Appunti neuroscienze cognitive e sociali

BIASED COMPETITION MODEL (DESIMONE & DUNCAN)

Questo modello ci indica la base del comportamento finalizzato a uno scopo.

Gli oggetti che arrivano alla retina iniziano ad attivare tutte le vie visive: possiamo immaginare che gli

stimoli competono tra di loro per essere rappresentati (In assenza di attenzione). Appena uno stimolo è più

elaborato, supera gli altri. Tutti gli stimoli stanno raggiungendo la coscienza del soggetto ed entrano in

competizione tra loro: cercano di cancellarsi l’uno con l’altro, anche se nessuno vince (Il cervello ha, infatti,

risorse limitate). Se esiste solo uno stimolo non posso fare a meno di notarlo: non c’è corsa o competizione.

L’attenzione sbilancia questa competizione, dando un vantaggio a un singolo stimolo saliente.

Delle evidenze delle neuroscienze cognitive indicano che l’attenzione selettiva modula l’elaborazione delle

informazioni a diversi livelli del sistema visivo: dall'iniziale analisi sottocorticale fino ai livelli piu alti nelle

diverse aree visive corticali della via ventrale e dorsale.

A COSA SERVE

L’attenzione selettiva visiva:

- Regola l’accesso alla memoria di lavoro e alla percezione cosciente.

- Guida gli occhi e le azioni su alcuni oggetti dell’ambiente.

- Codifica alcune informazioni nei sistemi di memoria a lungo termine.

COMPONENTI FUNZIONALI

Le componenti funzionali dell'attenzione selettiva visiva sono:

- Filtri di salienza: meccanismi che aumentano in modo automatico le risposte a stimoli che sono

poco frequenti nello spazio o nel tempo, o che hanno una rilevanza biologica innata o appresa.

- Selezione competitiva: processo attraverso cui la rappresentazione neurale con il segnale più forte

è selezionata nella memoria di lavoro e nella coscienza dell’osservatore.

- Controllo cognitivo: processo che regola l’attivazione relativa delle rappresentazioni neurali in base

al goal corrente dell’osservatore, indipendentemente dalla salienza dello stimolo.

- Centri che regolano la preparazione e l’esecuzione dei movimenti oculari (Saccadi) verso target

rilevanti.

FORME DI ATTENZIONE SELETTIVA VISIVA

L’attenzione selettiva visiva si presenta in più forme:

- Attenzione selettiva top-down e bottom-up.

- Attenzione selettiva basata su spazio e basata su oggetti.

- Orientamento implicito (Covert) ed esplicito (Overt) dell’attenzione selettiva.

La distinguiamo anche in:

- Attenzione esogena o automatica: dipende dalle proprietà dello stimolo e non dalle intenzioni

dell’osservatore. Esempio: con stimoli che si muovono (Grandi e luminosi) e si avvicinano,

catturando l’attenzione in modo non automatico.

- Attenzione endogena o controllata: dipende dal goal, ovvero dalle intenzioni e dalle aspettative

dell'osservatore. Esempio: seguire la regola di un compito, strategia o stato motivazionale.

Attenzione esogena (Automatica)

Si studia con diversi paradigmi.

Paradigma di Posner dell'attenzione esogena visuospaziale del cue periferico

In questo compito, un cue (Ovvero un breve flash visivo della durata di 50-100 ms) compare in una delle

due posizioni ali lati del punto di fissazione. Il cue è del

tutto irrilevante per il compito che il soggetto deve

svolgere: ha lo scopo di catturare l’attenzione visiva in

modo esogeno. Esso è seguito dopo un breve intervallo

di tempo (delay) dal target.

Il soggetto è istruito a premere un tasto non appena

compare il target (Studia il tempo di reazione

semplice). Il target può comparire con uguale

probabilità (50%) sia dallo stesso lato in cui è comparso

il cue (Rappresenta le prove valide) sia dal lato opposto

al cue (Rappresenta le prove invalide).

Quando la prova è invalida, il soggetto è più lento ad orientare l’attenzione. I tempi di reazione (RT), infatti,

sono più veloci nelle prove valide (Ovvero quelle in cui il cue periferico attrae l’attenzione verso il lato

giusto dove apparirà il target) rispetto alle prove non valide (Ovvero quelle in cui il cue richiama

l’attenzione verso il lato opposto rispetto a dove sarà presentato il target).

Nelle prove invalide, infatti, la rilevazione del target richiede che l’osservatore riorienti l’attenzione dal

lato del cue al lato del target: questo spiega i tempi di reazione più lunghi rispetto alle prove valide.

Devo sempre fare il confronto tra stimolo atteso (Stimolo valido) e stimolo inatteso (Stimolo non valido).

Esistono tante variazioni dello stesso paradigma, tipo ERP: in questa variazione il target è una barra

verticale bianca presentata dallo stesso lato o dal lato opposto rispetto al cue.

L’attenzione da una spinta che produce un’onda che più è grande e profonda, più probabilità ha di andare

nei livelli ulteriori. In questi nuovi studi si è trovato che l’onda di P1 occipitale è più grande per gli stimoli

target che seguono immediatamente il cue periferico nella stessa posizione. (L’effetto dell’attenzione si

vede meglio nelle aree visive MA, in generale, è presente dovunque).

In questo studio si parla di cattura automatica, senza nessun tipo di controllo volontario (Né a favore, né

contro): il fatto che sia uno stimolo luminoso gli consente di catturare l’attenzione in ogni caso, anche senza

la volontà del soggetto.

Compiti di ricerva visiva (Visual search)

Consiste nel ricercare un target tra la folla: è utilizzato, infatti, per studiare l’attenzione basata sull’oggetto.

La probabilità che il target sia presente è sempre del 50%: il soggetto deve premere un tasto se lo è. Bisogna

rispondere più velocemente e più accuratamente possibile.

Questi compiti sono composti da due esperimenti, separati e presentati in sequenza:

- Feature search (Parallel): ricerca visiva semplice (In parallelo). Il target è accompagnato da numero

variabile di distrattori (Indicano la complessità del compito). Esso ha una

feature che lo rende unico e riconoscibile rispetto agli altri elementi della

scena. La ricerca visiva del target avviene in parallelo: infatti, è indipendente

dal numero dei distrattori. Il soggetto fa una sorta di screening ad area e lo

individua subito.

- Conjunction search (Serial): il target è sempre lo stesso MA le sue proprietà sono condivise con altri

elementi. Esempio: il target è una barretta verticale rossa e come distrattori

avrò:

- 50% di barrette verticali blu.

- 50% di barrette orizzontali rosse.

Il soggetto deve, quindi, cercare il target tra i distrattori perchè non è in grado di individuarlo ad area.

L’efficienza della ricerca diminuisce all’aumentare della somiglianza visiva tra target e distrattori e, allo

stesso modo, aumenta all’aumentare della somiglianza dei distrattori tra loro. Le ricerche più efficienti sono

quelle con target che ha caratteristiche fisiche distinti rispetto a distrattori omogenei.

L’osservatore è più lento quando il target non è presente mentre, quando c’è, impiega meno tempo.

Esperimento per la salienza percettiva in V4

Venne fatto un esperimento per studiare

l’effetto della salienza percettiva sulle risposte

dei neuroni dell’area V4.

Gli stimoli visivi sono presentati durante un

compito di fissazione passiva (L’animale è totalmente inconsapevole di cosa dovrebbe arrivare come

stimolo).

300 ms dopo la fissazione, una serie di 5 stimoli tutti diversi e numerati da sinistra a destra, sono stati

presentati all’interno del RF del neurone per 200ms ciascuno, con 100ms di delay tra le presentazioni. Gli

stimoli erano irrilevanti dal punto di vista comportamentale: la scimmia otteneva una ricompensa solo per

mantenere lo sguardo.

Vediamo che i neuroni dell’area visiva V4 rispondono in maniera

significativamente differente se lo stimolo fa pop-out (Ed è, quindi, forte) rispetto

a quando non lo fa: la differenza diventa significativa circa 100ms dopo la comparsa

dello stimolo mentre a primo impatto resta pressoché uguale. La differenza tra la

condizione pop-out o di congiunzione è molto più debole quando il display contiene

un numero ridotto di elementi: in questo caso l’effetto pop out svanisce.

Modello per il controllo dell’attenzione esogena

È stato ipotizzato che le varie mappe delle proprietà elementari alimentino una mappa di “salienza” unica

(Chiamata spatio-temporal saliency map): la sua attività rappresenta topograficamente la salienza visiva,

indipendentemente dalla dimensione della caratteristica che rende la posizione saliente.

Questa mappa di salienza serve all’attenzione selettiva per focalizzarsi sulla posizione più saliente e nella

guida dei movimenti oculari.

Esempio: risulta saliente un contrasto locale (È definito come un elemento locale della scena visiva che si

distingue, nello spazio e/o nel tempo, rispetto agli elementi circostanti.

Il modello serve all’attenzione selettiva e al sistema di controllo dei movimenti oculari per focalizzarsi sulla

posizione saliente in maniera bottom-up.

Attenzione endogena (Controllata)

L’attenzione serve a risolvere la competizione tra stimoli: essi sono decisamente al di sopra delle nostre

capacità percettive come quantità e, allora, scelgo su quale concentrarmi. Posso concentrarmi su qualcosa

sia se ci sono elementi salienti, nuovi o colorati, sia se voglio analizzare qualcosa, anche in mezzo a stimoli

totalmente anonimi e uguali.

L’attenzione inizia subito: prima di arrivare in V1 (Anche se non ci sono studi che provino la presenza di

attenzione volontaria nella retina).

L’attenzione visiva endogena a livello neurale è la composizione tra stimoli avviene in un circuito di più di

30 aree corticali distinte, organizzate in due vie principali:

- Dorsali.

- Ventrali.

In questo tipo di attenzione il segnale dello stimolo interessato viene “innalzato” rispetto al rumore neurale:

in questo modo prende tutte le risorse e non si confonde con lo sfondo.

Connessioni dell’attenzione endogena

Dal punto di vista anatomico, si possono distinguere tre tipi di connessioni tra aree visive:

- Connessioni a feedforward: trasmettono informazioni da aree gerarchicamente inferiori ad aree

superiori (È una connessione in avanti). L’elaborazione feedforward è alla base dell’attenzione

esogena ed è un processo di bottom-up: dipende dal fatto che lo stimolo sia saliente.

- Connessioni orizzontali: trasmettono segnali tra neuroni appartenenti ad aree allo stesso livello

gerarchico. Le connessioni orizzontali dentro

un’area svolgono un ruolo critico nelle

modulazioni contestuali del campo recettivo:

l’effetto contestuale significa ch