Psicologia Cognitiva (prof Cristina Iani)

APPROCCI ALLA COGNIZIONE UMANA

INTRODUZIONE

cognitiva​​

Psicologia = si occupa dei processi interni tesi a comprendere l’ambiente e decidere le azioni più opportune. Questi

processi includono l'attenzione, la percezione, l'apprendimento, la memoria, il linguaggio, la soluzione di problemi, il

ragionamento e il pensiero.

cognitiva​​

Neuroscienza = tentativo di utilizzare le informazioni sul comportamento e sul cervello al fine di comprendere

l’attività cognitiva umana.

Approcci all’attività cognitiva umana:

PSICOLOGIA COGNITIVA SPERIMENTALE

​

Chomsky → teoria del linguaggio

Miller​ → studio sul carattere magico del numero 7 nella MBT

​

Newell​ e Simon​ → modello computazionale “General Problem Solver”

​ dell’informazione​​

Quasi tutti gli psicologi cognitivi in questo periodo aderirono all’approccio di elaborazione : la

presentazione di uno stimolo causa il verificarsi di determinati processi cognitivi interni che alla fine producono la risposta

desiderata. L’elaborazione influenzata direttamente dallo stimolo in ingresso viene spesso definita “dall’alto verso il basso”

(bottom-up).

In molte situazioni l’elaborazione non si verifica però esclusivamente dal basso verso l’alto, ma implica un processo dall’alto

verso il basso (top-down). L’elaborazione top-down è influenzata dalle aspettative e dalle conoscenze dell’individuo piuttosto

che semplicemente dallo stimolo in ingresso.

Un argomento importante affrontato dagli psicologi cognitivi è il problema dell’impurità del compito: molti compiti cognitivi

comportano l’impiego di una associazione complessa di processi diversi (es: compito di Stroop).

​ limiti​​

Malgrado l’enorme contributo della psicologia cognitiva, l’approccio presenta numerosi :

il modo in cui le persone si comportano in un laboratorio può essere molto diverso dal loro modo di comportarsi nella vita

● quotidiana;

gli psicologi cognitivi in genere ottengono misure della velocità e della precisione della prestazione e queste misure forniscono

● solo evidenze indirette dei processi interni implicati nell’attività cognitiva;

gli psicologi cognitivi hanno spesso proposto teorie espresso solo in termini linguistici;

● i risultati ottenuti usando un dato compito o paradigma sperimentale sono talvolta specifici per quel paradigma e non

● possono essere generalizzati ad altri compiti apparentemente simili;

è stata proposta grande enfasi su teorie relativamente specifiche applicabili sono ad una gamma ristretta di compiti cognitivi.

●

NEUROSCIENZA COGNITIVA

Implica lo studio intensivo del cervello ma anche del comportamento.

In ciascun emisfero cerebrale vi sono 4 lobi: frontale, parietale, temporale, occipitale. I lobi frontali sono divisi da quelli parietali

mediante il solco centrale, la scissura laterale separa i lobi temporali da quelli parietali e frontali, ed il solco parieto-occipitale e

l’incisura preoccipitale dividono i lobi occipitali da quelli parietali e temporali.

Brodmann​ : mappa citoarchitettonica del cervello basata sulle variazioni della struttura cellulare dei tessuti.

Tecniche usate per lo studio del cervello:

​

Registrazione a unità singola = si basa sul principio che nella corteccia visiva primaria ci sono cellule semplici e complesse e

che entrambi i tipi di cellule rispondono a stimoli che hanno un particolare orientamento. Essa è in grado di fornire

informazioni però solo sull’attività dei singoli neuroni.

(ERPs)​​

Potenziali evento-correlati = consente di distinguere gli effetti autentici della stimolazione dell’attività cerebrale di

sfondo. Gli ERPs hanno una risoluzione spaziale molto limitata ma la loro risoluzione temporale è eccellente. Tuttavia non

indicano in modo preciso quali regioni del cervello siano maggiormente coinvolte nell’elaborazione. Inoltre, sono

particolarmente utili quando gli stimoli sono semplici ed il compito implica processi di base che si verificano dopo un certo

tempo dall’insorgenza dello stimolo. (PET)​​

Tomografia ad emissione di positroni = si basa sull’individuazione di positroni, che sono particelle atomiche emesse da

alcune sostanze radioattive. Una certa quantità di liquido marcato con isotopi radioattivi viene iniettato nel corpo, e si accumula

rapidamente nei vasi sanguigni del cervello. Quando parte della corteccia diventa attiva, il liquido si sposta rapidamente in

quella direzione. Successivamente un’apposita apparecchiatura misura i positroni emessi dal liquido radioattivo; un computer

poi traduce queste informazioni in immagini dei livelli di attività delle diverse parti del cervello.

fMRI)​​

Risonanza magnetica (MRI e = le onde radio vengono usate per eccitare gli atomi nel cervello. Ciò produce variazioni

magnetiche che vengono rilevate da un magnete di 11 tonnellate che circonda il paziente. Queste variazioni vengono poi

interpretare da un computer e trasformate in un’immagine tridimensionale estremamente definita. Tali scansioni possono essere

ottenute da angoli diversi; tuttavia, esse forniscono informazioni solo sulla struttura e non sulle funzioni del cervello.

​

Magneto-encefalografia (MEG) = prevede l’impiego di un dispositivo superconduttore per l’interferenza dei quanti che misura

i campi magnetici prodotti dall’attività elettrica del cervello. Fornisce una misura molto precisa dell’attività cerebrale e possiede

un’eccellente risoluzione temporale e spesso anche una soddisfacente risoluzione spaziale.

(TMS)​​

Stimolazione magnetica transcranica = è una tecnica in cui una bobina metallica messa a contatto con il cranio del

paziente viene attraversata da un impulso molto breve. Ciò causa un campo magnetico di breve durata che in genere causa

l’inibizione dell’attività di elaborazione nell’area interessata; il campo magnetico che si viene a creare ausa la stimolazione

elettrica del cervello. Nella pratica, vengono di solito somministrati numerosi impulsi magnetici in un periodo di tempo

relativamente breve, questa è la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS).

NEUROPSICOLOGIA COGNITIVA

La neuropsicologia cognitiva studi le prestazioni cognitive di individui portatori di una lesione cerebrale.

​ ​ modularità​​

Coltheart tratta di un assunto fondamentale ovvero la : il sistema cognitivo è costituito da diversi processori o

moduli relativamente indipendenti, ognuno dei quali funziona in un certo senso in isolamento rispetto al resto del sistema di

elaborazione. Si suppone che questi moduli presentino “specificità di dominio”, nel senso che rispondono solo ad una

particolare classe di stimoli.

Fodor​ sostiene che gli esseri umani possiedono vari moduli implicati nella codifica e nel riconoscimento degli input percettivi.

Inoltre, afferma che il sistema centrale non è modulare. Tuttavia, alcuni psicologi evolutivi hanno sostenuto che quasi tutti i

​ estesa​​

sistemi di elaborazione delle informazioni sono modulari; l’ipotesi della modularità .

​ modularità​​ ​

Il secondo assunto della neuropsicologia cognitiva è quello della ana​ t

omica. Secondo tale assunto, ogni modulo è

posizionato in un’area specifica e potenzialmente identificabile del cervello. Esiste qualche evidenza della modularità anatomica

nel sistema di elaborazione visiva; comunque esistono meno prove a convalida della modularità anatomica in molti compiti

complessi. ​ ​ persone​​

Il terzo assunto principale è quello che Coltheart​ ha chiamato uniformità dell’architettura funzionale tra le .

​ sottrattività​​

Il quarto assunti è quello della : una lesione cerebrale può danneggiare o cancellare moduli o connessioni tra i

moduli esistenti nel sistema ma non può introdurne di nuove.

Ricerche in neuropsicologia cognitiva

In che modo i neuropsicologi cognitivi tentano di comprendere il funzionamento del sistema cognitivo? Obiettivo fondamentale

​ dissociazioni​​

è la scoperta delle , che si verificano quando un soggetto riesce ad eseguire normalmente un certo compito, ma la

sua abilità è danneggiata nell’eseguire un altro (es: pazienti amnesici). Esiste, tuttavia, un potenziale problema nel trarre

conclusioni decisive da singole dissociazioni. Un paziente potrebbe avere difficoltà nell’eseguire un compito ed eseguirne un

altro bene semplicemente perché il primo è più complesso del secondo, senza dover pensare che il primo compito implichi

abilità specifiche che sono state danneggiate da una lesione cerebrale. La soluzione a questo problema consiste nel cercare di

​ doppia​​ ​ dissociazione​​

individuare le doppie dissociazioni. Una tra due compiti si ha quando un soggetto esegue normalmente il

compito 1 e ad un livello ridotto il compito 2, mentre un altro soggetto esegue normalmente il compito 2 e ad un livello ridotto il

compito 1. Non è facile però decidere quali doppie dissociazioni sono importanti.

Invece, un'associazione si verifica quando un paziente presenta deficit nell’esecuzione del compito 1 ed anche nel compito 2.

Con lo sviluppo degli studi però si è potuto affermare che le associazioni spesso non dicono nulla sull’organizzazione

funzionale del cervello.

Gruppi o individui?

L’approccio basato sui gruppo causa problemi quando è applicato alla ricerca neuropsicologica cognitiva perché in genere i

pazienti differiscono per tipologia di compromissione. I problemi fondamentali con i gruppi di studio sono che combinare i dati

dei vari pazienti richiede l’ipotesi che siano omogenei in relazione alla natura del deficit, ma l’omogeneità dei deficit non può

essere assunta a priori.

Ma anche l’approccio al caso singolo presenta dei problemi, che però possono essere superati replicando i risultati ottenuti con

un singolo paziente attraverso lo studio di ulteriori casi singoli.

Limiti dell’approccio della neuropsicologia cognitiva

Si suppone in genere che la prestazione cognitiva dei pazienti portatori di lesione cerebrale fornisca evidenze abbastanza

● dirette dall’impatto della lesione cerebrale sui sistemi cognitivi precedentemente normali. Tuttavia, alcuni impatti della lesione

cerebrale sulla prestazione cognitiva possono essere camuffati perché i pazienti sviluppano strategie compensatorie per gestire

la lesione.

Molti lavori di ricerca sono basati sull’ipotesi della serialità, secondo cui l’elaborazione è seriale e procede da un modulo

● all’altro. Tuttavia, il cervello è costituito da circa 50 miliardi di neuroni interconnessi tra di loro e numero aree cerebrali sono

attivate in modo integrato durante l’esecuzione di compiti.

La lesione cerebrale è in genere più estesa che a un solo modulo.

● Esistono speso ampie differenze in termini di età, esperienza, ed istruzione tra individui che presentano lesioni cerebrali molto

● simili. Dunque gli effetti di una qualsiasi lesione cerebrale sull’esecuzione di un compito variano in base alla quantità di

allenamento dei pazienti sul compito in questione.

La neuropsicologia cognitiva è stata spesso applicata ad aspetti relativamente specifici del funzionamento cognitivo.

●

SCIENZA COGNITIVA COMPUTAZIONALE

I modelli computazionali comprendono alcuni aspetti del funzionamento cognitivo umano. Al contrario, l'intelligenza artificiale

comporta sistemi informatici che producono risultati intelligenti, ma i processi implicati possono avere poca somiglianza con

quelli usati dagli esseri umani.

Un buon modello computazionale mostra come è possibile specificare una data teoria e consente di prevedere il comportamento

in nuove situazioni. Uno dei maggiori vantaggi dei modelli computazionali sviluppati nell'ambito della scienza cognitiva è il

fatto che sono in grado di fornire sia una base esplicativa che predittiva di un fenomeno.

Gli scienziati cognitivi producono programmi informatici che rappresentano le teorie cognitive avendo reso espliciti tutti i

dettagli.

Esistono molti tipi di modelli computazionali. Tuttavia, due di essi sono particolarmente importanti: i sistemi di produzione e le

reti connessioniste.

Sistemi di produzione

I sistemi di produzione sono costituite da produzioni, ed una produzione è una regola di forma "SE...ALLORA". Le regole di

produzione possono assumere molte forme, ma un esempio utile è il seguente: se è illuminato l'omino verde, allora attraversa

la strada. In un tipico modello a sistema di produzione c'è una memoria a lungo termine che contiene un ampio insieme di

regole "SE...ALLORA" e c'è anche una memoria di lavoro. I sistemi di produzione hanno le seguenti caratteristiche:

contengono numerose regole nella forma "SE...ALLORA";

● hanno una memoria di lavoro che contiene le informazioni;

● il sistema di produzione opera confrontando il contenuto della memoria di lavoro e la parte SE della regola ed eseguendo la

● parte ALLORA;

se alcune informazioni nella memoria di lavoro corrispondono alla parte SE di molte regole diverse, potrebbe esistere una

● strategia di risoluzione dei conflitti che seleziona come migliore una di queste regole.

​ ​

Newell e Simon​ per primi stabilirono l'unità dei sistemi di produzione nel caratterizzare processi cognitivi come la soluzione dei

problemi. Tuttavia, questi modelli possono essere applicati anche in aree diverse.

ACT-R ​ cognitiva​​

Anderson et al. parlano di​ architettura che sono modelli cognitivi domino-generici ed includono una vasta gamma di

applicazioni cognitive. Le architetture cognitive si concentrano su quegli aspetti del sistema cognitivo che rimangono pressoché

invariati tra gli individui virgola tipi di compiti e quantità di tempo.

La versione di ACT-R descritta da Anderson è basata sull'ipotesi che il sistema cognitivo sia costituito da numerosi moduli che

includono:

un modulo visivo per gli oggetti che conserva traccia degli oggetti osservati;

● un modulo visivo di posizione che osserva Dove si trovano gli oggetti;

● un modulo manuale che controlla le mani;

● un modulo di obiettivo che conserva traccia degli obiettivi attuali;

● un modulo dichiarativo che recupera le informazioni importanti.

●

Ciascun modulo è associato ad un registro che contiene in quantità limitata le informazioni più importanti.

In che modo vengono integrate le informazioni provenienti da tutti questi registri? Secondo Anderson un sistema di produzione

centrale può individuare le configurazioni in questi registri ed intraprendere azioni coordinate.

Reti connessioniste

Le reti connessioniste utilizzano unità elementari e sono costituite da varie strutture o strati. le reti connessioniste hanno spesso

le seguenti caratteristiche:

la rete è costituita da unità elementari (nodi) interconnessi;

● le unità si influenzano con segnali inibitori o eccitatori;

● la singola unità assume la somma pesata di tutti i legami in ingresso e produce un unico valore in uscita se la somma supera

● un certo valore di soglia;

la proprietà della rete è data dall'insieme delle proprietà delle singole unità;

● possono avere diverse strutture o strati;

● la rappresentazione di un concetto può essere conservata in modo distribuito attraverso una specifica configurazione

● d'attivazione diffusa nella rete;

può conservare molti pattern senza che essi interferiscano l'uno con l'altro;

● una regola usata nell'apprendimento è la BackProp (propagazione all'indietro degli errori).

●

Ogni unità singola può essere connessa ha diversi altro metà. Ciascuna di queste altre unità può mandare un segnale eccitatorio

o inibitorio alla prima unità. Questa unità prende generalmente una somma pesata di tutti i segnali i arrivo. Se questa somma

supera un valore soglia, l'unità genera un valore in uscita.

Questi modelli di solito utilizzano diversi strati per trattare il comportamento complesso. Uno strato è formato dalle unità di

ingresso che codificano uno stimolo con pattern di attivazione in quelle unità. Un altro strato è uno strato d'uscita, che produce

risposte come partner di attivazione. Quando la rete ha imparato a produrre una data risposta in uscita in seguito alla

presentazione di un determinato stimolo in ingresso, è in grado di comportarsi come se avessi imparato una regola nella forma

"SE...ALLORA".

L'eresia prendono l'associazione tra input e output diversi modificando i pesi dei legami tra le unità nella rete.

​ regola​​ ​ BackProp​​

La è un meccanismo che consente alla rete di apprendere ed associare una specifica configurazione in ingresso

con una corrispondente configurazione in uscita confrontando le risposte effettivamente fornite con quelle corrette.

​ ​ ​

Esperimento di Sejnowsjy e Rosenberg​ : rete NERtalk. ​ distribuito​​

numerosi modelli connessionisti suppongono che le rappresentazioni siano immagazzinate in modo . Tuttavia, tale

assunto presenta alcuni problemi. In sostanza, è probabile che alcune conoscenze siano rappresentate localmente ed altre in

modo distribuito. PROCESSI DI BASE DELLA PERCEZIONE VISIVA

SISTEMI CEREBRALI

La corteccia visiva è molto ampia ed abbraccia circa il 20% dell'intera corteccia. Include tutta la corteccia occipitale nella parte

posteriore del cervello e si estende anche ai lobi temporali e parietali.

DALL’OCCHIO ALLA CORTECCIA ​ recessione​​

Quando uno stimolo visivo raggiunge i recettori della retina, in primo luogo, vi è la che implica l'assorbimento di

​ trasmissione​​

energia fisica da parte dei recettori. Poi vi è la per cui l'energia fisica è trasformata in una configurazione

​ codifica​​