Riassunto Libro CHE COSA SONO LE Neuroscienze Cognitive Capitolo 3 - 4 PDF

Preview

Summary

CAPITOLO 3: LO SVILUPPO DELLE NEUROSCIENZE COGNITIVE:PRIMO INTERLUDIO: LA PSICOLOGIA FINO AGLI ANNI 50Un primo passo, importanissimo, per lo sviluppo di un nuovo approccio allo studio della mente risaleall’idea cartesiana di poter studiare analiicamente il funzionamento del corpo inteso come una sor...

Description

CAPITOLO 3: LO SVILUPPO DELLE NEUROSCIENZE COGNITIVE: PRIMO INTERLUDIO: LA PSICOLOGIA FINO AGLI ANNI 50 Un primo passo, importantissimo, per lo sviluppo di un nuovo approccio allo studio della mente risaleall’idea cartesiana di poter studiare analiticamente il funzionamento del corpo inteso come una sorta dimacchina composta da parte che devono interagire tra loro per effettuare movimenti o per ricevere impulsisensoriali. Questa idea innovativa ha consentito lo sviluppo degli approcci anatomici e fisiologici a partiredal tardo XVI secolo. Il secondo passo verso la costituzione di una disciplina che avesse come obiettivo privilegiato lo studioscientifico della mente e delle sue funzioni non si sarebbe compiuto prima della seconda metàdell’800,con lo sviluppo di nuovi modi di concepire la res cogitans (ossia l’intelletto) non piùconsiderata come indipendente dal corpo.Allievo di Leibniz, Wolff usò il termine psicologia per descrivere uno dei 4 ambiti d’indagine in cuidoveva essere suddivisa la Metafisica (Ontologia, Cosmologia Teologia e Psicologia). Secondo Wolff lapsicologia a sua volta doveva essere suddivisa in psicologia empirica: che esplora i fatti psichici fondati sull’esperienza; psicologia razionale: dedicata allo studio dell’essenza dell’anima e delle sue facoltà.Tuttavia la psicologia divenne una disciplina indipendente dalla filosofia solo nella seconda metàdell’800 grazie a Wundt, il quale fondò un laboratorio di psicologia sperimentale a Lipsia, nel qualeconfluirono studenti provenienti da tutto il mondo. Uno di questi fu Titchener, il quale in seguito sviluppònegli Stati Uniti una nuova linea di pensiero: lo strutturalismo → secondo questo approccio l’indaginepsicologica deve descrivere i contenuti della coscienza, intesa come somma dei processi mentali che hannoluogo in un determinato momento. Tra la fine del XIX e l’inizio del XX secolo questo approccio “mentalistico” suscitò negli Stati Uniti reazioniche portarono nel giro di pochi anni, allo sviluppo di altre correnti di pensiero. L’elemento comune a questenuove correnti era la necessità di estendere l’analisi dei fenomeni mentali anche ai comportamenti osservabili, in modo da sviluppare situazioni sperimentali rigidamente controllate. In questo periodo unulteriore tassello nella costruzione di un approccio allo studio della mente venne aggiunto da CharlesDarwin che con i suoi studi suggerì una sostanziale somiglianza evolutiva tra uomo e animali. Nel 1890 William James pubblicò un’opera destinata a porre le basi per lo sviluppo di un nuovo movimento:il funzionalismo → a differenza dello strutturalismo che considerava i fenomeni mentali come distinti traloro, il funzionalismo si rifaceva alle teorie evoluzionistiche di Darwin considerando i fenomeni mentalicome funzioni con valore adattivo tramite le quali l’organismo si sarebbe adattato all’ambiente naturale esociale. Watson successivamente concepì la psicologia in modo nuovo: poiché l’essenza e le funzioni della mentenon possono essere esplorate in modo scientifico, l’obiettivo dello psicologo dovrà diventare la descrizionedei comportamenti messi in atto dagli individui in risposta a specifici stimoli → = comportamentismo. Si iniziò a prendere come oggetto di studio animali (secondo l’evoluzionismo darwiniano) i quali avevano ilvantaggio di studiare i comportamenti presenti anche nell’uomo anche se erano organismi meno complessi. Ben presto diventò centrale il concetto di condizionamento derivato dalle scoperte di Pavlov (cani quandovedono il cibo hanno una salivazione (stimolo naturale); se prima di dargli da mangiare si accende unalampadina (stimolo neutro). Pavlov era così riuscito a innescare nei cani una risposta indotta: la salivazione(risposta condizionata) avveniva alla vista della lampadina accesa (stimolo condizionato). Negli USA, il fisiologo e psicologo comportamentista, Thorndike condusse ricerche sulla psicologiadel comportamento animale che ebbero ripercussioni sulla comprensione dei processi di apprendimentoanche nell’uomo, arrivando a formulare la nozione di condizionamento operante (o strumentale) che adifferenza di quello “classico”, consiste nel far associare un comportamento corretto con una ricompensa euno negativo con una punizione. (esperimento: usò un labirinto a T in cui l’animale, dopo aver percorso ilcorridoio, deve imparare quale sia la direzione giusta da prendere tra le due possibili → apprendimentoprocede per tentativi ed errori seguendo la legge dell’effetto: capacità di prendere la decisione giustadipende dalla quantità di volte in cui la decisione corretta sia seguita da una ricompensa). Secondo i comportamentisti tutto nel comportamento animale e umano sarebbe dettato dalla relazione trastimoli e risposte. Inoltre, secondo gli esponenti di questo movimento il cervello alla nascita sarebbe unatabula rasa, completamente privo di conoscenze precostituite. Interessante osservare il ruolo assegnato al linguaggio dai comportamentisti. Il linguista Bloomfieldconsidera il linguaggio come un modo per trasferire stimoli da un individuo all’altro. Es. due persone chepasseggiano in un bosco, alla vista di una mela uno decida di prenderla e mangiarla, questa persona si trovadi fronte a due possibilità. In risposta allo stimolo fisico innescato alla vista della mela (S: stimolo fisico)potrebbe muoversi e prenderla (R: risposta motoria). Potrebbe anche optare per una seconda possibilità:alla vista della mela (S: stimolo fisico) potrebbe chiedere al compagno di prenderla (r: risposta linguistica)trasferendo in questo modo il suo stimolo fisico all’interlocutore (s: stimolo mediato dal linguaggio), il

quale, a sua volta, potrebbe andare a prenderla al suo posto (R: risposta motoria) seguendo il seguenteschema: S → r → s → R. L’approccio comportamentista si apprestava a diventare, durante la prima metà del XX secolo, l’approcciodominante per lo sviluppo di una psicologia veramente scientifica. Il suo apice fu con Skinner, il qualeconsiderava il comportamento come il prodotto di apprendimenti non semplicemente basati su forme dicondizionamento classico, ma direttamente riconducibili a forme di condizionamento operante. Skinnerattribuiva a tale condizionamento anche abilità complesse come il linguaggio: apprendimento avverrebbeper tentativi e rinforzi da parte dei genitori. SECONDO INTERLUDIO: IL COGNITIVISMO Durante la prima metà del XX secolo negli USA la scuola psicologica dominante era divenuta il comportamentismo, nonostante lo sviluppo, in Europa, di altre correnti psicologiche (es. psicologia dellaGestalt, approccio di Piaget nell’ambito della psicologia dello sviluppo). Nel 1956 una serie di eventi pose le basi per l’impellente cambio di rotta che avrebbe portato allo sviluppodelle scienze cognitive. Andava diffondendosi l’idea che discipline diverse come la psicologia sperimentale,la linguistica teorica, l’informatica e la cibernetica dovessero unire le forze in vista dell’impresa più difficileper uno scienziato: comprendere il funzionamento della mente.Chomsky nel 1959, pubblicò sulla rivista “language” una recensione del libro di Skinner in cui demolì gliassunti dell’approccio comportamentista: l’idea che il linguaggio potesse essere ridotto a un banale“comportamento verbale” che il bambino acquisisce esclusivamente sulla base dell’esperienza appariva agliocchi di Chomsky molto semplicistico. Chomsky, infatti, in quegli anni era impegnato a sistematizzare unaserie di ipotesi sul funzionamento della grammatica delle lingue umane in base alle quali i meccanismi percostruire frasi sarebbero in larga parte implicita e, in quanto tali, non direttamente derivabili da unapprendimento consapevole. Era evidente che stava nascendo un nuovo modo di porsi allo studio dellamente. Il gruppo della University of California a San Diego coniò il termine Cognitive Science (scienzacognitiva). Molti esperimenti condotti negli ultimi 40 anni hanno dimostrato che la mente elaborainformazioniutlizzando computazioni in larga parte inconsapevoli, come si evince dalla performance in compiti come ilconfronto di lettere, in cui viene chiesto di stabilire se le due lettere che compaiono simultaneamente suuno schermo per pochi millisecondi siano uguali o diverse. La decisione è effettuata premendo un pulsantenel caso di lettere uguali e un altro pulsante se le lettere sono diverse. Il compito prevede 3 possibilicondizioni. • Nella condizione di identità fisica occorre stabilire se le due lettere sono uguali da un punto di vistagrafico (E E) • Nella condizione di identità fonologica è richiesto di decidere se le due lettere sono uguali dal puntodi vista fonologico anche se possono essere differite nel formato grafico (E e) • Nella condizione di identità categoriale si deve determinare se le lettere, diverse da un punto di vista fonologico) siano entrambi vocali o consonanti (E U). In compiti di questo tipo il tempo di risposta differisce significativamente tra le varie condizioni (più lunghinella condizione di identità categoriale, poi in quella fonologica e infine più brevi in quella fisica). Ciòsignifica che anche nell’esecuzione di compiti come questo, che in apparenza sono molto semplici, il sistemacognitivo elabora il concetto a vari livelli: a una prima elaborazione fisica dello stimolo segueun’elaborazione fonologica e, infine, una categoriale. Nell’ambito delle scienze cognitive è possibile distinguere tra un approccio modulare e uno connessionista. Secondo le teorie modulari (Fodor, 1983) il sistema cognitivo opererebbe sulla base di rappresentazionielaborate da un sistema centrale e numerosi sistemi elaborativi periferici e indipendenti, i moduli. Il sistemacentrale, responsabile di funzioni cognitive complesse (il pensiero, il ragionamento ...) sarebbe relativamentelento e opererebbe sulla base di tutte le informazioni disponibili elaborate dai moduli, integrandole tra loro. I sistemi di elaborazione periferica come il linguaggio, la memoria o la percezione, sarebbero invecevelocissimi, autonomi dal punto di vista funzionale, associati a specifiche strutture mentali neurali e quindia rischio di danneggiamento in caso di una lesione. Secondo i modelli connessionisti, al contrario, la conoscenza consisterebbe semplicemente nelleconnessioni tra i nodi all’interno di una rete neurale. Si tratta di modelli computazionali interattivi aelaborazione distribuita e parallela, simulati al computer. Il concetto di rete neurale fariferimento a insiemidi unità di elaborazione interconnesse tra loro, operanti in parallelo e in cui le informazioni sono distribuitetra le singole unità. Nel complesso i modelli proposti per descrivere il funzionamento del sistema cognitivo possono essere di 2 tipi: unidirezionali o interattivi. Nel primo caso si fa riferimento a sistemi all’interno dei quali il flussod’informazioni procede in una sola direzione (può procedere sia dall’alto=dai sistemi posti al centrodell’elaborazione cognitiva responsabili dell’integrazione dei dati sensoriali e della loro interpretazione →TOP-DOWN, sia dal basso= strutture

poste in periferia, responsabili, in entrata della ricezione degli stimolipercettivi (uditivi, visivi ...) e in uscita della coordinazione dei movimenti necessari per eseguire un’azione (es.muovere un braccio) → BOTTOM-UP. I modelli interattivi prevedono, invece, che l’informazione sia elaborata contemporaneamente sia inmodalità bottomup (dai sensi al sistema centrale) sia in modalità top-down (dal sistema centrale allaperiferia). Da questo punto di vista quindi, sia per la percezione che per la produzione di un movimento siassume una costante interazione tra centro e periferia. LO SVILUPPO DELLE NEUROSCIENZE COGNITIVE Nella seconda metà del XX secolo lo sviluppo congiunto delle scienze cognitive, delle neuroscienze e delletecniche di neuroimaging porta al graduale sviluppo di un nuovo modo di indagare i rapporti tra mente ecervello. Il termine neuroscienze era stato coniato agli inizi degli anni Sessanta, quando Schmitt fondò ilNeuroscience Research Program. L’espressione cognitive neurosciences fu invece coniata nel 1979 daGazzaniga e Miller. La posizione associazionistica contemporanea rappresenta un compromesso fra l’approccio localizzazionistae quello olistico: le funzioni cognitive e i nostri comportamenti emergono dall’interazione tra i nodi (in areecorticali, sottocorticali e cerebellari) di complesse rette neurali. Infatti una lesione in un nodo della retedetermina un indebolimento complessivo della rete stessa ma non fa necessariamente perdere un’abilità,che risulterà più o meno gravementecompromessa in base all’entità della lesione e all’importanza rivestitadal nodo nel network (rete) danneggiato. ULTIMA CONSIDERAZIONE In conclusione, con il suo pensiero Cartesio ha gettato le basi per lo sviluppo della filosofia moderna e permolti versi anche della psicologia cognitiva. Tuttavia, le attuali conoscenze derivanti dalle neuroscienzecognitive indicano che numerosi assunti del suo pensiero erano errati (es. visione dualista: mente e corpoentità divise). CAPITOLO 4: PERCEZIONE E CONTROLLO DEL MOVIMENTO INTRODUZIONE: Nel corso della storia evolutiva il sistema cognitivo si è adattato per rispondere alle pressioni dell’ambiente, sviluppando la capacità di percepire il mondo e di interagire con esso attraverso il movimento. CHE COSA VUOL DIRE PERCEPIRE IL MONDO? Siamo costantemente immersi in un ambiente ricco di informazioni, e la capacità di dare un senso allamolteplicità di queste informazioni si basa sulla complessa rete di sistemi sensoriali. Come prima cosa è fondamentale chiarire che la percezione di ciò che ci circonda è tutt’altro che perfetta,infatti il cervello è molto spesso ingannato dai sensi e percepisce come che in realtà non sonopresenti nell’ambiente. ES. FIGURA DELLA SCACCHIERA COLORATA: per capire la tonalità di grigio che hanno i due quadrati A e B, lasola misurazione della luce della superficie non basta in quanto basta la presenza di un’ombra per ridurla.Per questo motivo per capire dove si trova l’ombra e per capire la vera tonalità di grigio il sistema visivoricorre ad alcune strategie: 1. La prima si basa sulla valutazione del contrasto locale: partendo dal presupposto che un riquadro più luminosodei riquadri contigui continua ad essere più luminoso rispetto agli altri sia quando è illuminato sia quando è inombra. 2. Parte da conoscenze immagazzinate in memoria: in genere le ombre hanno contorni morbidi mentre i confini trai colori in un disegno presentano contorni netti. Per questo motivo il sistema visivo tende a ignorare icambiamenti graduali nella variazione della luminosità di un oggetto in modo da determinare il colore senzaessere influenzato dalla presenza di eventuali ombre (mette da parte le ombre e guarda solo i netti confini dicolore). Facendo così il nostro sistema cognitivo interpreta l’immagine in base a queste conoscenzeconvincendosi che B reso scuro dall’ombra sia in realtà più chiaro di A. Ciò che è straordinario è che pur conoscendo il trucco continuiamo a percepirli come diversi -> la mente èl’ultima a sapere le cose.Questo esempio ci fa capire che il riconoscimento di ciò che percepiamo non si basa solo sulle informazioniregistrate dai sensi (bottom-up), ma richiede una valutazione di queste informazioni, si tratta di -> processointerattivo: informazioni dal basso (bottom-up) interagiscono coninformazioni dall’alto (to-down) => CIO’CHE IL CERVELLO PERCEPISCE NON CORRISPONDE NECESSARIAMENTE ALLA REALTA’. LA PERCEZIONE VISIVA: La percezione visiva è forse il più importante meccanismo per interagire con l’ambiente, grazie ad essoriusciamo a vedere ciò che ci circonda e coglierne le caratteristiche fisiche, e il movimento.

L’informazione visiva consiste in una radiazione elettromagnetica con lunghezze d’onda comprese tra i 400e i 700 nanometri che è captata dall’occhio e in seguito elaborata da strutture nel cervello. Il globo oculare è un organo complesso controllato da 6 muscoli ->extra-oculari= permettono ilmovimento del globo all’interno dell’orbita. La superficie esterna dell’occhio è formata da una struttura trasparente detta la cornea, e da una sostanzadura e bianca, la sclera. La cornea riveste l’apertura attraverso cui la luce penetra all’interno del globo oculare (la pupilla) e che è asua volta modulata dall’iride che è un muscolo circolare pigmentato (parte colorata dell’occhio). Una voltasuperata la pupilla, la luce raggiunge la retina che costituisce la parete dell’occhio ed è formata da125miloni di fotorecettori -> bastoncelli e coni. I bastoncelli= diffusi in modo omogeneo sono circa 1000 volte più sensibili alla luce rispetto ai coni e quindifondamentali in condizioni di bassa luminosità e di notte. I coni= ammassati nella fovea (centro della retina)usati nella visione diurna, o condizione di adeguataluminosità ambientale. Mentre i bastoncelli rispondo a lunghezze d’onda di 495nm, i coni identificano le differenze nella lunghezzad’onda del segnale luminoso che verranno in seguito decodificate dal cervello come colori (coni blu 430nm, coni verdi 530nm, coni rossi 560nm) -> i colori non esistono, la loropercezione è frutto di un’elaborazionecognitiva complessa. Teoria sui colori -> YOUNG e HELMHOLTZ= la percezione del colore dipende dalla capacità del cervello di interpretare le numerose risposte possibilimodulate da coni, rossi, blu e verdi (se sono tutti e tre attivi il colore è BIANCO). I coni e i bastoncelli convertono la luce riflessa dall’ambiente in segnale nervoso: una volta investite dallaluce, si decompongono generando potenziali d’azione in cellule gangliari i cui assoni formano fasci di fibredirette verso il cervello -> i nervi ottici. Descrizioni delle vie centrali della percezione visiva: 1. La retina è suddivisa in due metà: le emiretine, quella rivolta verso il naso è l’emiretina nasale, quella verso letempie è l’emiretina temporale. L’emiretina temporale dell’occhio dx e quella nasale dell’occhio sx ricevono info dalla metà sinistra delcampo visivo e viceversa.Poiché le fibre che emergono dalle emiretine temporali proiettano alle porzioni ipsilaterali (cioè dello stessolato) del cervello, mentre quelle che emergono da quelle nasali si incrociano nel chiasma ottico eproiettano nelle porzioni controlaterali del cervello, l’informazione visiva che iene dalla metà sinistra vienein un primo momento elaborata da aree visive dell’emisfero destro e viceversa.A questo punto l’informazione può accedere al cervello per determinarne il riconoscimento, gli assoni delnervo ottico proiettano le informazioni. Queste informazioni proiettate alla corteccia visiva primaria hannoun’organizzazione retinotopica= cellule contigue della retina proiettano a zone contigue dei nuclei genicolati laterali e a zone dellacorteccia visiva primaria detta anche V1. Le porzioni inferiori di V1 rappresentano informazioni sulla metà superiore del campo visivo, mentre le sueporzioni superiori contengono informazioni sulla sua metà inferiore. Una volta ricevuta d V1 l’informazionedeve essere elaborata per riconoscere le caratteristiche fisiche, le dimensioni, i colori ed i movimenti -> perfare ciò nella corteccia visiva sono presenti diverse aree V2, V3,V4,V5 collegate con altre aree nei lobitemporali (via ventrale) e parietali (via dorsale). UNGERLEIDER e MISHKIN ipotizzano che queste due vie sono deputate a elaborare informazioni diverse ->la via ventrale, del “cosa”, procede da V1 a V2 fino a V4 ed è implicata nelriconoscimento di ciò che è statovisto, delle lesioni in questa via determinano un disturbo nel riconoscimento di ciò che viene visto (agnosiavisiva, che si divide in agnosia appercettiva e associativa). L’area V4 sembra importante per determinare ilcolore e la forma, e se lesionata porta alla sindrome dell’acromatopsia, impossibilità di assegnare colori. Un’altra area importante è definita IT nel lobo temporale, importante sia per la percezione visiva che per lamemoria (riconoscimento dei volti). Via dorsale-> via del “dove”, percezione del movimento, della collocazione spaziale e del controllo visivodelle azioni -> dall’area V1 l’informazione è proiettata all’area V5 (dove sono percepite informazioni delmovimento), se ci sono lesione nell’area V5 la patologia è la akinetopsia. È evidente che la percezione visiva è il prodotto di una complessa serie di elaborazioni in cui l’informazione,inizialmente captata dalla retina e inviata alla corteccia visiv...