Riassunto esame Psicologia cognitiva, prof. Velardi, libro consigliato Psicologia cognitiva di Eysenck, Keane

La psicologia cognitiva

Introduzione

La psicologia cognitiva tratta ed include argomenti quali attenzione, la percezione, l'apprendimento, la memoria, il linguaggio, le emozioni, la formazione di concetti, il pensiero; ed è resa unitaria da un approccio basato sull'analogia tra la mente ed il computer digitale. Si può affermare che sia nata nel 1956 in concomitanza di un congresso tenutosi presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT).

Stadi di elaborazione

Broadbent sosteneva che gran parte dell'attività cognitiva fosse costituita da una sequenza di stadi di elaborazione. Era possibile infatti seguire lo stimolo in ingresso in tutto il suo percorso, a partire dagli organi di senso fino alla sua ultima collocazione nella memoria a lungo termine mediante capitoli successivi sulla percezione, l'attenzione, la memoria a breve termine e a memoria a lungo termine. È possibile operare una distinzione tra elaborazione dal basso verso l'alto (BOTTOM UP) ed elaborazione dall'alto verso il basso (TOP DOWN). La prima è influenzata direttamente dallo stimolo in ingresso, mentre la seconda è influenzata dall'individuo, dalle sue aspettative e dalle sue esperienze pregresse.

Concetti chiave degli anni '70

Alla fine degli anni '70 quasi tutti gli psicologi cognitivi concordarono su:

• Gli individui sono esseri autonomi e dotati di intenzionalità che interagiscono con il mondo esterno.
• La mente è un sistema di elaborazione di simboli con scopi generali.
• Alcuni processi agiscono sui simboli, trasformandoli in altri simboli che si collegano alla fine con le entità del mondo esterno.
• La mente è un processore a capacità limitata che presenta limiti strutturali e di risorse.
• Il sistema simbolico dipende da un substrato neurologico.

Molte di queste idee derivavano dal concetto che l'attività cognitiva umana è simile al funzionamento di un computer.

La scienza cognitiva

La scienza cognitiva comprende la psicologia cognitiva, l'intelligenza artificiale, la linguistica, la filosofia, le neuroscienze e l'antropologia.

I quattro approcci fondamentali

• Psicologia cognitiva sperimentale
• Scienza cognitiva
• Neuropsicologia cognitiva
• Neuroscienza cognitiva

Metodi empirici

I processi e le strutture cognitive sono stati dedotti dal comportamento dei partecipanti ottenuto in condizioni ben controllate. Ci sono due problemi principali:

• La valutazione della velocità e dell'accuratezza della prestazione fornisce unicamente informazioni indirette sui processi.
• I dati comportamentali vengono di solito raccolti nell'ambiente artificiale del laboratorio.

Un modo alternativo per studiare i processi cognitivi consiste nell'usare l'introspezione, che è definita come "esame o osservazione dei propri processi mentali"; dipende dall'esperienza cosciente che è personale e privata. Nisbett e Wilson sostennero che le persone non sono in genere consapevoli dei processi che influenzano il loro comportamento. Questa teoria venne convalidata dalla scoperta che l'analisi introspettiva di un individuo in merito a ciò che ne determina il comportamento non è spesso più precisa delle semplici supposizioni in merito fatte da altri.

Ericsson e Simon proposero vari criteri per distinguere tra usi validi e non validi dell'introspezione:

• È preferibile ottenere resoconti introspettivi durante l'esecuzione di un compito piuttosto che retrospettivamente, a causa della fallibilità della memoria.
• È più probabile che i partecipanti producano un'analisi introspettiva accurata quando descrivono ciò che stanno facendo piuttosto che quando viene loro chiesto di interpretare.
• La persone non possono utilizzare proficuamente l'analisi introspettiva in numerosi tipi di processi.

Scienza cognitiva

I modelli computazionali costituiscono il punto di partenza dell'approccio della scienza cognitiva. Negli anni '60 e '70, gli psicologi cognitivi tendevano a caratterizzare le proprie teoria usando diagrammi di flusso più specifici delle descrizioni verbali, ma possono tuttavia risultare poco soddisfacenti se non sono accompagnati da un programma codificato. Implementare una teoria sotto forma di programma è un ottimo metodo per verificare che la teoria stessa non contenga assunzioni nascoste o termini vaghi. Questi programmi sono scritti in linguaggi di programmazione di intelligenza artificiale, di solito LISP o PROLOG.

Separare gli aspetti psicologici di un programma da altri aspetti è importante, in quanto ci saranno sempre parti del programma che non hanno quasi nulla a che fare con la teoria psicologica. Temi di discussione nascono a proposito della relazione tra la prestazione del programma e la prestazione dei soggetti umani. Il programma dovrebbe essere in grado di riprodurre risposte uguali a quelle date dai soggetti in presenza degli stessi stimoli.

Tre tipi di modelli

• Reti semantiche
• Sistemi di produzione
• Reti connessioniste

Reti semantiche

Una lunga tradizione filosofica sostiene che la conoscenza è costituita da legami associativi:

• Contiguità (contemporaneamente)
• Somiglianza
• Contrasto

Le reti semantiche hanno le seguenti caratteristiche generali:

• Concetti rappresentati da nodi collegati tra loro a formare una rete
• Legami di vario tipo: generiche specifiche o complesse
• Nodi e legami tra essi possono avere valori di attivazione che rappresentano il grado di somiglianza tra un concetto e l'altro
• L'apprendimento si configura come l'aggiunta di nuovi legami e nuovi nodi alla rete

Sistemi di produzione

Sono costituiti da produzioni, ed una produzione è una regola di forma "SE...ALLORA". Es. "Se è illuminato l'omino verde, allora attraversa la strada". 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

Reti connessioniste

Possono "apprendere" a generare specifiche risposte quando vengono loro presentati determinati input. Caratteristiche:

• La rete è costituita da unità elementari, simili a neuroni, chiamate anche nodi
• Ogni unità può influenzare le altre inviando segnali inibitori o eccitatori
• La singola unità assume la somma pesata di tutti i legami in ingresso, e produce un unico valore ad un'altra unità se la somma pesata supera il valore soglia prefissato
• La rete è caratterizzata dalle proprietà delle singole unità da cui è formata
• Reti possono avere uno strato di legami di ingresso, strati intermedi(unità nascoste) ed uno strato di unità in uscita
• La rappresentazione di un concetto può essere conservata in modo distribuito attraverso una specifica configurazione di attivazione diffusa nella rete
• La stessa rete può conservare molti pattern senza che essi interferiscano l'uno con l'altro
• Regola di apprendimento nota come Backward Propagation of Errors o BackProp

Uno strato è formato dalle unità di ingresso che codificano uno stimolo come pattern di attivazione in quelle unità. Un altro strato è uno strato d uscita, che produce risposte come pattern di attivazione. Quando la rete ha imparato a produrre una data risposta in uscita, è in grado di comportarsi "come" se avesse imparato una regola nella forma: Se così così ALLORA così e cosà. Le reti apprendono l'associazione tra input e output diversi modificando i pesi dei legami tra le unità di rete. Una di queste regole di apprendimento è chiamata "BackProp" e consente alla rete di apprendere ad associare una specifica configurazione in ingresso con una corrispondente configurazione in uscita. Durante le prime fasi di apprendimento, le unità in uscita producono spesso una configurazione o risposta che non è quella richiesta. BackProp mette a confronto questa configurazione imperfetta con la risposta richiesta che conosce. Successivamente invia alla rete un'attivazione all'indietro, così che i pesi tra le unità vengono regolati in modo tale da fornire la configurazione richiesta, fino a quando la rete non produce la configurazione di risposta richiesta.

Neuropsicologia cognitiva

La neuropsicologia cognitiva studia le prestazioni cognitive di individui portatori di una lesione cerebrale. La prestazione cognitiva è spiegata da teorie che appartengono alla psicologia cognitiva. Tali teorie dovrebbero poter spiegare, molti dei disturbi cognitivi dei soggetti portatori di lesioni cerebrali in termini di danni selettivi ad alcuni di questi meccanismi. Obiettivo fondamentale è la scoperta delle dissociazioni, che si verificano quando un soggetto riesce ad eseguire normalmente un certo compito, ma la sua abilità è danneggiata nel compierne un altro. Una doppia dissociazione tra due compiti (1 e 2) si ha quando un soggetto esegue normalmente un compito 1 e ad un livello ridotto il compito 2, mentre un altro soggetto esegue normalmente il compito 2 e ad livello ridotto il compito 1.

Assunti teorici:

• Il sistema cognitivo presenta modularità, nel senso che vi sono diversi processi o moduli cognitivi relativamente indipendenti
• Relazione tra l'organizzazione del cervello fisico e quella della mente: isomorfismo
• Lo studio dell'attività cognitiva in soggetti che hanno subito una lesione cerebrale può fornire molte informazioni sui processi cognitivi dei soggetti normali
• La maggior parte dei pazienti può essere classificata in termini di sindromi, ognuna delle quali si basa sulla presenza simultanea di una serie di sintomi.

L'approccio basato sulle sindromi ci consente di mettere un certo ordine nei vari casi di pazienti con danni cerebrali che sono stati studiati assegnandoli ad un numero relativamente ridotto di categorie. È anche utile per identificare quelle aree del cervello che sono primariamente responsabili di specifiche funzioni cognitive. Tuttavia presenta molti problemi in quanto sopravvaluta le somiglianze tra pazienti diversi che si suppone soffrano della stessa sindrome. Ellis ha sostenuto che la neuropsicologia cognitiva dovrebbe procedere sulla base di studi intensivi di singoli casi, in cui i singoli pazienti vengono studiati in base ad un'ampia serie di compiti; lo studio di casi singoli sarebbe in grado di verificare in modo adeguato le teorie cognitive. Tuttavia, se la stessa dissociazione viene osservata in numerosi soggetti, è meno probabile che tutti i pazienti abbiano sistemi cognitivi atipici precedenti alla lesione cerebrale, o che tutti abbiano utilizzato strategie compensative simili. Nel cervello numerosi moduli o elaboratori cognitivi relativamente indipendenti, così che i danni riportati da uno dei moduli non influiscono in modo diretto sul funzionamento degli altri. I moduli sono distinti dal punto di vista anatomico. Fodor ha identificato le seguenti peculiarità:

• Ciascun modulo funziona indipendentemente dal funzionamento degli altri moduli
• Ogni modulo può elaborare un solo tipo di input
• Non è possibile controllare in modo volontario il funzionamento di una singolo modulo
• I moduli sono congeniti. innati

Isomorfismo = due entità (il cervello e la mente) hanno la stessa struttura o forma. Così, ci si aspetta che ciascun modulo abbia una diversa collocazione fisica nel cervello In contrasto con l'approccio connessionista, secondo il quale un processo può essere distribuito un una vasta area del cervello Gli studi di casi singoli, possono fornire prove fallaci se il paziente presentava deficit cognitivi specifici prima del danno cerebrale, o se lo stesso individuo aveva sviluppato strategie di compensazione insolite per affrontare le conseguenze del danno cerebrale.

Neuroscienza cognitiva

Churchland e Sejnowsky suggerirono: “Sarebbe utile poter capire la natura dell’attività cognitiva senza comprendere la natura del cervello stesso. Sfortunatamente è impossibile.” In linea di principio, è possibile stabilire dove nel cervello e quando abbiano luogo alcuni processi cognitivi. Tali informazioni ci consentono di determinare l’ordine in cui si attivano parti diverse del cervello quando un soggetto esegue un dato compito. Ci consentono anche di scoprire se due compiti richiedono l’attivazione delle stesse parti del cervello nello stesso modo, o se vi sono differenze importanti. Alcune tecniche forniscono informazioni sull’attività cerebrale in termini di millisecondi, mentre altre indicano l’attività cerebrale in periodi di tempo molto più lunghi, come minuti o ore.

Registrazione a unità singola

Un micro elettrodo del diametro di 1/10.000 di millimetro viene inserito nel cervello di un animale per ottenere la registrazione dei potenziali extracellulari rendendo possibile l’individuazione di scariche elettriche di un milionesimo di volt. (Hubel e Wiesel). È possibile ottenere informazioni sull’attività neuronale in uno spettro molto ampio di intervalli di tempo, a partire da una frazione di secondo fino a diverse ore o giorni, tuttavia si tratta di una tecnica invasiva.

Potenziali evento correlati (ERPs)

L’elettroencefalogramma (EEG) si basa sulla registrazione dell’attività elettrica del cervello, gli elettrodi sono in gradi di rilevare minime variazioni dell’attività elettrica del cervello. Il problema fondamentale dell’EEG, è la presenza di un’attività cerebrale spontanea o di sfondo tale da oscurare l’impatto dell’elaborazione dello stimolo sulla registrazione EEG. Una possibile soluzione consiste nel presentare lo stesso stimolo diverse volte; in seguito, il segmento di EEG viene estrapolato. Si calcola poi la media di tali segmenti EEG al fine di generare una sola forma d’onda. Questo metodo produce potenziali evento – correlati (ERPs) dalle registrazioni EEG, e consente di distinguere gli effetti autentici della stimolazione dell’attività cerebrale di sfondo. Gli stimoli attesi e quelli non attesi vengono elaborati in modo diverso in una fase precoce dell’elaborazione. Gli ERPs forniscono informazioni sulla durata dell’attività cerebrale, tuttavia non indicano in modo preciso quali regioni del cervello siano maggiormente coinvolte nell’elaborazione.

Tomografia ad emissione di positroni (PET)

La tecnica 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. L’attività cerebrale osservata durante la condizione di controllo viene sottratta da quella osservata durante l’esecuzione del compito sperimentale. Si suppone che ciò consenta di identificare quelle parti del cervello che sono attive solo durante l’esecuzione del compito.

Svantaggi:

• La risoluzione temporale è molto scarsa, un periodo pari o maggiore a 60 secondi.
• Fornisce solo una misura indiretta dell’attività neurale
• È una tecnica invasiva
• Può essere difficile interpretare i risultati in base alla tecnica sottrattivi

Risonanza magnetica (MRI e fMRI)

Le onde radio vengono usate per eccitare gli atomi del cervello. Ciò produce variazioni magnetiche che vengono rilevate da un magnete di 11 tonnellate che circonda il paziente. Queste variazioni vengono poi interpretate da un computer e trasformate in un’immagine tridimensionale estremamente definita dando informazioni solo sulla struttura e non sulle funzioni del cervello. È stata applicata alla misurazione dell’attività cerebrale, risultando così nella risonanza magnetica funzionale. Un limite della fMRI consiste nel fatto che essa fornisce solo una misura indiretta dell’attività neurale. Come hanno evidenziato Anderson et al. “ Con la fMRI l’attività neurale si riflette nelle variazioni della concentrazione relativa di emoglobina ossigenata e deossigenata nelle aree adiacenti alle zone di attivazione”. In secondo luogo essa presenta una mediocre risoluzione temporale, dell’ordine di alcuni secondi, e pertanto non è possibile valutare la durata dei processi cognitivi. Infine, si basa sulla tecnica sottrattivi, e quindi non è in grado di valutare in modo preciso l’attività cerebrale direttamente implicata nell’esecuzione di un compito sperimentale.

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, una misura diretta dell’attività neurale corticale. La MEG fornisce informazioni alquanto dettagliate a livello di millisecondi sulla durata dei processi cognitivi ma è in grado di fornire informazioni strutturali o anatomiche. Tutte le tecniche utilizzate dai neuroscienziati cognitivi presentano vantaggi e svantaggi, e pertanto è spesso preferibile usare diverse tecniche al fine di studiare un dato fenomeno.