Come i programmatori ben sanno, la generazione di sequenze casuali di numeri è un processo molto più complesso di quanto possa a prima vista sembrare. Se in ambito informatico la ricerca in questo settore si è concentrata sul tentativo di realizzare algoritmi sempre più rapidi ed efficienti, negli studi di psicologia sperimentale sull'uomo molte energie sono state (e sono tuttora) dedicate al tentativo di svelare i meccanismi mentali e cerebrali sui quali tale capacità si poggia. Nell'uomo, infatti, essa è oggetto di studio da parecchi decenni. I primi resoconti in proposito, infatti, si possono far risalire almeno alla fine degli anni Cinquanta (Mittenecker, 1958), quando paradigmi sperimentali basati su questo tipo di compito misero in luce abilità e limiti della mente umana di fronte ad un compito solo apparentemente “innocuo”. Nella sua versione più tipica, il compito consiste nel fornire lunghe sequenze di numeri, a differenti velocità, evitando di produrre sequenze stereotipate e ripetizioni immediate. L'abilità del soggetto viene valutata per mezzo di differenti scale, che ne descrivono differenti aspetti (Ginsburg & Karpiuk, 1994): in particolare, si valutano la ripetizione (il numero di ripetizioni immediate di una stessa cifra), la ciclicità (la distanza tra ripetizioni successive di una stessa cifra) e la serialità (ossia la tendenza a generare sequenze nelle quali i numeri seguano il loro ordine reale (es. 12, 34, 56) oppure no (es. 43 12 35).

Fin dai primi studi in questo ambito, i risultati misero in luce alcuni effetti tipici, e affatto intuitivi (per una rassegna si veda Brugger, 1997): per esempio, un dato tipico e ben corroborato da tutti gli studi successivi è rappresentato dal fatto che, a differenza dei generatori “meccanici”, le persone non ripetono quasi mai le cifre già pronunciate (Rabinowitz, Dunlap, Grant, & Campione, 1989). In generale, comunque, si osserva una tendenza costante a generare risposte non realmente casuali. Le evidenti difficoltà osservate nei partecipanti furono in primo tempo spiegate ipotizzando che essi avessero una concezione sbagliata del concetto di casualità (Ross & Levy, 1958). In seguito, spiegazioni alternative attribuirono le ragioni di questo fenomeno ai limiti della memoria di lavoro (quel magazzino della memoria a breve termine nel quale l'informazione, oltre ad essere temporaneamente “depositata”, viene anche manipolata) (Baddeley, 1966).

Oggi, alla luce di nuove proposte sul funzionamento dell'attività mentale, le difficoltà in questo tipo di compito vengono attribuite alle limitate capacità di elaborazione dell'informazione della mente umana. In particolare, esse vengono attribuite al limiti di alcune sotto-componenti del cosiddetto “sistema esecutivo centrale”. Quest'ultimo è, in estrema sintesi, un sistema che controlla e gestisce vari altri processi cognitivi dai quali è funzionalmente indipendente. Per aiutare l'intuizione, possiamo immaginarlo come una sorta di direttore, che regola il buon funzionamento di tutti gli elementi dell'orchestra, senza suonare alcuno strumento. Infatti, anche in chiave storica il concetto stesso di “esecutivo centrale” nasce in seguito all'osservazione di pazienti che, a causa di una lesione cerebrale (localizzata tipicamente nel lobo frontale) mostravano comportamenti disorganizzati nelle normali attività della vita quotidiana (la cosiddetta “sindrome disesecutiva”), pur non presentando alcun disturbo visibile nei test per la valutazione delle funzioni cognitive di base (ad esempio memoria, linguaggio, ragionamento, ecc.). Esso, dunque, sarebbe essenziale per (tra l'altro) la pianificazione del comportamento, l'inizio di azioni appropriate ad un dato contesto e l'inibizione di quelle non appropriate ad esso, la selezione delle strategie e il controllo dell'attenzione (soprattutto nelle situazioni che rappresentano una novità per il soggetto). Questo sistema è stato concettualizzato in forme alternative da autori diversi (si vedano per esempio Baddeley, 1998 e Shallice & Burgess, 1996) i quali hanno anche fornito differenti descrizioni dei suoi sotto-sistemi. Senza entrare nei dettagli, possiamo dire che una divisione basilare, e comunemente accettata, è quella tra gli aspetti strategici legati al controllo cognitivo (che comprendono la capacità di rappresentarsi lo scopo dell'azione e di allocare le risorse attentive) e la componente di valutazione e monitoraggio dell'azione eseguita (che verificano momento per momento la corrispondenza tra lo scopo dell'azione e il risultato effettivamente ottenuto).

Ebbene, una considerevole mole di dati sperimentali suggerisce fortemente un ruolo essenziale di entrambe queste componenti del sistema esecutivo centrale nel processo di generazione casuale di numeri. Innanzitutto, le caratteristiche stesse del compito, e i requisiti che devono essere soddisfatti, rendono questa ipotesi molto plausibile. Infatti, una lista dei processi coinvolti nel compito suggerisce che tra questi figurino (si veda anche Jahanshahi et al., 1998): 1) integrazione della dimensione delle cifre da generare (ad esempio da 20 a 40) e del proprio concetto personale di “casualità”, e loro mantenimento nella memoria di lavoro, 2) adozione di una strategia appropriata, che comprenda la selezione delle risposte appropriate, e l'inibizione di quelle inappropriate, in riferimento al concetto di “casualità” e alle istruzioni fornite dallo sperimentatore, 3) “monitoraggio” delle risposte e confronto tra queste e il criterio di “casualità”, 4) modifica alla strategia adottata, o passaggio ad una strategia alternativa, nel caso in cui essa non si rivelasse conforme ai requisiti posti dal compito. Soprattutto negli ultimi anni, grossa attenzione è stata riposta alla componente “inibitoria”, ossia alla capacità del soggetto di “bloccare” tutte quelle risposte molto semplici che però non si accordano con le richieste sperimentali, come le ripetizioni e le risposte stereotipate. Proprio questo aspetto è oggi considerato l'elemento centrale in questo tipo di compito (Baddeley et al., 1998). Tutti questi processi richiedono un notevole dispendio di risorse attentive, e ciò è in accordo con varie osservazioni raccolte nel corso degli anni. Per esempio, è noto che le diffficoltà messe in luce dai soggetti impegnati in questo compito aumentano in maniera proporzionale alla velocità con la quale essi devono generare le cifre, e che lo svolgimento del compito interferisce con, ed è ostacolato da, l'esecuzione contemporanea di un secondo compito che richieda risorse attentive (ad esempio il gioco degli scacchi). Inoltre, ma certo non meno importante, l'importanza del sistema esecutivo centrale per la generazione di numeri casuali trova conferma nei dati disponibili in merito alle strutture cerebrali coinvolte. Varie linee di ricerca, infatti, suggeriscono che essenziali per questo tipo di compito siano proprio quelle stesse regioni prefrontali che sono state tipicamente associate al sistema esecutivo centrale. Per esempio, la neuropsicologia clinica mostra prestazioni molto scarse in questo compito da parte di pazienti con lesioni localizzate nel lobo frontale (Spatt & Goldenberg, 1993; Petrides & Milner, 1982). Ulteriori conferme sono giunte dagli studi condotti mediante le cosiddette tecniche di neuroimmagine (PET e fMRI), che consentono di visualizzare l'attività cerebrale del soggetto mentre questo è impegnato nel compito. Vari studi condotti con la PET, infatti, hanno messo in luce un coinvolgimento della corteccia prefrontale (soprattutto nella sua porzione dorsolaterale) durante la generazione di numeri casuali (Jahanshahi et al., 2000). Questa regione, ed in particolare l'area 9 di Brodmann, sembra essere coinvolta in quella che abbiamo detto essere la componente centrale del compito, cioè la soppressione delle risposte abituali.

È interessante notare che l'importanza del sistema esecutivo centrale nella generazione di numeri casuali è considerata indiscussa al punto tale che questo compito è oggi comunemente utilizzato in neuropsicologia come prova clinica per la valutazione del funzionamento esecutivo, sia nei soggetti “sani” che in varie popolazioni cliniche, ad esempio pazienti con malattia di Alzheimer (Brugger, Monsch, Salmon, & Butters, 1996), Parkinson (Brown, Soliveri, & Jahanshahi, 1998) sindrome di Korsakoff (Pollux et al., 1995), schizofrenia (Artiges et al., 2000) e autismo (Williams et al., 2002).