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The functional Magnetic Resonance Imaging is an application of the magnetic nuclear resonance that permits to display the active regions of the brain and associate a function to it. The Author evaluates the possibility fMRI could be used as a "lie detector" for legal purposes.

La risonanza magnetica funzionale è un'applicazione in campo medico della risonanza magnetica nucleare, una metodologia inizialmente sviluppata dai fisici per lo studio del nucleo degli atomi e poi estesa dai chimici all'indagine delle molecole. La tecnica si basa sullo studio dell'interazione fra le onde radio e i nuclei degli atomi quando questi sono immersi in un campo magnetico sufficientemente intenso.

Per la cattiva fama dell'aggettivo "nucleare", in Italia, specialmente in campo medico, si parla soltanto di risonanza magnetica. Com'è esperienza di molti, le apparecchiature per risonanza magnetica sono degli strumenti di forma cilindrica o a ciambella, all'interno del cui spazio vuoto entra il corpo o la parte del corpo (arto, testo, ecc.) che è sottoposta a esame. In questo modo, il corpo, e quindi gli atomi delle molecole che lo compongono, è immerso all'interno del campo magnetico.

In risonanza magnetica funzionale (functional magnetic resonance imaging, fMRI) si misura l'afflusso di sangue ossigenato al cervello durante la sua attività. Tipicamente, durante un esperimento si sottopone un certo numero di volontari a un'alternanza di stimoli e situazioni di riposo. Confrontando per ciascun individuo le due serie di dati, generalmente si rileva un diverso afflusso di sangue quando il soggetto riceve lo stimolo rispetto a quando è a riposo in alcune regioni del cervello. Quando le regioni del cervello interessate dall'afflusso differenziale di sangue sono essenzialmente le medesime in tutti o nella grande maggioranza dei volontari studiati, si postula per esse un'associazione di natura funzionale allo stimolo (o tipologia di stimoli) irrogato. Negli articoli di divulgazione, questi risultati sono poi riassunti attraverso frasi del tipo "la corteccia frontale è responsabile per il riconoscimento delle forme" e illustrati con figure colorate del cervello. Nella situazione summenzionata, la variabilità fra individui è essenzialmente considerata alla stregua di un'incertezza della misura e pertanto si cerca di eliminarla considerando la risposta media della serie dei volontari. Il tipo di misura descritta contiene una serie di altri medie: il cervello analizzato è operativamente diviso in una serie di unità di volume, dette voxel (dalla commistione delle parole volume e pixel) e aventi approssimativamente la dimensione di un chicco di riso, di modo che l'immagine del cervello è ricostruita come l'insieme dei segnali registrati indipendentemente per ciascuna unità. Ogni voxel contiene diversi (molte migliaia) neuroni, il cui segnale è acquisito cumulativamente. In sintesi, l'immagine del cervello che si ottiene è data dall'unione del segnale rilevato indipendentemente in centinaia di migliaia di cubetti (i voxel); a sua volta il segnale rilevato per ciascun voxel è dovuto al maggiore o minore afflusso di sangue ossigenato all'interno di tutto il suo volume, che contiene molte migliaia di neuroni. Un'altra media intrinseca alla misura è quella temporale: ciascun neurone può inviare centinaia di segnali al secondo. Tuttavia anche la misura più breve richiede alcuni secondi, e quindi registra solo la media di tutti i segnali che sono occorsi durante la misura.

Il tipo di approccio descritto in precedenza sarebbe applicabile in campo legale come macchina della verità solo nel caso in cui fosse possibile distinguere regioni del cervello attivate selettivamente quando un soggetto mentisce o attivate selettivamente quando un soggetto dice la verità (per esempio quando richiama un ricordo). Vi sono due ostacoli di natura sia scientifica sia pratica che di fatto impediscono questa applicazione. Come descritto, l'identificazione di regioni del cervello coinvolte in un processo funzionale (per esempio il riconoscimento del linguaggio) si basa sulla determinazione della risposta media a una serie di stimoli in un insieme di volontari. I dati attualmente disponibili non consentono un grado di sicurezza sufficientemente alto nell'assumere che ciascun singolo individuo debba, nelle medesime condizioni, avere una risposta non particolarmente dissimile dalla media. In altre parole, sebbene si possa determinare sperimentalmente che mediamente in un insieme di individui la risposta al medesimo stimolo coinvolge una stessa regione del cervello, non si può con sufficiente certezza asserire che per una singola persona non facente parte di quel campione che sia sottoposta a quello stimolo ci si debba attendere l'attivazione di esattamente la stessa regione. Oltre questo problema si deve considerare che una medesima regione del cervello può essere attivata da tipologie di stimoli anche molto diverse (per esempio sia eccitazione sessuale sia ansietà). Può dunque essere difficile avere la certezza che una risposta apparentemente mendace (o anche apparentemente veritiera) rilevata tramite fMRI a seguito di un "test della verità" sia effettivamente dovuta al fatto che il soggetto mente (o è sincero) e non al fatto che l'interrogazione suscita nel soggetto particolari stati d'animo. Combinando i due problemi menzionati (differenza del singolo rispetto alla media, non esclusività del coinvolgimento delle varie regioni del cervello rispetto a diversi tipi di stimoli) risulta evidente come l'analisi dell'attivazione, tramite la rilevazione di un diverso afflusso di sangue ossigenato rispetto allo stato di riposo, di specifiche regioni del cervello nel processo di costruzione di una menzogna non possa garantire, allo stato dell'arte, una prova legale stringente. (qui non si entra nel merito di se l'analisi fMRI possa comunque essere più o meno affidabile del test col poligrafo).

Un approccio alternativo, più recente, allo studio del funzionamento del cervello tramite fMRI si basa sull'idea di cercare di individuare quando il cervello sta svolgendo un determinato processo senza curarsi troppo di quali parti sia responsabile per questo. Ciò si effettua valutando tramite tecniche computazionali sofisticate la correlazione fra l'attività in tutte le parti del cervello allo stesso tempo. In questo approccio, il segnale dovuto a ciascuna unità di volume (voxel) non è più considerato indipendentemente dalle altre unità ma simultaneamente con esse. Semplificando un poco i termini del problema, è possibile che l'attività in una singola area del cervello non sia significativamente associata allo stimolo, ma che invece lo sia il complesso delle attività in due, tre o più regioni. Queste tecniche, dette di riconoscimento di pattern, si prestano bene a rispondere a domande del tipo: il soggetto sta guardando una faccia nota o una sconosciuta? oppure il soggetto sta movendo la mano sinistra o la destra?, anche con una singola misura fatta su un volontario non studiato in precedenza. Qui il principale ostacolo all'applicazione di fMRI come macchina della verità sta nel fatto che sia il modo in cui è formulata una domanda sia il modo in cui è raccolta la risposta (verbalmente, per iscritto, tramite computer) influenzano apprezzabilmente il pattern di attività cerebrale. Per esempio, si può pensare che un soggetto cui si chiede di dire "quadrato" quando gli si mostra una carta con disegnato un cerchio stia mentendo, e quindi che si stia applicando la macchina della verità. Tuttavia lo stesso esperimento può anche essere inteso come un test della correlazione fra percezione e linguaggio che non interessa affatto il processo del mentire. Di fatto, sulla scala di un'ipotetica applicazione routinaria della macchina della verità da parte della magistratura, l'influenza dell'operatore che pone le domande potrebbe rendere prevalente l'una o l'altra delle situazioni e quindi determinare, anche inconsapevolmente o involontariamente, l'esito del test. Anche nelle applicazioni più semplici, come per esempio rispondere sì o no a una domanda premendo un bottone e alternando casualmente verità e menzogna, si è rilevato che l'affidabilità delle predizioni si aggira nei casi migliori attorno al 90% (ossia analizzando il solo pattern di risposta fMRI del soggetto, nel 10% dei casi il computer ha asserito che il soggetto ha detto la verità quando mentiva o viceversa). Il dubbio di un errore rimane quindi elevato. Passare dal 90% di affidabilità al 99,9999% (un errore ogni milione di casi, comunque molto peggiore per esempio del test del DNA) richiede sviluppi tecnologici sia della strumentazione sia dei metodi per l'analisi della risposta che sono molto lontani nel futuro e, in assoluto, non necessariamente raggiungibili. Molto probabilmente, dovrebbero anche essere sviluppati opportuni protocolli per l'uso della tecnologia come macchina per la verità, così come già in essere col poligrafo in cui si formulano alternanze di domande neutre e di domande più o meno rilevanti per l'indagine.

Alcune ulteriori considerazioni, di nuovo per lo più sfavorevoli alla sostituzione del poligrafo con la risonanza magnetica funzionale:

• il costo di uno strumento per risonanza magnetica è dell'ordine di qualche milione di euro
• l'uso dello strumento richiede tecnici appositamente formati e completamente dedicati
• lo strumento richiede manutenzione almeno settimanale per mantenere la performance dei magneti che generano il campo
• lo strumento non può essere spostato: il soggetto deve essere trasportato al luogo dove esso è installato
• la misura richiede che la testa del soggetto rimanga immobile. Essa può quindi essere condotta solo su soggetti consenzienti; da questo punto di vista si può comunque valutare la possibilità dell'impiego per suffragare le posizioni dei testimoni
• gli studi finora svolti hanno interessato nella pressoché totalità dei casi gruppi di volontari ristretti e poco rappresentativi dell'intera società; inoltre, le simulazioni condotte sicuramente non riproducono in modo adeguato gli stati emotivi che possono essere riscontrati in soggetti indagati per crimini o in testimoni all'interno di processi. Lo stato emotivo ha ovviamente un forte impatto sulla risposta del cervello agli stimoli

Per riassumere, la risonanza magnetica funzionale è una tecnica piuttosto costosa che giustifica ampiamente il suo prezzo per la possibilità unica che offre di osservare, sia pure ancora con qualche limite di risoluzione spaziale e temporale, il cervello umano mentre funziona. E' stata già dimostrata una discreta capacità di identificare i processi in cui il cervello è coinvolto tramite la sola analisi della risposta fMRI. Tuttavia, l'impiego di questa tecnica in campo legale per identificare menzogne o per corroborare l'affidabilità dei testimoni è sicuramente prematuro. Da un lato è necessario un forte sviluppo metodologico e tecnologico per garantire un sufficiente livello di affidabilità. Dall'altro, per un'applicazione diffusa e di routine è molto probabilmente necessaria una forte riduzione del costo complessivo della tecnica.

Al momento, le applicazioni fuori dai laboratori e dalle cliniche che sono più rilevanti, anche quantitativamente, per la risonanza magnetica funzionale sono nel settore marketing.

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