Appunti sviluppo cognitivo 2

IL NEUROCOSTRUTTIVISMO

Studia lo sviluppo cognitivo in relazione allo sviluppo cerebrale, con una prospettiva bidirezionale tra

maturazione funzionale delle strutture cerebrali ed esperienza ambientale.

I cambiamenti neuroanatomici del cervello determinano importanti trasformazioni nelle sue proprietà

funzionali, che a loro volta si traducono nelle modificazioni cognitive e comportamentali che osserviamo nel

corso dell’ontogenesi; ma anche le proprietà funzionali del cervello influenzano l’esperienza alla quale

l’individuo è esposto e quindi i cambiamenti nelle strutture cerebrali.

Sviluppo cognitivo = prodotto dei cambiamenti indotti reciprocamente a livello neurale e cognitivo. Epigenesi

probabilistica, bidirezionale.

Cerca di comprendere in che modo i substrati neurali che supportano le rappresentazioni mentali prendono

forma nel corso dello sviluppo, senza ricondurre il livello cognitivo a quello neurale utilizzando un approccio

riduzionista.

L’obiettivo è individuare la relazione tra i diversi livelli di spiegazione dello sviluppo (neurale e cognitivo). Le

spiegazioni a livello cognitivo devono essere plausibili, vincolate e coerenti con i livelli di

descrizione/spiegazione inferiori (cervello, corpo), senza essere ridotti ad essi.

Rivalutazione del costruttivismo piagetiano

1. Gli scambi tra individuo -strutture biologiche- ed ambiente sono BIDIREZIONALI: il rapporto tra geni e

ambiente è non-lineare (epigenesi probabilistica).

2. Lo sviluppo è un processo PROATTIVO (acitivity-dependent): il bambino è attivo costruttore della propria

conoscenza, dalla nascita si auto-procura stimolazione, i circuiti neurali si sviluppano grazie al proprio

funzionamento.

Le conoscenze sul modo in cui si sviluppa il cervello umano suggeriscono una visione proattiva del processo

di sviluppo, non maturazionista. Durante lo sviluppo pre-natale e post-natale i circuiti neurali all’interno della

corteccia, anche se solo parzialmente maturi, vengono continuamente rimodellati in funzione dell’INPUT

“ambientale” che ricevono

dall’ambiente interno ed esterno. Nella fase prenatale gli input provengono dall’interno del sistema (dall’attività

spontanea ed intrinseca generata all’interno del cervello). Nella fase post-natale provengono dall’esterno

(tramite gli organi di senso).

La natura proattiva dello sviluppo è evidente a tutti i livelli di analisi. Evidenze comportamentali:

dalla nascita i bambini si orientano e fissano più a lungo stimoli nuovi rispetto a stimoli familiari e stimoli che

contengono specifiche proprietà percettive rispetto ad altre. In questo modo sono coinvolti attivamente nella

selezione degli eventi dai quali possono apprendere, possono ritornare più volte sullo stesso evento fino a

quando lo hanno elaborato a sufficienza (es: reazioni circolari di Piaget; abituazione visiva);

i neonati muovono intenzionalmente le gambe per ottenere un rinforzo visivo (vedi anche sorriso endogeno

nei primi 2 mesi di vita), così facendo provocano conseguenze nell’ambiente che modificano il tipo di

esperienze dalle quali possono apprendere.

Si genera così un loop virtuoso tra il bambino e l’ambiente sul feedback, che porta il bambino a identificare gli

aspetti dell’ambiente più rilevanti e rinforzanti e a spendere più tempo interagendo con questi aspetti , fino a

sviluppare rappresentazioni che riflettono gli aspetti più rilevanti e rinforzanti dell’ambiente. Ciò garantisce che

lo sviluppo venga incanalato lungo alcune direzioni più “tipiche” rispetto ad altre (“atipiche”). N.B. in interazione

con l’ambiente specie-specifico.

La natura proattiva dello sviluppo è evidente anche nel concetto di FUNZIONAMENTO PARZIALE. Attraverso

il loro parziale funzionamento, i circuiti corticali non pienamente maturi procurano gli input “ambientali”

necessari al loro stesso sviluppo e allo sviluppo delle aree cerebrali limitrofe, modellando i successivi

cambiamenti strutturali.

Visione maturazionista: (geni, strutture, funzioni): l’emergere di nuove abilità come conseguenza della

maturazione di particolari regioni cerebrali; un’area è matura quando ha raggiunto il livello di funzionalità che

possiede nell’adulto.

Visione proattiva, bidirezionale: (geni <--> strutture <--> funzioni): lo sviluppo cerebrale è un processo

graduale e continuo; le aree cerebrali non passano da una fase silente a una fase di completa attività, ma

passano attraverso infinite fasi di transizione; le proprietà funzionali delle strutture neurali vincolano le

esperienze e gli input ambientali che ne derivano e influenzano il percorso di sviluppo successivo; i vincoli

posti dal funzionamento parziale delle strutture neurali sulla natura dell’informazione esperita possono

indirizzare lo sviluppo verso particolari direzioni.

Esempio 1: Turkewitz & Kenny (1982): il fatto che i bambini nel primo anno di vita possano mettere a fuoco

oggetti a distanza fissa e ravvicinata (40-60 cm) facilita l’integrazione tra le diverse modalità sensoriali (vedono

bene oggetti abbastanza vicini da essere toccati o afferrati). In questo sono implicati i concetti di “LESS IS

MORE” (Elman, 1993): le limitazioni imposte dall’immaturità degli organi sensoriali sugli input che possono

entrare nel sistema sono vantaggiose per lo sviluppo cognitivo del bambino; e quello di “EMBODIMENT”

(Teoria dei sistemi dinamici): il corpo agisce da filtro per l’informazione proveniente dall’ambiente e questo ha

importanti ricadute sulla direzione del percorso di sviluppo.

Esempio 2: de Schonen e Mathivet (1995): il parziale funzionamento del sistema visivo alla nascita e il

parziale grado di maturità funzionale raggiunto dalla corteccia generano la specializzazione dell’emisfero

destro per l’elaborazione configurale dei volti.

I neonati e i bambini nei primi 2 mesi vedono meglio le basse frequenze spaziali rispetto alle alte frequenze,

quindi alla corteccia visiva arriva solo l’informazione mediata dalle basse frequenze. Le frequenze spaziali alte

e basse veicolano informazioni relative a differenti aspetti degli oggetti visivi, in particolare variazioni di

contrasto sottili, cioè dettagli, informazioni locali (margini di un oggetto visivo) e variazioni di contrasto a larga

scala, cioè configurazione globale dell’oggetto, informazioni olistiche.

Alla nascita i bambini mostrano una preferenza spontanea per stimoli che rappresentano i volti umani (lo

stimolo più frequente nell’ambiente specie-specifico di un bambino nei primi mesi di vita). Per discriminare e

riconoscere i volti umani, i neonati si basano sulle frequenze spaziali più basse tra quelle che possono vedere

(tra 0 e 0,5 c/g).

L’emisfero destro ha un ritmo di maturazione più rapido dell’emisfero sinistro.

Quindi l’emisfero destro si specializza per l’elaborazione dell’informazione visiva relativa alle basse frequenze

spaziali e, di conseguenza, per l’elaborazione dei volti sulla base delle basse frequenze spaziali (informazione

configurale).

Il modo in cui il cervello si sviluppa pone dei vincoli allo sviluppo della cognizione.

Un periodo di immaturità prolungato: Lo sviluppo pre- e post-natale del cervello umano avviene in modo simile

allo sviluppo del cervello di altri mammiferi, ma è più lento. Vantaggi: protrarsi nel tempo dello sviluppo

postnatale e quindi maggiore tempo a disposizione perché l’ambiente e l’esperienza possano esercitare la loro

influenza; possibilità di raggiungere un maggiore volume cerebrale (soprattutto della corteccia prefrontale);

possibilità di ottenere comportamenti complessi nell’organismo adulto a partire da un minimo grado di

specificazione a livello genetico.

Quindi possibilità di ottenere elevata complessità e flessibilità a partire da un livello minimo di pre-

specificazione.

Lo sviluppo postnatale del cervello è caratterizzato da 3 fenomeni.

CRESCITA di VOLUME.

INCREMENTO-DECADIMENTO DELLA DENSITA’ SINAPTICA: aumento delle capacità integrative del

cervello (delle connessioni funzionali tra diversi circuiti cerebrali e tra diverse aree del cervello). Le

modificazioni della densità sinaptica possono essere descritte come delle onde i cui picchi hanno cadenze

temporali diverse nelle diverse aree della corteccia (prima nelle aree sensoriali primarie, poi in quelle

linguistiche, poi nelle aree frontali, fino ad arrivare alla densità sinaptica tipica dell’adulto). Si distinguono una

fase iniziale di SOVRAPPRODUZIONE SINAPTICA per cui il cervello del neonato contiene un numero molto

maggiore di sinapsi rispetto al cervello dell’adulto e una fase regressiva di DECADIMENTO SINAPTICO

(potatura - pruning) in cui molte sinapsi vengono eliminate fino a raggiungere il livello di densità tipico

dell’adulto. Queste fasi supportano l’ipotesi dell’ ampliamento dello spazio concesso all’esperienza per

plasmare lo sviluppo cerebrale: IPOTESI DEL SELEZIONISMO, la specializzazione delle strutture cerebrali è il

risultato di un processo di selezione analogo a quello ipotizzato da Darwin per spiegare l’evoluzione della

specie; perdita selettiva di connessioni ridondanti (potatura o pruning), le connessioni sinaptiche attivate meno

frequentemente si indeboliscono sempre più e le connessioni utilizzate più spesso vengono preservate e

sempre più rafforzate (Hebb, 1949).

A lungo termine il processo selettivo attraverso cui vengono perse le connessioni ridondanti porta a una

crescente segregazione delle connessioni mantenute, che creano dei circuiti neurali incapsulati e specializzati

per l’elaborazione di specifiche informazioni: processo di MODULARIZZAZIONE, avviene attraverso un

processo di SPECIALIZZAZIONE INTERATTIVA per cui alcune regioni della corteccia modificano le proprie

caratteristiche di risposta in conseguenza di alcuni vincoli iniziali e delle interazioni competitive con altre aree

cerebrali, con il risultato che circuiti diversi sono selezionati per eseguire computazioni dominio-specifiche.

L’ organizzazione altamente DOMINIO-SPECIFICA del cervello e della mente nell’adulto è il RISULTATO del

processo di sviluppo, non il punto di PARTENZA (come teorizzava Fodor).

La modularizzazione implica una crescente SELETTIVITA’ della risposta neurale: restringimento del range di

stimoli ai quali una specifica regione corticale risponde e LOCALIZZAZIONE della risposta neurale:

restringimento dell’ampiezza della porzione di corteccia che si attiva in risposta a una stimolazione. Entrambi i

processi si traducono in un progressivo incapsulamento e segregazione dei circuiti neurali, grazie alle quali la

relazione tra stimolo e risposta diventa sempre più veloce, diretta e automatic