Appunti integrati con slide, Psicologia generale di base

LA NEUROPSICOLOGIA COGNITIVA: I LIMITI

I limiti di questo approccio sono:

il possibile sviluppo da parte dei pazienti di strategie compensatorie, grazie alla plasticità

→

neurale (ad esempio, funzioni cognitive prima svolte da alcune parti del cervello e, in seguito

alla lesione, da altre);

la modularità anatomica stessa, dal momento che molte aree cerebrali funzionano in modo

→

integrato, assumendo serialità;

il fatto che le lesioni cerebrali, piuttosto che interessare un solo modulo, sono in genere

→

abbastanza estese;

lo studio di aspetti specifici della cognizione umana, piuttosto che generali.

→

GLI APPROCCI ALLA COGNIZIONE UMANA: LA SCIENZA COGNITIVA

COMPUTAZIONALE

La scienza cognitiva computazionale elabora dei modelli computazionali per comprendere

l’attività cognitiva, ovvero dei modelli in grado di generare degli output che mimano i

comportamenti umani e alcuni aspetti del funzionamento cognitivo. Differisce

dall'intelligenza artificiale, il cui scopo è migliorare i comportamenti umani, e implica

processi differenti da quelli dell’uomo. Il principio su cui si basa questo approccio è il

seguente: costruendo macchine in grado di restituire le stesse risposte delle persone e in

tempi equivalenti, il modo in cui è stato sviluppato l’algoritmo può fornire informazioni sulle

funzioni cognitive.

Per costruire i modelli computazionali sono impiegati due metodi:

i sistemi di produzione, ovvero degli insiemi di regole “se...allora”, che operano sulla base

→

della rilevazione di corrispondenze tra la parte “se” della regola e i contenuti della memoria di

lavoro (il sistema cognitivo che permette di mantenere e manipolare temporaneamente le

informazioni necessarie per svolgere compiti mentali complessi come ragionare). In sintesi,

simulano il pensiero come una sequenza di meccanismi logici;

le reti di connessione, ovvero reti di nodi interconnessi da

→

attivazioni numeriche, ispirati al funzionamento dei neuroni.

Possono rappresentare il comportamento cognitivo senza utilizzare

regole esplicite, ma in base a quanto un nodo influenza l’altro.

Tra i vantaggi di questo approccio vi è il superamento della

vaghezza delle teorie psicologiche espresse linguisticamente, in

quanto è possibile esprimerle in termini matematici; tuttavia, è un

approccio poco osservativo, perché per essere messo in atto implica

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di avere già delle conoscenze e dunque di aver già condotto degli studi. Per di più, se si

riuscisse a creare un programma che simula accuratamente il pensiero umano, si avrebbe già

una comprensione completa del suo funzionamento, ma ciò non accade: infatti, dal momento

che le emozioni, i processi top-down e algoritmi diversi possono portare alla stessa risposta

data dall’essere umano, non è facile capire precisamente come avvengano i processi di

pensiero. Il più grande limite di questo approccio è stato però sottolineato dall’esperimento

della stanza cinese (The Chinese Room) di John Searle: la sintassi non è condizione

sufficiente per la determinazione della semantica. L’esperimento avvenne nel seguente modo:

si immagini di trovarsi in una stanza chiusa, con a disposizione una serie di regole per

comprendere una lingua sconosciuta; si ricevono parole in cinese (input), ed è necessario

tradurle (output). L’uomo viene così ridotto ad un computer, ma non si limiterà ad elaborare

le informazioni e ad eseguire il compito affidatogli (tradurre), ma tenterà anche di

comprendere, il che gli è impossibile in questa situazione. Ai computer dunque, oltre alle

emozioni, manca la prospettiva in prima persona, in quanto non comprendono nemmeno ciò

che gli viene chiesto, ma si limitano unicamente a portare a termine i lavori affidati.

LA PERCEZIONE VISIVA

La percezione visiva è uno dei processi di base del nostro sistema cognitivo: grazie alla

neuroscienza cognitiva sappiamo che il 20% della corteccia cerebrale elabora gli stimoli

visivi; ma cosa accade dalla retina, il tessuto a più strati sul retro del bulbo oculare, alla

corteccia visiva?

L’occhio umano è sensibile ad una piccola porzione di onde luminose, ovvero onde di energia

elettromagnetica, e in particolare ad una lunghezza d’onda tra 700 e 400 nanometri (nm, un

bilionesimo di metro). Non si è infatti in grado di vedere le onde radio o le onde infrarosse.

Quando siamo in presenza di uno

stimolo visivo, le onde luminose

entrano nell’occhio attraverso la

cornea, che curva la luce facendola

passare attraverso la pupilla, la

quale aumenta o restringe il suo

diametro a seconda della quantità

di luce disponibile. Questa

risposta è un riflesso involontario:

in caso di luce intensa, la

contrazione evita danni alle cellule

fotosensibili della retina; in condizioni di illuminazione debole, la dilatazione è utile a

catturare quanta più luce possibile. Oltrepassati cornea, pupilla, iride e cristallino, la luce

raggiunge la retina. Qui i recettori si occupano della ricezione, ovvero dell’assorbimento

dell’energia fisica e, con la trasduzione, i neuroni trasformano l’energia in una configurazione

elettrochimica. I neuroni sensoriali veicolano quindi questi impulsi al sistema nervoso

centrale. Nella retina vi sono due tipi di recettori: i coni e i bastoncelli. I coni, concentrati

nella zona centrale e in particolare nella fovea, sono dediti alla visione dei colori e consentono

una visione nitida, funzionando meglio con luce intensa; i bastoncelli, concentrati nella zona

periferica, sono fotorecettori in bianco e nero che funzionano meglio con luce tenue,

specializzati a captare il movimento. Il punto in cui il nervo ottico esce dall’occhio per

arrivare al cervello è detto punto cieco, in quanto non sono presenti fotorecettori: non è 12

percepito dall’uomo, poiché il cervello integra le informazioni sensoriali per fornire stabilità e

completezza.

LA PERCEZIONE VISIVA: DALLA RETINA ALL’ELABORAZIONE DEL “COSA” E

DEL “COME” Già a livello della retina, vi è una

differenziazione tra le cellule che si occupano

di analizzare la forma, cosa viene percepito, e

cellule che trattano il modo, come viene

percepito. In particolare, i coni inviano un

input alle cellule parvocellulari, che si

occupano del “cosa”: sono sensibili ai dettagli

e ai colori; i bastoncelli, invece, lo inviano alle

cellule magnocellulari, che si occupano del

“come”: sono sensibili alle informazioni sul

movimento. Gli assoni di queste cellule

gangliari formano un nervo ottico a partire da

ogni occhio, che si incrociano in un punto

detto chiasma: metà degli assoni procede

verso l’emisfero ipsilaterale, l’altra metà verso

quello controlaterale. In particolare, nel

chiasma, gli stimoli provenienti dal campo

visivo sinistro (parte dx occhio sx + parte dx occhio dx) arrivano all’emisfero destro, mentre

quelli provenienti dal campo visivo destro (parte sx occhio sx + parte sx occhio dx) arrivano

all'emisfero sinistro: si tratta della lateralizzazione della

percezione visiva.

A questo punto il tratto ottico, formato dagli assoni

parvocellulari e magnocellulari, giunge al nucleo genicolato

laterale del talamo, di cui costituisce gli strati. Entrambi si

proiettano in V1, la corteccia visiva primaria, e nelle aree

corticali visive adiacenti, come V2, tutte nella parte posteriore

del lobo occipitale. Successivamente, afferiscono a due circuiti

neurali differenti: i parvocellulari alla via ventrale, che si occupa

del “cosa”, del riconoscimento, di colore e forma e procede verso

la corteccia inferotemporale (V4); i magnocellulari a quella

dorsale, che si occupa del “dove” e del “come”, del movimento e dell’interazione e culmina

nella corteccia parietale posteriore (V5).

V1 e V2 sono responsabili dell’elaborazione precoce degli stimoli visivi: Hubel e Wiesel (vedi

“La neuroscienza cognitiva: le tecniche a misurazione diretta”) vi scoprirono due tipi di

neuroni:

cellule semplici, che rispondono a stimoli con particolare orientamento, assumendo un

→

ruolo importante nell’individuazione delle caratteristiche di questi;

cellule complesse, che rispondono ai contorni.

→ 13

Gli altri dettagli degli stimoli sono elaborati in parti distinte della corteccia visiva; secondo la

teoria della specializzazione funzionale di Zeki:

l’elaborazione delle forme avviene nella corteccia inferotemporale (V3);

→ V4 è implicata nell’elaborazione dei colori e dell’orientamento;

→ nell’elaborazione del movimento.

→V5

LA PERCEZIONE VISIVA: L’ELABORAZIONE DELLE FORME, DEI COLORI E

DEL MOVIMENTO

I neuroni in V3, deputati all’elaborazione delle forme, sono divisi in selettivi, che rispondono

a specifici oggetti visivi, e tolleranti, che rispondono alle immagini dello stesso oggetto che

varia nelle sue proprietà. Ciò permette di avere un’accurata identificazione dell’oggetto e

un’ampia categorizzazione. Possono esistere deficit selettivi per l’elaborazione delle forme,

come per quella dei colori, che avviene in V4, nella corteccia occipito-ventrale. Nel caso

dell’acromatopsia, i soggetti non hanno la percezione dei colori ma:

solo una piccola parte dell’intera area risulta danneggiata;

→ la perdita dei colori è spesso solo parziale;

→ quasi tutti i pazienti presentavano gravi deficit di elaborazione spaziale;

→

E’ così possibile concludere che V4 non è l’unica area implicata nell’elaborazione dei colori e

che si occupa anche dell’orientamento, dal momento che le cellule deputate all’elaborazione

spaziale le sono vicine.

Anche l’elaborazione del movimento, in V5, può essere compromessa: l’achinetopsia è una

condizione nella quale gli oggetti statici vengono percepiti normalmente, mentre quelli in

movimento no. Esistono inoltre due tipi di movimento:

di 1° ordine, quando la forma in movimento differisce in luminosità rispetto allo sfondo

→

(ombre);

di 2° ordine, quando la forma in movimento differisce per variazioni di contrasto rispetto

→

allo sfondo (come l’erba che si muove vista dall’alto).

In questi due tipi di percezione sono implicati neuroni e meccanismi diversi, infatti esistono

doppie dissociazioni (vedi “Gli approcci alla cognizione umana: la neuropsicologia

cognitiva”).

La specializzazione funzionale pone comunque un problema, chiamato binding problem: i tre

tipi di elaborazione ci appaiono perfet