Psicologia dei processi cognitivi

Psicologia dei processi cognitivi

Per Neisser la psicologia cognitiva è “lo studio delle vicissitudini dello stimolo”, ovvero di ciò che succede allo stimolo sensoriale nel processo che lo porta ad essere memorizzato (ricezione, percezione, attenzione, memoria, apprendimento, decisione); utilizza il metodo scientifico nell’analisi dei fenomeni e per la dimostrazione delle tesi.

Percezione

La percezione è il meccanismo attraverso cui la mente costruisce una rappresentazione utile e attendibile del mondo partendo dagli stimoli sensoriali con lo scopo di interagire con il mondo stesso. Le diverse illusioni (ad esempio Cornsweet con l’illusione “del cellulare” e la stanza di Ames) mostrano che il mondo non appare così com’è (“realismo ingenuo”) e le rappresentazioni prodotte dalla mente possono essere al massimo verosimili.

Proprio sulla differenza tra ricezione degli stimoli e percezione e dall’idea che una persona che ha perso la vista o l’udito non ha perso la capacità di vedere o sentire ma solo la possibilità di ricevere informazioni dall’esterno e/o di trasmetterle al cervello, si basa il concetto della sostituzione sensoriale. Grazie a dei dispositivi è possibile sostituire degli stimoli visivi con altri tipi di stimoli (ad esempio tattili o di gusto); questo è possibile grazie alla proprietà di plasticità del cervello, ovvero al fatto che esso può modificare la sua struttura grazie all’esperienza e, quindi, “dirottare” gli stimoli legati ad un senso verso le aree deputate alla vista; ne sono un esempio lo strumento BrainPort che trasforma in stimoli “visivi” degli stimoli tattili sub-linguali e l’ecolocazione, ovvero la tecnica di “vedere” grazie alla percezione inter-aurale (tra le due orecchie) dei suoni di ritorno mandati con lo schiocco della lingua. In entrambi questi casi è possibile verificare che, pur utilizzando organi sensoriali diversi, l’area corticale che viene attivata è quella visiva!

La percezione, quindi, è una attività, un processo attivo che il cervello svolge sugli stimoli sensoriali che riceve ed è un’attività di codifica, trasformazione e interpretazione dei segnali. Il cervello, quindi, non è passivo e può addirittura trasformarsi per adattarsi alle nuove situazioni: ad esempio ribalta nuovamente un’immagine ribaltata da lenti prismatiche.

Le regole con cui i messaggi che arrivano al cervello vengono interpretati sono in parte genetiche e in parte acquisite (imparate) soprattutto nei primi 5 anni di vita; è per questo che chi riacquista la vista non riacquista la capacità di vedere che deve essere imparata nel tempo.

Psicofisica e fisiologia della percezione

Distinguiamo i concetti di sensazione e percezione:

• Sensazione: si fa riferimento agli effetti che derivano dal contatto tra segnali esterni e recettori sensoriali; è un effetto fisico che non tiene conto del “dialogo” con il cervello.
• Percezione: è l’interpretazione che il cervello fa dei dati ricevuti e che è alla base della vera esperienza sensoriale.

Quindi la sensazione è l’impressione soggettiva riferita all’intensità dello stimolo fisico (detto “distale”), ha una funzione di regolazione (“più forte”, “più intenso”,…) e il suo studio è legato alle modalità con cui i recettori svolgono i loro compiti. Il nostro corpo è sensibile a tre tipi di stimoli:

• Variazione dell’energia elettromagnetica (luce)
• Variazione dell’energia meccanica (pressioni, spostamenti, vibrazioni)
• Variazione nella stimolazione chimica (olfatto e gusto)

I recettori sono cellule nervose atte a percepire tali variazioni e trasformarle in impulsi neurali (“trasduzione”). L’apparato sensoriale è specie-specifico: varia e si specializza in modo differente a seconda della specie. Gli organi di senso sono:

• Specifici: sono sensibili ad una certa forma di energia e non ad altre
• Selettivi: lasciano passare solo una parte del segnale disponibile (es: gli occhi non “vedono” gli ultravioletti o gli infrarossi; le orecchie non “sentono” gli infrasuoni,…)
• Sensibili: percepiscono la differenza di intensità

Soglia assoluta e teoria della rilevazione del segnale

La psicofisica studia la relazione tra intensità di uno stimolo e intensità della sensazione provata. Vengono definite:

• Soglia assoluta: è il range di variabilità dello stimolo (quantità di energia) all’interno del quale viene rilevata una sensazione. Si distingue in:
  • Soglia iniziale: limite inferiore per la percezione dello stimolo
  • Soglia terminale: limite superiore per la percezione dello stimolo o oltre la quale lo stimolo cambia natura
• Soglia differenziale: è la più piccola differenza fisica tra due stimoli che può essere rilevata dall’organo di senso (c.d. differenza minima rilevabile: JND)

L’esistenza di una soglia differenziale fa pensare che per l’organo senziente lo stimolo viene percepito “a pacchetti” finiti. L’origine di ciò sta nel fatto che i neuroni si scambiano informazioni anche in assenza di stimoli esterni; ciò crea un rumore di fondo che deve essere superato per percepire la sensazione legata allo stimolo.

Secondo la legge di Weber la soglia differenziale è funzione costante dello stimolo standard e ogni grandezza fisica ha una propria costante k. Ciò significa che, partendo da uno stimolo standard di intensità X, per percepire correttamente la sensazione di aumento di intensità, questo deve essere aumentato del k%; quindi il successivo livello di sensazione è X + k%X. Da questa legge deriva quella di Fechner che descrive la relazione tra intensità dello stimolo I e intensità della sensazione S che, quindi, non è lineare ma logaritmica: S = k ln(I). Da Weber, infatti:

\( \Delta I/I = k \rightarrow \int dS = \int (k dI/I) \rightarrow S = k \ln(I) + C \)

Abituazione sensoriale

È il fenomeno a causa del quale, se uno stimolo è costante, non genera più sensazioni. È ciò che accade dopo un po’ che si usa un profumo: chi lo indossa non lo percepisce più. Si spiega con la tendenza dell’organismo a risparmiare energia portando i neuroni a non trasmettere più quella informazione. Viene meno nel momento in cui, per un certo periodo, non ci si sottopone allo stimolo.

La percezione visiva

Un terzo del cervello è dedicato alla visione. Ma ciò che noi chiamiamo “vedere” è il frutto di un processo lungo che vede ingaggiati diversi organi che si occupano di trasformare le immagini per poter essere interpretato dal cervello. Proprio su questa lunghezza del processo si basano le illusioni ottiche che fanno leva sugli indicatori (ad esempio prospettici) per ingannare la vista:

• La stanza di Ames in cui un trapezio viene percepito come parallelepipedo;
• Illusione di Ebbinghaus che fa vedere dei cerchi neri grandi o piccoli a seconda che siano circondati da cerchi grigi piccoli o grandi.

Il sistema visivo è costituito da:

• Occhio
• Vie visive
• Aree visive della corteccia

Nell’occhio una certa parte delle onde elettromagnetiche (un trilionesimo di quelle possibili) forma un'immagine sulla retina. Nella retina l’energia luminosa viene ricevuta da particolari cellule dette fotorecettori che sono di due tipi:

• Coni: specializzati nella ricezione del colore; sono di tre tipi, a seconda della lunghezza d’onda a cui rispondono (corta, media, lunga). In caso di luce scarsa i coni si chiudono ed entrano in azione i bastoncelli: specializzati nella visione del bianco e nero, sono localizzati nella zona periferica della retina e raggiungono la massima ricettività dopo 30 minuti dall’attivazione; ecco perché “ci si deve abituare al buio” e la visione al buio è migliore di quella periferica.

Quasi al centro della retina c’è la fovea che contiene un’alta concentrazione di ricettori, tutti coni; ecco perché la visione migliore è quella centrale, anche se la fovea rappresenta solo 1/10.000 della superficie retinica. L’immagine che si forma nella fovea è molto dettagliata non solo perché ci sono molti coni ma anche perché l’informazione non è compressa: ad ogni recettore corrisponde un neurone mentre all’esterno della fovea il rapporto è di 100 recettori per neurone.

Per queste ragioni, tutto ciò che noi fissiamo ci sembra nitido mentre tutto il resto, ovvero il 99,9% è solo “nebbia”. Su questo fenomeno si basano effetti come i quadri di Cornelius Escher che sembrano corretti fino a quando non si fissano i singoli elementi del quadro (immagine foveale).

Un’altra caratteristica della funzione visiva, che dimostra ulteriormente come ciò che noi vediamo è in realtà una ricostruzione fatta dal cervello, è il fatto che gli occhi si muovono rapidamente mentre noi guardiamo (saccadi: durano 50 ms e si ripetono ogni 200/250 ms) e, per evitare che il cervello si confonda ricevendo immagini “in movimento”, durante questi movimenti il flusso delle informazioni verso il cervello si blocca (soppressione saccadica). È il cervello stesso che ricostruisce ciò che starebbe avvenendo durante la soppressione.

Un’altra ricostruzione fatta dal cervello è relativa alla porzione di immagine che corrisponde al punto cieco, ovvero la zona della retina a cui è collegato il nervo ottico ed è priva di recettori.

Due disturbi legati al sistema percettivo e non a quello visivo in senso stretto dimostrano ulteriormente quanto la visione sia il frutto della elaborazione fatta dal cervello e non solo del funzionamento dell’occhio; si tratta della agnosia visiva (si vedono i singoli elementi di un’immagine ma il cervello non riesce a metterli insieme, per cui non si riconoscono, ad esempio, i volti dei familiari) e della sindrome di Bonnet (la corteccia funziona “troppo” in quanto fa vedere oggetti che in realtà non ci sono).

Le leggi dell’organizzazione percettiva

I recettori sensoriali, quindi, trasformano l’energia elettromagnetica in elettrochimica in modo che i segnali possano viaggiare verso la corteccia cerebrale e terminare su circa 1 milione di neuroni (contro 130 milioni di recettori). Nella corteccia ci sono aree dedicate alla codifica dei colori, del movimento, dei bordi,… ma il processo di percezione non è analitico (il cervello mette insieme i diversi “pezzi”) ma olistico: il cervello interpreta l’insieme dei messaggi complessi secondo le leggi dell’organizzazione percettiva della Gestalt; queste stabiliscono quali sono le proprietà dello stimolo che portano la mente a mettere in relazione le diverse informazioni provenienti dalla retina e percepire gli oggetti.

• Principi di unificazione e raggruppamento (regole che determinano quali stimoli vengono percepiti appartenenti ad un solo oggetto o gruppo di oggetti):
  • Vicinanza o prossimità: elementi vicini sono considerati appartenenti allo stesso oggetto (es.: ristorante vs toilette)
  • Somiglianza: oggetti o elementi che si assomigliano per forma, colore, direzione,… sono percepiti come un insieme (es.: cerchi e triangoli percepiti in righe e non in colonne). Questo principio è alla base del mimetismo di diverse specie animali.
  • Continuità di direzione (o buona continuazione): vengono percepiti come tratti unici quelli che seguono la direzione più lineare
  • Chiusura: in assenza di informazioni complete la mente tende a “riempire i vuoti” in modo da poter cogliere sempre un oggetto completo (semi-archi che vengono percepiti come un cerchio completo). È alla base dei fumetti.
  • Destino comune: riguarda gli oggetti in movimento: vengono concepiti come parte di uno stesso gruppo elementi che si muovono nella stessa direzione (pesci in un banco)
• Principi di articolazione figura-sfondo (regole che differenziano la figura dallo sfondo):
  • Destino comune
  • Inclusione: è considerata figura e non sfondo tutta la zona inclusa in un bordo
  • Convessità: è considerata figura la parte convessa e non la concava
  • Orientamento: è figura la zona orientata rispetto agli assi orizzontale/verticale
  • Area relativa: è figura la regione con area minore

Configurazioni ambigue e illusioni

Alla base delle illusioni ci sono degli stimoli che danno adito a percezioni dubbie come è il caso delle figure “reversibili” o “ambigue”, nelle quali la doppia interpretazione nasce dalla mancanza di punti di riferimento (Es. Cubo di Necker). In realtà l’ambiguità è la normalità perché più stimoli distali (immagini che fanno parte del mondo fisico) possono corrispondere allo stesso stimolo prossimale (immagine retinica).

Le illusioni sono dei casi in cui i meccanismi interpretativi della mente generano degli “errori”. Possono essere di tre tipi:

• Presenza fenomenica in assenza di oggetti fisici (es.: il triangolo di Kanisza che si basa sulla regola del completamento)
• Assenza fenomenica in presenza di oggetti fisici (es.: ultravioletti)
• Discrepanza tra fenomeno e oggetto fisico (es.: illusioni di Hering e Wundt sulle linee parallele che sembrano convergere o divergere e illusione di Zollner)

Quando le percezioni sono direttamente legate ad un’azione, le illusioni perdono effetto: se nell’illusione dei cerchi neri circondati da cerchi grigi grandi o piccoli si chiede di afferrare il cerchio nero, il gesto della mano e l’apertura tra le dita che afferrano è lo stesso ed è quello reale. Quindi l’illusione agisce sul sistema percettivo conscio ma non su quello inconscio (visuomotorio).

Oltre alle illusioni su immagini statiche esistono anche le illusioni su immagini dinamiche che sono alla base del funzionamento del cinema. Secondo le teorie della Gestalt la percezione del movimento a partire da una serie di immagini statiche che si susseguono in rapida sequenza (effetto phi) è dovuta ai meccanismi interpretativi del cervello che tendono a riempire i vuoti tra immagini che si susseguono entro 80 ms (principio di chiusura) come nel caso del punto cieco.

Ci sono altre illusioni rappresentate da immagini statiche che sembrano muoversi (cerchi rotanti) che, invece, sono legate ai micro-movimenti oculari che si fanno nel guardare un’immagine; l’effetto sparisce, infatti, se si fissa bene lo sguardo sull’immagine.

Riguardo alla percezione del colore, dal punto di vista puramente percettivo i colori possono essere considerati come dei marker che la mente associa a particolari lunghezze d’onda delle onde elettromagnetiche; è come se, guardando un’immagine, mettesse delle ”bandierine” sulle sue parti colorate con l’indicazione “blu”, “rosso”,… Questo ci consente di vedere meglio lo spazio visivo e differenziare le informazioni in modo da percepire la presenza di un predatore dalle foglie.

Profondità e tridimensionalità

La percezione di profondità e tridimensionalità ci consente di muoverci nello spazio, di afferrare oggetti,… Il sistema visivo sfrutta alcune caratteristiche dell’immagine per ricostruire la tridimensionalità partendo dall’immagine retinica che è bidimensionale; tali caratteristiche sono dette indicatori di profondità (CUES) e possono essere:

• Binoculari: efficaci a distanza ravvicinata, si basano sulle informazioni provenienti da entrambi gli occhi. Sono:
  • Disparità retinica: gli occhi sono distanti tra loro per cui le due retine ricostruiscono l’immagine da posizioni leggermente sfasate (visione stereoscopica). È il cervello che ricostruisce un’unica immagine e, confrontando lo scarto orizzontale tra le due immagini, percepisce la profondità.
  • Convergenza delle pupille: al di sotto dei 3 metri di distanza il movimento muscolare che porta le pupille a convergere sull’oggetto guardato (e il relativo angolo di convergenza) è una informazione che il cervello interpreta come profondità e distanza.
• Monoculari: efficaci anche a grandi distanze, sono indicatori che agiscono su una sola immagine retinica; vengono detti “pittorici” proprio perché si basano su immagini bidimensionali e, quindi, sulle caratteristiche dell’oggetto guardato e non dell’apparato visivo.
  • Indicatori di prospettiva:
    • Prospettiva lineare: si ha quando delle linee parallele che si allontanano dall’osservatore sono rappresentate come convergenti verso un punto di fuga (binari). Ne sono un esempio i quadri in prospettiva e il corridoio di Palazzo Spada a Roma.
    • Prospettiva atmosferica o aerea: si basa sul fatto che gli oggetti lontani sono più offuscati di quelli vicini.
  • Gradienti di trama o densità: fanno riferimento al fatto che quanto più gli oggetti sono piccoli e fitti, tanto più sono lontani (campo di grano).
  • Sovrapposizione o occlusione: l’oggetto che copre un altro oggetto è percepito più vicino (nuvole che coprono la luna).
  • Ombreggiatura: in caso di ombreggiatura il sistema visivo ha un “default” supponendo che questa sia generata da una fonte di luce in alto a sinistra. Per questo motivo, dei cerchi ombreggiati in basso a destra sembrano in rilievo mentre ombreggiati in alto a sinistra sembrano concavi.