Riassunto esame psicologia generale, prof. Cuccio, libro consigliato "Cervello in azione" di Caruana e Borghi

Il cervello in azione

Introduzione alle scienze cognitive classiche

Fausto Caruana – Anna Borghi In principio era l’azione - Le scienze cognitive classiche: la teoria rappresentazionale e computazionale della mente. Quando si parla di teorie embodied e grounded si fa riferimento non ad una sola teoria, ma a molte teorie! L’idea è che i processi cognitivi siano vincolati dai processi percettivi, motori, emozionali: il corpo modifica la cognizione. Vi è dunque un rifiuto della metafora della mente come software di un computer tipica del cognitivismo (anni ’50-’90) così come viene rifiutata la metafora del sandwich.

Teoria computazionale della mente

La prima si basa sull’idea per cui ogni performance cognitiva può essere spiegata facendo riferimento ad algoritmi, molto simili al linguaggio macchina, basato su strutture simboliche dei computer, per questo motivo questa teoria prende il nome di teoria computazionale della mente. Oltre a computazione, l’altra parola chiave delle scienze cognitive è ‘’rappresentazione mentale’’ secondo cui la percezione richiede la costruzione di sofisticate rappresentazioni interne del mondo esterno, queste rappresentazioni vengono utilizzate dai sistemi cognitivi come input. Per questi scienziati le rappresentazioni mentali esistono realmente nel tempo e nello spazio. Ogni rappresentazione è caratterizzata da:

• Contenuto
• Formato: un’idea diffusa fino a poco tempo fa è che queste rappresentazioni mentali assomiglino un po’ a parole di un linguaggio mentale, ovvero alle strutture simboliche dei computer digitali.

Embodied e grounded cognition

Le rappresentazioni mentali sono concepite come il prodotto di una traduzione da un linguaggio sensoriale a un linguaggio indipendente dalle modalità sensoriali, e dunque con un formato a-modale. La visione della mente sostenuta dai cognitivisti è stata paragonata ad un sandwich mentale, con due estremità poco proteiche, il sensoriale e il motorio, e con al centro la carne, ovvero i processi cognitivi, che sono l’unico oggetto di studio dei cognitivisti. Il nuovo cognitivismo scardina questa idea del sandwich secondo cui esiste una scissione tra percezione e azione dai processi cognitivi.

Nonostante ciò, nella comunità scientifica rimane l’imbarazzo dell’aver ‘’dimenticato’’ il corpo nello studio dei processi cognitivi, e proprio per recuperare il ruolo giocato dal senso motorio e dall’ambiente nei processi cognitivi, le scienze cognitive sono diventate, grounded, situated, enacted o per usare un termine più celebre embodied ovvero, incarnate/incorporate.

Principi della grounded cognition

Per comprendere il funzionamento della cognizione umana, secondo la teoria grounded, occorre tenere in considerazione quattro domini principali:

• I sistemi sensomotori
• Il corpo
• L’ambiente fisico
• L’ambiente sociale

La prospettiva embodied cognition risulta pertanto essere solo una parte della grounded cognition, in quanto prende in considerazione un solo dominio (quello del corpo). Le nuove scienze cognitive rifiutano il dualismo mente-corpo due volte. Una volta, nell’evidenziare come sia impossibile studiare i processi cognitivi trascendendo dall’ambiente, e un’altra rifiutando l’idea per cui la mente è uno spazio privato in cui il mondo al di fuori di essa viene rispecchiato e rappresentato.

Rappresentazioni in formato corporeo

Le nuove scienze cognitive sostengono che i nostri processi cognitivi sono primariamente legati alla capacità di interagire con il mondo, e come ogni individuo sia essenzialmente immerso nel mondo con il quale costantemente si interfaccia, e non dunque un eterno osservatore. Dire che i processi cognitivi sono grounded, cioè radicati nell’ambiente, significa non solo che gli stati corporei sono necessari per la cognizione, ma che i processi cognitivi sono retti da specifici processi di simulazione, durante i quali gli stati percettivi e motori acquisiti con l’esperienza vengono riattivati. Gli stessi processi percettivi coinvolti durante l’interazione con oggetti al servizio della cognizione, l’attivazione durante la simulazione è più debole e comporta la contemporanea attivazione di un meccanismo di blocco dell’output motorio. Probabilmente quello che ci permette di fare la simulazione è prepararci all’azione.

Un piccolo studio prevede la produzione di termini legati alle proprietà di un frutto. Ad un gruppo viene chiesto di pensare alle proprietà di un melone, ad un altro alle proprietà di mezzo melone. Il primo gruppo si focalizza su caratteristiche esterne (verde, rotondo) mentre il secondo gruppo si focalizza su caratteristiche interne (acqua, rosso). L’errore dei cognitivisti classici è stato quello di considerare le rappresentazioni mentali come entità statiche, fuori dal tempo e indipendenti dalla loro origine biologica.

La mente come sistema dinamico

La nostra mente è in realtà un sistema dinamico: l’attività delle popolazioni neuronali si sincronizza a seconda del loro stato di attività o riposo su determinate bande di frequenza che coesistono e operano in parallelo. La lezione che le scienze cognitive devono imparare dallo studio sui ritmi celebrali è che lo stimolo esterno non può essere considerato l’unica condizione iniziale per evocare una risposta. Lo stato corrente del cervello dipende da un suo stato precedente, questo lo rende un sistema dinamico.

Percezione come azione

Un processo cognitivo può essere detto embodied se impiega rappresentazioni in formato corporeo nell’esecuzione di un compito cognitivo che include rappresentazioni motorie, sensoriali ed affettive normalmente coinvolte in compiti motori, ma che nel corso del tempo sono andati incontro a processi di preadattamento, ovvero quando una struttura evoluta per una certa funzione, ne assume una nuova senza per questo perdere la sua funzione originale.

Dal punto di vista computazionale l’idea è che determinati meccanismi motori possano essere temporaneamente disancorati (tramite dei meccanismi inibitori) dal tradizionale output motorio e sfruttati dai sistemi cognitivi di ordine superiore. Ad esempio, riordinare in sequenza corretta una serie di fotografie che rappresentano le fasi di un’azione complessa può attuare una simulazione detta embodied simulation.

Le rappresentazioni in formato corporeo non differiscono dalle rappresentazioni mentali classiche per quello che riguarda il contenuto, ma piuttosto per il formato nel quale questo contenuto è espresso. Se ci limitassimo a considerare la percezione come una modalità di raccolta e di immagazzinamento dei dati, non coglieremo un aspetto importante della nostra vita percettiva, e cioè la nostra capacità automatica di raccogliere solo determinate informazioni ambientali e di percepirle direttamente in quanto possibilità in azione.

Gibson e le affordance

Ogni atto percettivo implica un’azione la quale a sua volta modifica la situazione e dà il via alla percezione. Ogni elemento percepito si offre come una possibilità d’azione, un invito a fare qualcosa. Il mondo non è costituito da oggetti conosciuti mediante un’analisi teorico-percettiva, ma piuttosto di oggetti che sono prima di tutto mezzi, ovvero strumenti che vengono utilizzati nella nostra pratica quotidiana. Questi mezzi si rivelano a noi quindi proprio nella loro utilizzabilità. L’osservazione di un martello, ad esempio, non suscita in noi una fredda contemplazione del martello, ma rimanda immediatamente all’azione e alla dinamica del martellare.

Questa interpretazione pratica della percezione, secondo la quale il mondo circostante viene percepito primariamente in termini di possibilità di azione e utilizzabilità, entra in psicologia negli anni sessanta tramite il lavoro dello psicologo della percezione Gibson. Gibson ritiene che il flusso di informazioni visive contenga molte più informazioni di quanto non si pensi, e l’osservatore deve dunque attivamente estrarre solo l’informazione di cui ha bisogno.

La percezione per Gibson ha tre differenti tratti:

• La percezione è sempre una percezione diretta, ovvero non è frutto di un’attività inferenziale su rappresentazioni sensoriali.
• La percezione è azione, la percezione visiva non è la registrazione passiva degli stimoli esterni, ma un’attività di ricerca e manipolazione dell’input realizzata dai movimenti oculari, dai movimenti della testa e dei movimenti corporei.
• La percezione è percezione di affordance ovvero percezione di ciò che gli oggetti e il mondo circostante ci offrono e ci invitano a fare.

Conseguentemente i movimenti del percipiente sono diretti alla affordance dell’oggetto, cioè le possibili interazioni che l’oggetto offre all’agente. Le affordance sono relazioni dinamiche che si instaurano tra un agente e un oggetto percepito. Ad esempio, percepire la scalabilità di una cima montuosa non significa percepire una proprietà del monte, poiché la scalabilità di quella cima dipende tanto dalle caratteristiche del monte quanto dalla capacità del percipiente.

I neuroni canonici e la competizione tra affordance

Il solco intraparietale è un profondo solco celebrale che ospita al suo interno un mosaico di aree visive visuo-motorie adibite al controllo dei movimenti di varie parti del corpo. La parte più anteriore del solco ospita la cosiddetta regione AIP (anterior intraparietal area), dotata di proprietà funzionali piuttosto curiose. L’aria AIP infatti contiene tre tipologie di neuroni:

• La prima categoria di neurone è costituita da neuroni visivi che si attivano ogni qualvolta osserviamo un oggetto afferrabile e che sembrano essere selettivi a caratteristiche quali la dimensione, la forma, il peso ovvero a quelle caratteristiche visive che sono cruciali se dobbiamo interagire con esso per afferrarlo.
• La seconda categoria di neuroni è quella dei neuroni visuo-motori. Questi neuroni hanno caratteristiche visive identiche a quelle citate sopra ma sono dotati anche di proprietà motorie speciali.
• La terza classe di neuroni è dotata solo delle funzioni motorie.

Ne consegue che durante la mera osservazione degli oggetti afferrabili che ci circondano, l’area AIP programma automaticamente un’azione di prensione, ovvero di interazione con quell’oggetto, indipendentemente dal fatto che il soggetto voglia o possa effettivamente afferrarlo. Ancora più interessante è il fatto che un comportamento analogo è stato dimostrato in una sottopopolazione di cellule dell’area premotoria ventrale, i neuroni canonici. Il nostro sistema motorio si attiva quando ogni qualvolta osserviamo un oggetto afferrabile e cosa più curiosa prepara esattamente l’azione di afferramento adeguata per prendere quel determinato oggetto sulla base delle sue caratteristiche tridimensionali, della sua forma e della sua dimensione.

La programmazione di un’interazione sensomotoria con l’oggetto sarebbe quindi parte del processo percettivo stesso. In sintesi, durante l’osservazione di un oggetto l’informazione viene smistata dalla corteccia visiva attraverso due differenti canali celebrali: da un lato viene inviata al lobo temporale, la cosiddetta via ventrale, dove l’oggetto viene riconosciuto e memorizzato, e dall’altro l’informazione viene parallelamente inviata al lobo parietale dove viene automaticamente programmata un’interazione con l’oggetto.

Il sistema motorio preferisce giocare d’anticipo e programmare due azioni in tempo utile, piuttosto che programmare solo quella necessaria all’ultimo momento. Secondo un approccio classico il sistema motorio dovrebbe entrare in azione solo nell’ultima fase, quindi quella esecutiva dopo che aree cognitive superiori selezionano l’azione da eseguire. Ma le cose non stanno così, in recenti studi di registrazione intracranica condotti da Caruana e colleghi è stato dimostrato che le aree premotorie si attivano in tre determinati momenti. Cisek, un neuroscienziato, interpreta questa modalità di funzionamento del sistema motorio facendo diretto riferimento alla teoria delle affordance. Chiama infatti questo modello affordance competition hypothesis ovvero ipotesi della competizione tra affordance. L’idea alla base del modello è che il mondo percettivo si offre ad un animale ponendo sempre molteplici possibilità d’azione ovvero molteplici affordance, e due quesiti pragmatici: selezionare l’azione più vantaggiosa e specificare dettagli che rendono questa azione realizzabile.

Secondo l’approccio tradizionale adottato dagli scienziati cognitivi, il cervello seleziona prima l’azione da eseguire e successivamente la pianifica specificando i dettagli motori. Viceversa, secondo Cisek, dati scientifici come quelli citati sopra sembrano suggerire una logica opposta: in prima battuta il cervello processa i dati sensoriali per specificare diverse azioni potenziali. Questi piani d’azione competeranno reciprocamente per la loro realizzabilità, cercando di inibirsi mutualmente e saranno soggetti inoltre a una serie di influenze che raggiungeranno la corteccia prefrontale influenzando la scelta finale.

Microaffordance e embodiment profondo

Entrambe le vie sono ora funzionali all’azione, la via dorsale perché specifica e programma le diverse azioni, e la via ventrale perché seleziona l’azione da eseguire fra quelle già programmate. Il successo della nozione di affordance nell'ambito delle teorie embodied è abbastanza ovvio: l'approccio embodied mira a superare l'idea tradizionale della cognizione come sandwich, in cui la percezione e l'azione sono processi periferici e poco appetitosi e la parte centrale, la cognizione, è l'unica parte appetitosa e gustosa.

La nozione di affordance proposta da Gibson scardina completamente questa idea, assumendo non solo che la percezione e l'azione siano strettamente interrelate, ma che sia l'azione a influenzare la percezione, cioè che percepiamo diversamente a seconda dell'azione che intendiamo compiere. Secondo due psicologi inglesi che hanno dato un contributo importante allo sviluppo degli studi sulle affordance, Ellis e Tucker, le affordance sono rappresentazioni neurali, formatesi nel cervello in seguito alla ripetuta co-concorrenza di pattern visivi e di azioni. In pratica, l'associazione ripetuta tra il vedere una tazza e l'afferrarne il manico per berne il contenuto ha fatto sì che si formasse l'affordance del manico della tazza.

Si tratterebbe però, secondo gli autori, non di una affordance generale ma di una microaffordance, specifica e tagliata per un particolare oggetto e atto motorio. Osservare una tazza o una padella attiva automaticamente la micro affordance di raggiungimento del manico, anche se il compito non richiede di concentrarsi specificatamente sulla collocazione del manico. La precocità di questi effetti dipende da quello che gli autori chiamano efficacemente embodiment profondo, l'instaurarsi assai rapido di un nesso tra visione e comportamento motorio.

In un esperimento, Ellis e Tucker mostravano ai partecipanti una lista di oggetti quotidiani. Alcuni erano afferrabili con una presa di precisione, come ad esempio una ciliegia, mentre altri erano afferrabili con una presa di forza, come ad esempio una bottiglia. Tuttavia gli psicologi non chiedevano di soffermarsi su questo aspetto, anzi chiedevano ai partecipanti di decidere se si trattasse di un artefatto o di un oggetto naturale. Per rispondere i partecipanti dovevano premere due diverse parti di una specie di joystick schiacciando un pulsantino, mimando quindi una presa di precisione, oppure il corpo dell'oggetto, mimando quindi una presa di forza.

Affordance e contesto

I risultati confermano l'ipotesi che osservare gli oggetti attivi le micro affordance di afferramento, infatti la grandezza degli oggetti, anche se irrilevante per il compito, influenza i tempi di risposta ed errori, così che le risposte con la precisione sono avvantaggiate quando vengono presentati oggetti piccoli e quelli con la presa di forza sono avvantaggiati quando vengono presentati oggetti più grandi, indipendentemente dalla categoria di appartenenza.

Oltre agli studi sulle affordance che derivano da proprietà come la grandezza e l'orientamento, alcuni studi recenti hanno studiato proprietà meno ovvie, non direttamente inferibili quando si osserva un oggetto, come la consistenza ed il peso. Studi con bambini più grandi rivelano che i soggetti rispondono più velocemente all'osservazione di oggetti leggeri rispetto a quelli pesanti, come se simulassero l'azione di sollevare l'oggetto, a conferma delle ipotesi della simulazione. I risultati indicano che l'effetto è presente esclusivamente se l'oggetto è preceduto dall'immagine di una mano di un bambino in postura di afferramento, e non se è la mano di un adulto o una mano di un bambino con una postura di controllo ovvero un pugno.

Dalla metà degli anni 2000 iniziarono a proliferare studi che mettono in discussione l'attivazione automatica delle affordance per sottolineare invece che le affordance si attivano in modo flessibile e che la loro attivazione risente dell'influenza del compito e del contesto. Il ragionamento alla base di questa inversione di tendenza è semplice: gli studi fino ad ora si sono concentrati su singole affordance di un oggetto, ma spesso gli oggetti hanno affordance multiple e siamo circondati da molti oggetti.

Diversi lavori hanno mostrato come il contesto fisico e quello sociale influenzino l'attivazione delle affordance. In primo luogo, l'effetto delle affordance varia a seconda della distanza degli oggetti dal nostro corpo. Osserviamo una bottiglia o un coltello vicino a noi, nello spazio da noi raggiungibile, e tendiamo ad afferrarlo; non è così quando vediamo l'oggetto fuori dalla nostra portata, nello spazio extraperso.