COGNITIVE NEUROSCIENCE APPLIED TO COMPLEX SYSTEMS: DEVELOPMENT OF NOVEL ELECTROPHYSIOLOGICAL PARADIGMS FOR THE INVESTIGATION OF MORAL REASONING AND SOCIAL INTERACTIONS

This research project lays its foundations on the observed ubiquity of complexity in many phenomena. Given the definition of complexity, human social and moral processes are to be considered part of the set of complex entities. We chose to investigate the cognitive and affective impact of technology and automation in social and morally-charged contexts. Highlighted possible inherent methodological issues in the state-of-art research, such as self-reported- only approaches and one-brain analyses, we propose to address the research object via electrophysiology (electroencephalography and autonomic activity analysis), multi-level analysis (both quantitative and qualitative: electrophysiology, psychometrics, behavioural, and content analysis), and the technique of hyperscanning, the simultaneous data collection in more than one subject and the computing of interbrain connectivity indices, which allows transcending the “one plus one equals two” line of reasoning. From this epistemological and methodological evidence, we proposed and implemented three studies that can be located across a continuum that goes from basic laboratory to fully applied research. In the first study, a basic research design, we implemented a modified version of the renowned Trolley problem, randomizing the agent nature (either human or automated) and its behaviour (intervening or not intervening in the ongoing moral impasse) and collecting the participants’ electroencephalography, autonomic, behavioural, and psychometrics data. We found evidence that suggests the existence of different moral schemata and meta-representations, together with peculiar allocations of brain resources for both the considered factors. The main differences involved attentional, emotional, social, and agency processes, and led to the following interpretation: a morality asymmetry toward humans and artificial agents in morally-charged situations might exist. Thus, we concluded that leaving up to people’s default response could be problematic from a moral and ethical perspective. We furnish a partial solution on the matter and bring to the attention possible inherent threats revolving around automation. In the second and third studies, we designed and implemented applied protocols that aimed at highlighting divergences in face-to-face and remote social interactions. In the second study, we chose to focus on job interviews, typical inter-individual exchanges in the organizational domain, and gather electroencephalography and autonomic data on all the involved social agents. In the third study, we zoomed on learning and training settings and gathered electroencephalography data with the aid of wearable and portable devices. The face-to-face condition seems associated with higher emotional engagement between participants and higher arousal. Remote settings instead seemed not to be particularly linked to increased cognitive difficulty. Thus, when it comes to evaluating the two considered modalities, we suggest the rejection of all-or-nothing or black-or-white interpretations in favour of situation-based examination. In the last part of the work, we listed and discussed the project’s weaknesses, in terms of validity and propose new research paths.

Il seguente progetto di ricerca si innesta sulla riflessione che la complessità è un fenomeno endemico, presente in molti domini. Fornita una definizione di complessità (che, per ironia, non è compito affatto semplice), possiamo attribuire ai fenomeni sociali e morali tale caratteristica. In questo lavoro abbiamo preso in considerazione come oggetto di ricerca l’impatto che la tecnologia ha da un punto di vista cognitivo e affettivo nei contesti sociali e d’interazione, e nel ragionamento morale. Abbiamo evidenziato quelle che pensiamo siano le principali criticità della letteratura scientifica contemporanea, che possono essere riassunte nei seguenti punti: l’utilizzo esclusivo di dati self-report e la considerazione di fenomeni sociali a partire da casi statistici individuali, con l’assunto, anche se più o meno celato, che uno più uno sia uguale a due. Per questo, lo scopo principale del lavoro è la costruzione e l’implementazione di protocolli che superino questi limiti. Per farlo, abbiamo individuati tre assi attorno ai quali abbiamo sviluppato i tre studi che compongono il corpus scientifico del lavoro: l’elettrofisiologia, l’analisi multi-livello e la tecnica dell’hyperscanning, che permette l’acquisizione di dati fisiologici, e non, su più soggetti contemporaneamente. I tre studi si possono collocare su un continuum che va dalla ricerca di base-laboratoriale al setting più applicato. Nel primo studio, una ricerca di base, abbiamo implementato una versione modificata del noto trolley problem di Foot, andando a randomizzare i fattori che riguardano la natura dell’agente coinvolto (umano o automatico) e il comportamento dell’agente (intervenire o non intervenire nello “stallo” morale). Abbiamo raccolto dati EEG, autonomici, comportamentali e psicometrici. Abbiamo trovato evidenze che indicano che i nostri soggetti sperimentali abbiano applicato schemi morali e meta- rappresentazioni differenti in base alla natura dell’agente e tendano a non considerare l’agente artificiale come un’entità morale. Abbiamo rilevato anche pattern elettrofisiologici dissimili, che coinvolgono il processamento attentivo, emotivo e dell’agentività. Una maggiore complessità di elaborazione si è manifestata nel ragionamento morale che riguardava agenti non-umani. Questa “asimmetria” nel ragionamento morale, a parità di azioni, ci ha portato a concludere che la risposta automatica dell’essere umano potrebbe comportare delle problematiche in futuro. Il lavoro si conclude con una riflessione riguardante la tecnologia automatica, evidenziandone alcuni limiti in termini etico-morali. Nel secondo e terzo studio, che rappresentano la componente più applicata del lavoro, abbiamo cercato di evidenziare possibili differenze tra la modalità face-to-face e quella da remoto, focalizzandoci sul colloquio di selezione e sull’apprendimento in azienda. Abbiamo utilizzato misure elettrofisiologiche, sia centrali che periferiche, e l’analisi qualitativa del contenuto, rilevando dati in contemporanea durante l’interazione sociale. In generale, i dati raccolti indicano un maggior engagement emotivo nei soggetti di durante l’interazione face-to-face, insieme a livelli di arousal più elevati. La condizione remote invece non sembra essere associata a livelli di cognitive load maggiore, come studi precedenti indicavano. Queste evidenze ci hanno portato a concludere che una visione estremamente dicotomica nella valutazione delle due modalità prese in considerazione è da sconsigliare, in favore di un approccio più situazionale. Il lavoro si conclude andando a indicare i limiti degli studi presentati e suggerendo nuovi percorsi di ricerca per il futuro.