Psicologia Fisiologica - Appunti

Psicologia fisiologica

Le neuroscienze cognitive sono scienze che indagano la struttura funzionale e la base cerebrale dei processi mentali, mediante molteplici approcci. Sorge però il problema del rapporto tra mente e cervello, che porta allo scontro tra monismo e dualismo e tra substrato specifico (aree specifiche per specifiche funzioni) o distribuito (tutto il cervello opera gli stessi processi per le stesse funzioni).

Dualismo e monismo

Secondo il punto di vista dualistico, che implica la separazione tra corpo e mente, è impossibile studiare la mente con gli strumenti delle neuroscienze cognitive, proprio perché il piano della mente è separato dal piano fisico. Cartesio è uno dei maggiori esponenti di questo dualismo interazionista, in cui mente e corpo interagiscono attraverso la ghiandola pineale.

Bisogna quindi considerare le neuroscienze cognitive sotto un punto di vista monistico, che invece afferma il materialismo eliminativo, secondo cui tutto è fisico, e il materialismo emergentista, secondo cui i fenomeni mentali sono proprietà emergenti del cervello. Si verifica quindi la corrispondenza tra proprietà del cervello e comportamento.

Approcci localizzazionisti e globalisti

Uno degli approcci localizzazionisti è la frenologia di Gall, secondo cui le funzioni senso-motorie e mentali superiori, come la memoria e il linguaggio, sono localizzate in regioni specifiche del cervello, che quindi è suddiviso in diverse aree funzionali specifiche. L'encefalo è quindi visto come un organo composto, in cui la corteccia diventa la sede delle funzioni cerebrali. Secondo questa teoria, un maggiore utilizzo di una determinata area funzionale portava a un maggiore volume di quell'area (avere il bernoccolo per..). La frenologia, in Italia, viene sviluppata molto da Cesare Lombroso.

Questo approccio ha numerosi limiti, anche se è il primo a indicare una specializzazione funzionale delle diverse aree del cervello; innanzitutto vennero fornite scarse prove sperimentali a favore, e si riscontrano numerosi aspetti errati.

Uno di questi è la considerazione del fatto che lo sviluppo di una funzione cerebrale, come quello muscolare, determina un aumento di volume della corrispondente area cerebrale visibile e palpabile sulla scatola cranica, da cui è possibile trarre inferenze sulla funzione stessa.

Alla concezione localizzazionista si oppone una concezione olistica o globalistica, che prevede una versione forte e una versione debole. La prima prevede che tutte le funzioni senso-motorie e mentali superiori, come la memoria o il linguaggio, siano distribuite in modo diffuso nel cervello, e che il sistema nervoso formi quindi un sistema unitario. Flourens afferma questo osservando che lesioni cerebrali localizzate non causano deficit specifici, affermando che sensazione, percezione e volontà sono una singola facoltà.

Le lesioni che causava ai piccioni nei suoi esperimenti portavano a perdite di alcune funzioni solo temporaneamente, ma queste funzioni venivano poi recuperate in seguito, proprio perché il cervello non ha una distinzione funzionale tra le varie aree. Secondo la versione debole, invece, le funzioni mentali superiori, e non quelle sensori-motorie elementari, sono distribuite in modo diffuso nel cervello; tra i suoi sostenitori ritrova anche Freud.

Contributi di Broca e Wernicke

Un personaggio di rilievo per il localizzazionismo è Paul Broca, che si accorse come determinate lesioni in determinati punti portano alla perdita di determinate funzioni (come il linguaggio, di cui Broca individuò l'area corrispondente nel cervello: l'area 44, o di Broca) ma al mantenimento di altre (un suo paziente, che aveva subito una grave lesione, era in grado di dire solo “tan”, ma ricordava i giorni della settimana e sapeva pronunciarli). Da queste sue scoperte prende forma il concetto di modularità, di un cervello diviso in moduli funzionali; la funzione linguistica viene individuata nel lobo frontale, e in particolare nel lobo frontale dell'emisfero sinistro.

Carl Wernicke descrive un pattern clinico opposto a quello di Broca per il paziente “tan”: secondo lui una lesione focale, specifica di una determinata area, provoca il comportamento opposto a quello descritto di Broca, in quanto il paziente comincia un discorso logorroico, difficile da interrompere. Questo è causato sia da un problema di comprensione, dice Wernicke, sia dall'incapacità del soggetto di capire che non sta rispondendo in modo coerente alle domande. Quest'area, che se lesionata porta a questi effetti, prende il nome di area di Wernicke.

Dato che una lesione all'area di Broca causa danni alla produzione linguistica e una lesione all'area di Wernicke porta a danni alla comprensione linguistica, venne individuato il primo “sistema” di aree mentali specifiche, che sono collegate da un fascicolo arcuato. Una lesione a questo fascicolo causa incapacità di ripetizione delle parole ascoltate: per ripetere serve una connessione tra area di comprensione e area di produzione, e quindi interrompendo tale connessione non è possibile produrre alcuna ripetizione. È possibile comprendere e produrre parole e frasi, ma non ripeterle.

Studi sul linguaggio e movimento

Gli studi sui pazienti con lesioni cerebrali focali si sono diretti soprattutto verso la funzione cognitiva del linguaggio e delle afasie, perché sono degli aspetti facili e diretti da osservare. L'altra componente evidente da osservare era il movimento volontario e l'aprassia.

Uno dei primi ad occuparsi della localizzazione del sistema motorio nel cervello fu John Jackson, che osservò come alcuni attacchi epilettici iniziano con un movimento ritmico di una singola parte del corpo e poi si diffondono alle regioni vicine con una sequenza definita; esisterebbe quindi un'organizzazione cerebrale topografica, una “mappa” del corpo nel cervello.

Per capire tutto questo sono stati fondamentali gli studi sugli animali, per osservare ad esempio che la stimolazione elettrica di una regione del lobo frontale del cane causa movimenti degli arti controlaterali. In questo modo si cominciò a capire che l'emisfero destro controlla la metà sinistra del corpo, e viceversa per l'altro emisfero.

Struttura del cervello

Dopo aver capito che le diverse aree del cervello sono funzionalmente specifiche, ci si è chiesti se esistono delle differenze microscopiche sulla superficie della corteccia cerebrale, che spieghino come mai determinate funzioni sono svolte in determinate aree cerebrali. Si studiò quindi la struttura citoarchitettonica del cervello, e Broadmann arrivò a costruire una mappa citoarchitettonica, basata su aspetti di tipo morfologico, in cui si distinguono 52 diverse aree. In molti casi queste separazioni morfologiche hanno mostrato anche una specificità funzionale.

Camillo Golgi scopre una tecnica in grado di “colorare” le cellule nervose ed espone la sua teoria del sincizio: il cervello è un’unica massa di tessuto con un citoplasma comune; Ramon Y Cajal, utilizzando la tecnica di colorazione di Golgi, sviluppa invece la cosiddetta dottrina del neurone: il cervello non è una massa unica, ma è costituito da neuroni che trasmettono segnali elettrici in una direzione (lungo i dendriti e l’assone).

Metodi di indagine nelle neuroscienze

Le neuroscienze richiedono un approccio multidisciplinare e diversi metodi e strumenti, poiché ogni metodo ha i propri pregi e i propri limiti. Bisogna quindi capire quali sono le limitazioni dei diversi metodi e quando usare quale metodo. Alla base di tutto si trovano i metodi di tipo comportamentale, chiedendo ai soggetti di eseguire diversi compiti in ambito sperimentale, dove è possibile limitare i disturbi e controllare le variabili.

Per mettere in atto metodi di questo tipo deve esistere l'assunto di base di una correlazione tra cervello e comportamento (correlazione anatomo-funzionale). Non tutti i metodi comportamentali sono metodi delle neuroscienze cognitive. I metodi di indagine sono degli strumenti per rispondere a domande sulla relazione mente-cervello; per scegliere gli strumenti più adatti da utilizzare sono importanti le ipotesi sui meccanismi psicofisiologici e sulle rappresentazioni mentali. Si formulano delle ipotesi su come l'informazione viene immagazzinata, manipolata e rappresentata nel cervello umano, ovvero ci si chiede qual è il “formato” dell'informazione in memoria.

Quindi il rapporto tra mente e cervello è il rapporto tra il nostro cervello e il modo in cui viene trattata l'informazione una volta che viene percepita. Individuare un determinato meccanismo all'interno del cervello è qualcosa di separato, in termini di comprensione, da poter descrivere il meccanismo stesso: se individuo dove viene localizzato un meccanismo del cervello, non ho nessuna informazione in più riguardo al suo funzionamento o al suo substrato anatomico.

Tipi di metodi di indagine

• Metodi comportamentali della psicologia sperimentale
• Neuropsicologia, ovvero lo studio dei pazienti con lesioni cerebrali e, in particolare, lo studio dei deficit ottenuti in seguito a una lesione (e quindi anche l'identificazione dell'area in cui la funzione mancante è localizzata)
• TMS, o stimolazione magnetica transcranica, che permette di ricreare, tramite un piccolo campo magnetico, una piccola lesione temporanea, per osservare i risultati con determinati compiti. In questo modo si possono compiere delle ipotesi riguardo alla localizzazione di diverse funzioni nel cervello. Sia la TMS che la neuropsicologia sono due metodi di indagine che applicano una correlazione anatomo-clinica
• Elettrofisiologia, che fa parte dei metodi elettrofisiologici, viene utilizzato l'elettroencefalogramma e si mira a osservare la tempistica con cui vengono messi in atto determinati processi cognitivi
• Neurofisiologia, che insieme alla psicologia comparata fa parte delle metodiche animali e che ha permesso di ottenere numerose informazioni riguardo all'attività di singole aree o singoli neuroni del cervello. Ha permesso ad esempio di capire che esistono neuroni che rispondono specificatamente a determinati movimenti o colori
• Psicologia comparata, si occupa spesso di verificare l'effetto che i farmaci o gli psicofarmaci potrebbero avere sull'uomo attraverso la sperimentazione sugli animali
• Neuroimmagini funzionali, a differenza delle neuroimmagini (che ci fanno vedere un'immagine statica del cervello di un soggetto vivo), queste neuroimmagini funzionali permettono di visualizzare l'attività dinamica di una o più aree del cervello di un soggetto durante lo svolgimento di determinati compiti

Metodi comportamentali

Le variabili dipendenti prese in esame da questi metodi sono il tempo di reazione e l'accuratezza: il primo è il tempo minimo impiegato dal soggetto per un processo di elaborazione, e si differenzia dal tempo di risposta in quanto quest'ultimo è il tempo in cui il soggetto fornisce la risposta; il tempo di reazione (o TR) è sempre minore del tempo di risposta. L'accuratezza è la precisione della risposta, ovvero la percentuale di risposte corrette. Vengono utilizzati diversi paradigmi sperimentali, come la presentazione tachitoscopica, il priming effect, l’ascolto dicotico o la ricerca del livello di soglia.

Le possibili elaborazioni sono due: un'elaborazione seriale, in cui l'informazione viene elaborata da diversi livelli gerarchici che rendono il tempo di elaborazione più lungo con l'aggiungersi di nuovi livelli, o un'elaborazione in parallelo.

Processi seriali e paralleli

Per quanto riguarda i processi seriali, gli sperimentatori possono richiedere al soggetto una risposta semplice (A), che coinvolge una fase percettiva e una motoria (percezione dello stimolo e risposta), o una risposta di discriminazione (B), che richiede i processi di A più la discriminazione tra diversi stimoli. La prima richiesta porta a un tempo di reazione semplice, mentre la seconda porta a un tempo di reazione di discriminazione; sottraendo il tempo di reazione di A al tempo di risposta di B si ottiene il tempo richiesto per eseguire la discriminazione.

Un altro metodo sottrattivo di Donders (come i due precedenti) è quello della risposta di scelta (C, detto anche metodo go-no go), che richiede in più una scelta tra diverse risposte (non solo diversi stimoli da discriminare, ma diverse risposte anche). Il tempo di reazione di C meno il tempo di reazione di B mi porta ad ottenere il tempo richiesto per eseguire la scelta. Tutti questi metodi sottrattivi, così chiamati perché si sottraggono diversi tempi di reazione, si basano però sull'assunto che i processi di elaborazione siano seriali; se così non fosse, questi metodi non avrebbero senso.

Nei metodi comportamentali, oltre al tempo di reazione e all'accuratezza, posso anche misurare la latenza della risposta, ovvero l'intervallo di tempo che intercorre tra presentazione dello stimolo ed emissione della risposta. Il tempo di reazione è incluso nella latenza della risposta (come anche il tempo di risposta), e si differenzia dal tempo di risposta poiché il primo è il tempo minimo che il soggetto impiega a rispondere alla richiesta (il tempo di risposta, invece, non prevede nessuna “pressione” temporale).

Questi tempi di reazione possono essere semplici o di scelta; i primi prevedono ad ogni stimolo S la stessa risposta R, come premere un bottone ogni volta che si presenta una luce. Questi tempi di reazione vengono chiamati anche tempi di detezione. I tempi di reazione di scelta, invece, prevedono ad esempio una risposta R1 allo stimolo S1, e una risposta R2 a uno stimolo S2; è il caso in cui si deve premere un bottone quando si presenta una luce verde e un altro bottone quando si presenta una luce rossa. Vengono chiamati tempi di discriminazione.

Un altro tipo di tempo di reazione è il tempo di selezione e inibizione alla risposta: nei compiti go-no go si ha una risposta R per lo stimolo S1, e una risposta non-R allo stimolo S2 (premere il pulsante quando si accende una delle due luci).

Anche la misurazione dell'accuratezza può prevedere diverse misurazioni, che possono essere misurazioni di risposte corrette (n/totale) o di errori, che possono essere falsi allarmi (rispondere “si” quando la risposta è “no”) oppure omissioni (rispondere “no” quando la risposta è “si”). Quindi non basta guardare quante volte il soggetto ha risposto o ha risposto correttamente, ma anche il numero totale delle risposte e il tipo di errore compiuto. Solitamente, al diminuire dei tempi di reazione (ovvero a una migliore prestazione), diminuisce l'accuratezza (prestazione peggiore); si può calcolare quindi un “efficiency score” dividendo l'accuratezza per il tempo di reazione.

Studi sulle rappresentazioni mentali

Un esempio di studio sulle rappresentazioni mentali è quello dei giudizi di categoria uguale/diversa; ai soggetti viene richiesto un giudizio riguardo all'identità fisica di due stimoli (A-A), all'identità fonetica (A-a), all'appartenenza categoriale (Ae/Bc, se consideriamo le categorie di vocali e consonanti) o semplicemente riguardo alla diversità di due stimoli (A-B).

I soggetti devono premere o il pulsante “Uguali” o il pulsante “Diverse” in base a ciò che percepiscono, a quello che si vuole capire con questi esperimenti è se i soggetti mettano in atto un processo di elaborazione seriale, più lento, o un processo di elaborazione in parallelo. Si osserva che i soggetti impiegano più tempo a distinguere due consonanti diverse piuttosto che due vocali diverse, e questo ci indica che i soggetti utilizzano un processo di elaborazione seriale, che confronta una per una tutte le lettere della categoria, e che quindi porta a un tempo maggiore di elaborazione per le consonanti, che sono di più. Con un'elaborazione in parallelo non ci sarebbe bisogno di passare per ogni singolo elemento prima di individuare la risposta, ma si elaborerebbero tutti gli elementi della serie insieme, individuando la risposta più velocemente.

Un altro esperimento ha invece cercato di mostrare l'elaborazione in parallelo compiuta dai soggetti; ai soggetti viene chiesto se lo stimolo presentato contiene una A o una E. Si osserva che il livello di accuratezza è maggiore quando lo stimolo presentato è una parola esistente, mentre il livello scende quando lo stimolo è una stringa senza senso o anche una serie di X con una A o E nel mezzo (anche se in questo caso la vocale dovrebbe fare pop-out). Questo dimostra un'elaborazione in parallelo, poiché nel caso della parola non viene avviata solo l'elaborazione dello stimolo percepito, ma anche l'elaborazione lessicale che mi porta a riconoscere la parola come una parola esistente e conosciuta, andando a capire se in quella parola è presente una A o una E. Quindi si sommano due processi di elaborazione, che mi portano a una maggiore velocità di reazione e a una maggiore accuratezza.

In base all'effetto Stroop viene formulato il paradigma di interferenza: i soggetti si trovano ad esempio di fronte alla parola “VERDE” scritta in verde e scritta in rosso; il loro compito è quello di denominare il colore dell'inchiostro con cui è scritto lo stimolo. In questi casi avviene un’attivazione parallela del significato della parola e del suo colore. Quando queste due informazioni non sono compatibili, si ha un’interferenza che porta a tempi di reazione maggiore e a un numero maggiore di errori.

La presentazione tachistoscopica prevede uno stimolo visivo lateralizzato, al di fuori del meridiano verticale di visione del soggetto, che viene presentato per un brevissimo intervallo di tempo (150 millisecondi). Questo paradigma sperimentale impedisce che l'informazione giunga contemporaneamente ai due emisferi, e permette di studiare la lateralizzazione emisferica. La migliore accuratezza e il minore tempo di reazione verso stimoli presenti a destra o a sinistra indica allo sperimentatore un