche per le reti neurali. LLM che continuano a imparare durante il «sonno» sono ancora roba da futuro, ma chissà, forse è proprio questo l’ultimo anello mancante verso un’IA pienamente «cosciente»?

Le reti neurali hanno bisogno di dormire?

Secondo il gruppo di Maxim Bazhenov dell’Università della California a San Diego, sì. Nel lavoro «Sleep-like unsupervised replay reduces catastrophic forgetting in artificial neural networks» (Tadros, Krishnan, Ramyaa, Bazhenov, Nature Communications 2022), i ricercatori hanno aggiunto all’addestramento una fase di «sonno»: la rete riceveva dati rumorosi e imparava senza supervisione, con una semplice regola di Hebb.

Il problema che volevano risolvere è il cosiddetto «oblio catastrofico»: una rete addestrata su un nuovo compito sovrascrive ciò che sapeva fare prima. Dopo la fase di «sonno», la rete recuperava compiti dimenticati, perché i vecchi schemi si riproducevano da soli, un po’ come nel cervello durante il sonno.

Il legame con la ghiandola pineale è indiretto: la melatonina stabilisce l’ora del sonno, mentre lo studio riguarda ciò che il sonno fa alla memoria, ma è probabilmente il lavoro più concreto in cui la biologia della notte è arrivata all’IA.

Come aiuta l’IA a studiare la ghiandola pineale?

Nella direzione opposta è più semplice. FreeSurfer, un diffuso pacchetto per l’analisi delle immagini cerebrali del Massachusetts General Hospital, include dalla versione 8.1 lo strumento mri_pglands_seg. È una rete neurale di tipo U-Net che, su una risonanza magnetica (T1), segna automaticamente la ghiandola pineale e tre parti dell’ipofisi. L’hanno descritta Larson, Fischl, Greve e colleghi su «Human Brain Mapping».

La ghiandola pineale è piccola, quindi contornarla a mano su centinaia di immagini è un lavoro noioso. La segmentazione automatica permette di misurarla in studi di grandi dimensioni.

FAQ

A cosa serve la ghiandola pineale?

Rilascia melatonina di notte, al buio. Così comunica all’organismo il momento della giornata e, negli animali stagionali, anche il periodo dell’anno. Il suo ritmo è dettato dal nucleo soprachiasmatico dell’ipotalamo.

La ghiandola pineale è il terzo occhio?

Nei mammiferi no, perché non reagisce direttamente alla luce. In molte lucertole e nel tuatara dal complesso pineale deriva il cosiddetto «occhio parietale», con fotorecettori propri.

L’IA ha un orologio biologico?

No. Un modello linguistico non misura il tempo da solo e conosce la data solo quando gliela si fornisce nel contesto. I ricercatori hanno però testato una fase di «sonno» nell’addestramento delle reti, che le aiuta a non dimenticare i compiti imparati in precedenza.