ATTI PERCETTIVO

Gli atti percettivo-motori e la funzione di imitazione-simulazione nelle relazioni tra percezione
e movimento – Elena Pasquinelli
Gli atti percettivo-motori sono entità che permettono di rendere conto della complessità
dell’azione percettiva, della sua organizzazione basata su scopi e del suo legame con le attività
motorie. Il legame tra percezione e movimento è, almeno in alcuni casi, improntato ad una forma di
imitazione o simulazione, ovvero di mediazione motoria della percezione. Questa mediazione non è
necessariamente legata al movimento in atto, ma valida anche per simulazioni o rappresentazioni
mentali.
Atti percettivi: un’analogia con gli atti motori.
Il concetto di atto percettivo si definisce in analogia con quello di atto motorio o azione in
relazione a movimento. Quando una scimmia seduta su una sedia, con il braccio in riposo, estende il
braccio, prende il cibo, presentato in diverse posizioni dello spazio, e lo porta verso la bocca, si dice
che la scimmia ha compiuto un'azione. Un'azione è una sequenza di movimenti che permettono di
raggiungere uno scopo. L'azione è unitaria in quanto unitario è il suo proposito: ad esempio, portare
il cibo alla bocca (Rizzolatti et al., 19881). Benché unitaria, l'azione è costituita da diverse parti
discrete o atti motori, ognuno col suo fine proprio: raggiungere il cibo, afferrarlo con la mano,
tenerlo, portare il cibo alla bocca, afferrare con la bocca. A sua volta, ognuno di questi atti motori è
costituito da diversi movimenti: l'afferramento manuale ad esempio, si scompone in un'iniziale
estensione e abduzione delle dita seguita da flessione e adduzione.
Alcuni studi, condotti da Rizzolatti et al.2, evidenziano l'esistenza di un correlato neurale per
questa differenziazione tra azioni e atti motori da una parte (caratterizzati da uno scopo) e
movimenti dall’altra. Nella parte rostrale dell'area 6 inferiore del macaco (area istochimica F5) è
infatti descritto un gruppo di neuroni che hanno la caratteristica di attivarsi in relazione a atti
motori, piuttosto che a movimenti: due atti motori diversi, in cui siano coinvolti gli stessi
movimenti, ovvero l’attivazione degli stessi gruppi muscolari, non attiva necessariamente gli stessi
neuroni; viceversa, una stessa classe di neuroni scarica quando sono in causa atti motori diretti, ad
esempio, a prendere possesso di un oggetto, sia che l'azione di prensione sia eseguita usando la
mano che usando la bocca. Utilizzando gli atti motori come criteri per la classificazione di questo
gruppo di neuroni F5, Rizzolatti et al. hanno dunque individuato sei classi distinte: i neuroni
"Grasping-with-the-hand-and-the-mouth", "Grasping-with-the-hand", "Holding", "Tearing",
"Reaching", "Bringing-to-the-mouth-or-to-the-body". Inoltre tre tipi di presa: "Precision grip",
"Finger grip", "Whole hand prehension". Nel caso dei neuroni "Grasping-with-the-hands" ad
esempio non si nota nessuna differenza nella loro risposta quando lo stimolo è presentato in
posizioni diverse dello spazio, per cui l'animale è costretto a compiere movimenti prossimali di
diverso tipo per raggiungere l'oggetto e prenderlo, purché il movimento distale resti lo stesso. Del
resto, un'analisi condotta mediante visione del video-tape del movimento di presa in relazione alla
scarica neuronale, indica che il neurone inizia a scaricare prima che avvenga un movimento
osservabile; la scarica aumenta durante la fase in cui la mano prende la forma adeguata all'oggetto
(estensione delle dita) e raggiunge il massimo durante la fase flessoria che caratterizza la fine della
presa. L’analisi complessiva di questi dati permette di affermare che esiste una correlazione tra
scarica del neurone e atto motorio di presa, ma non tra scarica neurale e un qualche movimento
individuale. Il singolo movimento non è, almeno in questo caso, un buon termine di spiegazione per
quello che avviene, poiché la definizione di un atto motorio è qualcosa di più di una somma di
movimento: richiede il concetto di scopo.
1
Rizzolatti, G., Camarda, R., Fogassi, L., Gentilucci, M., Luppino, G., Matelli, M. (1988), Functional organization of
inferior area 6 in the macaque monkey. II. Area F5 and the control of distal movements, Experimental brain research,
71: 491-507
2
E’ possibile pensare gli atti percettivi in analogia con questa descrizione delle azioni e degli atti
motori: un'azione percettiva sarebbe dunque un'unità basata su di uno scopo e composta da atti
percettivi discreti, anch'essi in relazione ad uno scopo. L'atto percettivo può essere composto a sua
volta da percezioni diverse, che concorrono all'adempimento dell'atto percettivo, ma non sono né
sufficienti a esaurirne la descrizione, perché non ne specificano lo scopo, né necessarie, perché le
modalità di attuazione possono variare. Il concetto chiave, come nel caso del movimento, è quello
di scopo o funzione. In altri termini: le singole percezioni non sarebbero sufficienti a rendere conto
degli atti percettivi, i quali si organizzano in relazione ad una funzione o scopo. Quello degli atti
percettivi e delle funzioni percettive sarebbe dunque un possibile sistema per classificare e
descrivere la percezione, capace di tenere conto della complessità delle relazioni che i sistemi
percettivi mettono in campo negli effettivi contesti dell’azione.
Il rafforzamento dell’analogia: i neuroni specchio.
Il lavoro di Rizzolatti e dei suoi colleghi permette di rendere l'analogia più consistente, grazie
all'individuazione di un correlato neurale anche per alcuni atti percettivi. Un particolare gruppo di
neuroni F5 infatti, oltre a scaricare durante i movimenti attivi della scimmia, si attiva anche quando
la scimmia osserva lo sperimentatore che compie movimenti significativi con le mani3. Di frequente
vi è una chiara somiglianza tra movimento osservato e movimento eseguito4. Questa scoperta va
sotto il nome di neuroni specchio. Gli stimoli visivi più efficaci nello stimolare i neuroni specchio
sono azioni in cui lo sperimentatore interagisce con l'oggetto attraverso la mano o la bocca. La
presentazione di oggetti, anche nel caso di cibo, resta inefficace, allo stesso modo delle azioni fatte
con utensili, anche se molto simili a quelle compiute con le mani. Le azioni osservate che attivano
con più frequenza i neuroni specchio sono la presa e la manipolazione. Alcuni neuroni specchio
sono attivi solo durante l'osservazione di una singola azione, altri sono attivati da due o più azioni,
come quando lo sperimentatore prende il cibo con la mano o con la bocca. Grazie a questi correlati
neurali, Rizzolatti et al.5 stabiliscono, in analogia alla componente motoria, una descrizione per
queste attività percettive che mantiene i termini del vocabolario motorio: neuroni specchio per
“grasping”, “manipulating” “holding”, “placing”, “hands interaction”. Le proprietà motorie di
questi neuroni specchio sono analoghe a quelle degli altri neuroni di F5. Per la maggior parte dei
neuroni specchio esiste inoltre una chiara correlazione tra l'azione visiva cui rispondono e la
risposta motoria codificata. Per escludere il ruolo giocato dalla visione delle proprie mani in azione
nell'attivazione motoria dei neuroni, esperimenti sono stati condotti in condizioni di controllo con e
senza possibilità di visione; allo stesso modo per escludere l'induzione di movimenti nelle mani o
nella faccia della scimmia durante l'osservazione del movimento altrui, viene registrata l'attività
muscolare con EMG, che risulta assente.
In questo modo si è ottenuto un vocabolario percettivo (visivo) che riguarda la percezione di
eventi motori e che sta in stretta correlazione coi movimenti compiuti dall'animale. I dati degli
esperimenti sui neuroni specchio hanno due conseguenze: indicano un modo in cui l'informazione
sensoriale è tradotta in movimento, e suggeriscono l'esistenza di un vocabolario in cui sono
rappresentati gli atti motori distali e prossimali di raggiungimento, presa, eccetera. L'accesso a
questo vocabolario di atti motori non è appunto solo motorio, ma raggiungibile anche attraverso
stimoli visivi e somatosensoriali. Infatti alcuni neuroni F5 vengono attivati anche da stimoli tattili
superficiali, articolari e profondi (colpetti o pressione sul muscolo). Esiste una buona correlazione
tra i campi recettivi e il tipo di prensione: il campo recettivo è localizzato nella mano per neuroni
3
Rizzolatti, G., Fadiga, L., Gallese, V., Fogassi, L. (1996), Premotor cortex and the recognition of motor actions,
Cognitive brain research, 3: 131-141. Gallese, V., Fadiga, L., Fogassi, L., Rizzolatti, G. (1996), Action recognition in
the premotor cortex, Brain, 119: 593-609
4
Di Pellegrino, G, Fadiga, L., Fogassi, L., Gallese, V., Rizzolatti, G. (1992), Undestanding motor events: a
neurophysiological study, Experimental Brain research, 91: 176-180
5
che scaricano con movimenti della mano; i campi recettivi sono localizzati nella mano, la mano o la
bocca e la bocca, per neuroni che sono attivati da movimenti della mano e della bocca.
L’esistenza di un correlato neurale per gli atti percettivi permette dunque di parlarne non solo
come di entità ipotetiche, ovvero entità utili per la descrizione e la classificazione dell'attività
percettiva, ma come entità reali (atti percettivi).
Il fatto che questo correlato sia lo stesso per diversi tipi di percezione (come visione e sensibilità
somatica) e per il movimento indica che questi si trovano legati tra di loro in virtù di un comune
riferimento ad atti motori. Può allora essere utile parlare di atti percettivo-motori, nel senso di atti
percettivi legato ad un compito o ad un’azione, nella quale movimenti e percezioni si combinano
insieme in maniere diverse. Lo scopo dell’azione è codificato indipendentemente dalle condizioni
specifiche di realizzazione. Esistono alcuni studi condotti sull’uomo6: durante la stimolazione della
corteccia motoria di soggetti normali (stimolazione magnetica transcranica) che stanno osservando
uno sperimentatore mentre afferra oggetti tridimensionali, mentre guarda gli stessi oggetti
tridimensionali o osserva lo sperimentatore compiere gesti in aria col braccio, sono stati misurati i
potenziali muscolari evocati della mano. I MEP (potenziali evocati motori) aumentano
significativamente durante la condizione in cui i soggetti osservano il movimento altrui.
L'eccitabilità del sistema motorio aumenta dunque quando il soggetto osserva un'azione eseguita da
un altro individuo. Inoltre il pattern di attivazione muscolare evocato dalla stimolazione
transuranica durante l'osservazione è molto simile a quello della contrazione muscolare presente
durante l'esecuzione della stessa azione. Questo indica che anche nell'uomo esiste un sistema che
accoppia osservazione e esecuzione di un'azione. In analogia con i dati ricavati dagli esperimenti sui
macachi, la localizzazione delle aree cerebrali attive durante l'osservazione di movimenti di
prensione (differenti dalle aree attivate dall'osservazione di oggetti non manipolati), attraverso
tomografia ad emissione di positroni, indica l'attivazione di due aree dell'emisfero sinistro, una
localizzata nella corteccia del solco temporale superiore e una nella parte caudale del giro frontale
inferiore, regione tradizionalmente considerata deputata al linguaggio (area 45 o area di Broca).
Un’altra indicazione importante degli studi citati è che il vocabolario percettivo-motorio è
discreto, composto da atti che ne sono i termini più semplici. Un interessante suggerimento sulla
strutturazione del vocabolario motorio animale viene dagli studi condotti da Bizzi, Mussa-Ivaldi7 et
al. sul modo in cui il sistema nervoso centrale rappresenta e risolve i problemi di calcolo nel
controllo motorio. In particolare, il problema considerato è quello della trasformazione di
movimenti programmati degli arti in un insieme di comandi motori adeguati. Questa trasformazione
deve tenere conto della coordinazione di diversi segmenti e dei continui cambiamenti nelle
proprietà meccaniche degli arti e dell'ambiente con cui vengono in contatto. La proposta di Bizzi e
Mussa-Ivaldi è che le rappresentazioni interne del movimento degli arti siano costruite a partire da
un gruppo di primitive motorie, che sono organizzate come moduli discreti a livello del midollo
spinale, e da altri blocchi da costruzione situati in strutture cerebrali superiori. Studi sperimentali su
rane e topi spinalizzati mostrano che i circuiti motori del midollo spinale sono organizzati in un
insieme di moduli discreti, ognuno dei quali, quando attivato, produce un particolare campo di
forze. L'attivazione simultanea di più moduli conduce alla combinazione vettoriale dei campi
corrispondenti. I campi di forza sono interpretati come primitive che il sistema nervoso centrale
utilizza per generare una ricca grammatica di comportamenti motori, semplificando però il
problema del controllo. Il sistema motorio sarebbe dunque basato su una collezione di primitive
motorie che possono essere combinate per dare luogo a repertori complessi di movimento: invece
6 Fadiga, L., Fogassi, L., Pavesi, G., Rizzolatti, G. (1995), Motor facilitation during action observation: a magnetic
stimulation study, Journal of neurophysiology, 73: 2608-2611. Rizzolatti, G., Fadiga, L., Matelli, M., Bettinardi, V.,
Paulesu, E., Perani, D., Fazio, F. (1996), Localization of grasp representations in humans by PET: 1. Observation versus
execution, Experimental brain research, 111: 246-252
7
Mussa -Ivaldi, F.A., and Bizzi, E. (2000) Motor learning through the combination of primitives. Phil. Trans. R. Soc.
Lond. B, 355, 1755-1769.
che calcolare una traiettoria ogni volta che sia necessario, vengono richiamate, e forse riadattate ai
parametri del compito specifico, alcune traiettorie stereotipate.
Gli studi sulle primitive motorie costituiscono uno stimolo per la robotica, che ne mette in
evidenza le potenzialità. Maja Mataric et al.8 stanno portando avanti un progetto di ricerca teso a
fornire un modello del controllo motorio e dell’imitazione che utilizza la nozione di primitive
percettivo-motorie. Demiris9 ad esempio espone il progetto di utilizzare gli studi di Bizzi e MussaIvaldi sulle primitive motorie, in associazione con gli studi di Rizzolatti sui neuroni specchio, per
un modello di imitazione che pone l'accento sul forte legame tra sistemi percettivi e motori.
L'imitazione, come sottolineato da Demiris, è un comportamento estremamente interessante per i
modelli cognitivi, perché coinvolge percezione, memoria e controllo motorio. In questo quadro, gli
studi sulle primitive motorie di Bizzi e Mussa-Ivaldi possono essere impiegat sia per la percezione
che per la produzione di movimenti. Nel progetto descritto da Demris, un certo numero di primitive
motorie sono implementate in un simulatore di torso umano (con legami tra testa, torso, arti
superiori e mani, per un totale di 20 gradi di libertà), che osserva il movimento di altri agenti, mette
in corrispondenza i movimenti osservati col suo set di primitive e li imita, internamente o
esternamente, utilizzando una combinazione del suo set di primitive, fino ad un buon accordo tra le
caratteristiche dei processi osservati e generati. Il modello di apprendimento motorio proposto è
costituito da due condizioni fondamentali: l'esistenza di un set di termini motori che è possibile
combinare tra di loro a formare una ampia grammatica, e che corrispondono ad atti motori semplici
e compiuti, diretti ad un fine, e la corrispondenza tra questo set motorio e un equivalente set
percettivo. Si tratta dunque di un processo dall’alto verso il basso di facilitazione della percezione e
della categorizzazione, di movimenti semplici ma anche di abilità motorie complesse, in seguito alla
segmentazione di queste nelle loro componenti primitive.
Limiti motori alla percezione
Il modello pone, implicitamente, dei limiti importanti alla possibilità di percepire azioni per le
quali non si possegga un vocabolario motorio. Studi condotti da Viviani et al. sulla percezione di
eventi motori, tanto nella modalità visiva quanto in quella cinestetica, hanno confermato l’esistenza
di questo tipo di vincoli alla percezione basati sulle condizioni del movimento. Risale in realtà a
Michotte, 194610 e Johansson, 195011 la prima dimostrazione che la percezione prende in conto
concetti e schemi legati al movimento: configurazioni dinamiche semplici, punti luminosi che si
muovono, elicitano infatti un'esperienza fenomenica sorprendentemente ricca, che si spiega
applicando ai dati sensoriali schemi e rappresentazioni tratti dal movimento di oggetti reali, e
selezionando in ogni caso lo schema più semplice che si accorda con l'evidenza sensoriale. Fin
dove è possibile le configurazioni dinamiche sono percepite come rotazioni o traslazioni di corpi
rigidi. Nel 1973 Johansson dimostra che gli schemi relativi al movimento biologico sono
estremamente salienti e che possono essere rintracciati anche da stimoli visivi molto poco precisi: è
impossibile identificare una postura umana da una dozzina di punti luminosi attaccati alle
articolazioni maggiori, eppure, appena il corpo si mette in movimento emerge un'immagine
sorprendentemente realistica12. Altri studi hanno mostrato la precisione di questa identificazione,
che si spinge fino al genere dall'agente, o al riconoscimento del modo di camminare di persone
conosciute. L'identificazione del proprio stile di cammino sembra essere ancora più netta, di modo
8
9
Demiris, J. (1998), Perceptuo-motor primitives in imitation, in Working notes, Workshop on agents in interactionacquiring competences through imitation, 2nd International conference on autonomous agents, Minneapolis/St. Paul,
May 10-13, 1998
10
Michotte, A., La perception de la causalité, Louvain, Publications Universitaire de Louvain, 1946
11
Johansson, G., Configurations in events perception, Uppsala, Almqvist & Wiksell, 1950
12
Johansson, G. (1973), Visual perception of biologic motion and a model for its analysis, Perception & Psychophysics,
14, 201-211. Johansson, G. (1975), Visual motion perception, Scientific American, 232, 76-88. Johansson, G. (1976),
Spatio-temporal differenciation and integration in visual motion perception, Psychological research, 38, 379-393
che pare esserci una propensione ancora maggiore per il riconoscimento dei propri schemi motori.
Questo indica anche che il ruolo maggiore nell'acquisizione delle competenze motorie sottese al
riconoscimento di eventi motori di questo genere non è svolto dagli stimoli visivi, ma da qualche
altra condizione interna.
Inserendosi in questo filone di ricerche, Viviani ha mostrato che la percezione di eventi motori
(biologici e non) è mediata da leggi che caratterizzano la produzione dei movimenti biologici. In
particolare viene presa in considerazione la relazione tra traiettoria e velocità, che nel movimento
biologico sono legate da una legge cosiddetta della “potenza 2/3” 13. I movimenti meccanici, come
quelli di un braccio robotico, non obbediscono generalmente a questa legge. La legge è invece
osservata in diversi movimenti biologici, tranne quelli, come nell'oscillazione delle braccia durante
il cammino, in cui gravità e fattori biomeccanici dominano su un sistema con un solo grado di
libertà. La legge di “potenza 2/3” è dunque una sorta di firma che può essere usata per isolare in
maniera abbastanza affidabile quello che è biologico da quello che non lo è. In uno degli
esperimenti14 svolti da Viviani et al. viene mostrato a dei soggetti un punto luminoso che traccia
una traiettoria ellittica e vengono variate le condizioni cinematiche dell’esperimento, in modo che la
velocità tenuta dal punto luminoso non si accordi più alla traiettoria tracciata secondo la legge del
movimento biologico (disaccordo tra stimolo e movimento biologico). I risultati suggeriscono
un'interazione tra forma e cinematica in cui il fattore decisivo è se la relazione tra velocità e
curvatura è quella trovata nel movimento umano; in particolare i soggetti tendono a accordare lo
stimolo col modello biologico e se l'accordo è scarso cercano di ridurre la discrepanza deformando
la geometria nella direzione indicata dalla legge di “potenza 2/3”. Esperimenti analoghi hanno
mostrato l’esistenza di questa stessa mediazione del movimento sulla percezione cinestetica della
traiettoria fatta percorrere passivamente all’arto superiore15. La presenza del medesimo fenomeno in
modalità sensoriali distinte indicherebbe tra l’altro che l'interazione tra percezione e competenza
motoria implicita avviene ad un livello diverso dai meccanismi sensoriali primari, per esempio ad
un livello in cui gli stimoli sono presentati in un formato amodale. In altri esperimenti è infine
mostrato che i soggetti tendono a selezionare il movimento biologico come migliore
approssimazione per un movimento uniforme e a velocità costante16, ad indicare che nella
formulazione di giudizi di velocità i soggetti hanno accesso a qualche conoscenza implicita della
regola motoria espressa nella legge di “potenza 2/3”, e che i movimenti biologici sono assunti come
norma per diversi dispositivi dinamici: quando le informazioni sono inadeguate, il sistema manuale
di inseguimento di un target tende a seguire le leggi del movimento biologico, compensando la
mancanza di informazioni motorie con preconfezioni legate alla legge di “potenza 2/3” 17. Viviani
conclude che esistono vincoli che agiscono sulla percezione e sulle rappresentazioni interne del
movimento: anche quando la sua legge dinamica non è la più appropriata, gli umani tendono ad
adottare il movimento biologico come modello di norma per la percezione dinamica. I modelli o
vincoli possono essere innati o derivare dall'internalizzazione di regolarità ricorrenti presenti nel
13
Viviani, P. Schneider, R. (1991), A developemntal study of the relationship between geometry and kinematics in
drawing movements, Journal of experimental psychology: Human perception and performance, 17, 198-218. Viviani,
P., Terzuolo, c. A. (1982), Trajectory determines movement dynamics, Neuroscience, 7, 431-437. Lacquaniti, F.,
Terzuolo, C. A., Viviani, P. (1983), The law relating kinematic and figural aspects of drawing movements, Acta
psychologica, 54, 115-130
14
Viviani, P., Stucchi, N. (1989), The effect of movement velocity on form perception geometric illusions in dynamic
displays, Perception & Psychophysics, 46, 266-274
15
Sherrick, C. E., Rogers, R. (1966), Apparent haptic movement, Perception & Psychophysics, 1, 175-180. Viviani, P.,
Baud-Bovy, G., Redolfi, M. (1997), Perceiving and tracking kinaesthetic stimuli: further evidence of motor-perceptual
interactions, Journalm of experimental psychology: human perception & performance, 23, 1232-1252.
16
Viviani, P., Stucchi, N. (1992), Biological movements look constant: evidence of motor-perceptual interactions,
Journal of experimental psychology: human perception and performance, 18, 603-623
17
Viviani, P., Monoud, P. (1990), Perceptuo-motor compatibilità in pursuit tracking of two dimensional movements,
Journal of motor behavior, 22, 407-443. de'Sperati, C., Viviani, P. (1997), The relationship between curvature and
velocità in two-dimensional smooth pursuit eye movements, The journal of neuroscience, 15, 3932-3945. de'Sperati, C,
Stucchi, n. (1997), Recognizing the motion of a graspable object is guided by handedness, Neuroreport, 8, 2761-2765
mondo, e secondo Viviani, non sarebbe irragionevole ipotizzare che l'accoppiamento tra percezione
e produzione sia stato interiorizzato geneticamente.
A contrastare l'idea di internalizzazioni rigide dello schema motorio stanno però fenomeni come
le illusioni di movimento o posizioni impossibili (oltre l'angolo articolare fisiologico) registrate in
certe condizioni di stimolazione vibratoria dei tendini18. La possibilità di percepire posizioni mai
provate prima e apparentemente non legate ad un bagaglio innato parla contro un'esaustiva
rappresentazione interna degli schemi motori.
L’idea di limiti motori alla percezione è del resto implicita anche nelle ipotesi di Rizzolatti e
colleghi19 sulla funzione dei neuroni specchio: favorire la comprensione delle azioni altrui
(percepite visivamente) attraverso il riferimento alle proprie. Il riconoscimento e la comprensione
degli eventi motori (identificazione dell’azione, differenziazione da altre azioni) sarebbero infatti
mediati dalla conoscenza delle proprie azioni, e i neuroni specchio funzionerebbero come mezzo
per estendere alle azioni degli altri le conoscenze sulle proprie. In altri termini riconosciamo
un'azione quando essa evoca in noi un'attività neurale analoga a quella che si genera per la
produzione interna di una azione corrispondente. In realtà parlare di conoscenza rischia di essere
fuorviante perché, come sottolineato da Rizzolatti20, la coscienza non è necessariamente implicata
in queste funzioni. Più corretto dire che, grazie alla congruenza tra azione osservata e azione
eseguita, quello dei neuroni specchio potrebbe costituire un sistema di accoppiamento degli eventi
osservati con azioni simili generate internamente, e che in questo modo rappresenterebbe un legame
tra osservatore e attore. Il fatto che nell'uomo anche le aree del linguaggio siano attive
nell'osservazione di gesti compiuti con oggetti fa ipotizzare a Rizzolatti e Arbib21 che la grammatica
prelinguistica degli atti motori (dell'osservazione e non solo dell'esecuzione) e il sistema di
accoppiamento azione-riconoscimento sia alla base dello sviluppo del linguaggio. Il meccanismo
dei neuroni specchio costituirebbe quel punto comune tra percezione e produzione che sta alla base
della comprensione, delle azioni gestuali e di quelle verbali.
In all communication, sender and receiver must be bound by a common undestanding about what
counts; what counts for the sender must count for the receiver, else communication does not occur.
Moreover the process of production and perception must somehow be linked; their representation must, at
some point, be the same. 22
In altri termini i neuroni specchio sono rappresentanti di una capacità mimetica naturale che è alla
base del riconoscimento, almeno di azioni biologiche, e forse del linguaggio.
Il filosofo Alvin Goldman e Vittorio Gallese23 propongono una possibile associazione tra le
caratteristiche dei neuroni specchio e una teoria simulazionista della rappresentazione degli stati
mentali: percezioni, credenze, aspettative. La teoria simulazionista suggerisce che il soggetto usi i
propri meccanismi mentali per comprendere, calcolare, predire, i processi mentali altrui (senza far
intervenire inferenze teoretiche), in qualche modo mettendosi nei suoi panni, simulando o
impersonando lo stato mentale dell'altro. Si può allora pensare che essendo l'attività dei neuroni
specchio la stessa per azioni generate esternamente e internamente, questi neuroni costituiscono un
meccanismo neurale per mettersi nei panni di qualcun altro, e in questo modo percepire i suoi stati
mentali come se fossero propri (la vista dell'altro che compie l'azione servirebbe inoltre a bloccare il
18
19
Di Pellegrino, G, Fadiga, L., Fogassi, L., Gallese, V., Rizzolatti, G. (1992), Undestanding motor events: a
neurophysiological study, Experimental Brain research, 91: 176-180
20
Rizzolatti, G. (1994), Nonconscious motor images, Behavioural brain sciences, 17: 220
21
Rizzolatti, G. Arbib, A. (1998), Language within our grasp, Trends in neurosciences, 21 (5): 188-194
22
Liberman, A. M. (1993), Haskins laboratories status report on speech research, 113, 1-32, in Rizzolatti, G. Arbib, A.
(1998), Language within our grasp, Trends in neurosciences, 21 (5): 188-194. Liberman, A. M., Mattingly, I. G.
(1985), The motor theory of speech perception revisited, Cognition, 21: 1-36
23
Gallese, V., Goldman, A. (1998), Mirror neurons and the simulation theory of mind-reading, Trends in cognitive
sciences, 2 (12): 493-501. Goldman, A. (2002), The simulating mind, Draft
piano d'azione): i neuroni specchio sarebbero una versione primitiva o precursori delle euristiche di
simulazioni che sottostanno alla rappresentazione degli stati mentali altrui (mind-reading).
Simulazione percettivo-motoria
Il tipo di mediazione motoria della percezione descritto da Rizzolatti e Viviani può essere
interpretato come una forma di simulazione percettiva del movimento.
La funzione di simulazione o imitazione costituisce una modalità abbastanza comune in cui si
svolge la relazione tra movimento e percezione. Alcuni casi di simulazione motorio-percettiva sono
costituiti dall’imitazione dei gesti di un’altra persona, dalle cosiddette azioni simpatetiche, e dalle
azioni sincrone: nelle azioni imitative l'azione dell'imitatore somiglia per uno o più aspetti all'azione
modello, e questo conduce a chiedersi come sia possibile che la semplice percezione di certe azioni
di un'altra persona possa dar luogo ad azioni simili in colui che le percepisce (Meltzoff24 nei suoi
studi classici sull’imitazione del bambino piccolo suggerisce l'esistenza di sistemi di combinazione
o accoppiamento tra percezioni visive, risposte motorie e risposte cinestetiche molto precoci);
nell'azione simpatetica, quando una persona guarda una scena in cui è profondamente immersa, può
accadere che svolga azioni legate alla scena e tali da sembrare indotte da essa (l'azione simpatetica è
diversa da quella imitativa per diverse ragioni: tende ad essere sincinetica, ovvero ad avvenire nello
stesso tempo dell'azione che accompagna; i movimenti simpatetici avvengono senza il concorso
della volontà dello spettatore; nonostante il loro carattere involontario, le azioni simpatetiche
appaiono fortemente dipendenti dalla scena osservata)25; nelle azioni sincrone diversi ascoltatori
esposti a suoni ritmici tendono a portare avanti azioni in accordo col ritmo, e a trovare difficile
sopprimerle (l'evento percettivo in questo caso non specifica quali azioni devono essere portate
avanti, ma interviene solo a livello temporale). Tutti questi esempi disegnano una direzione che va
dalla percezione al movimento e suggeriscono che la percezione è in grado di indurre l'azione, e
quindi di favorire apprendimenti motori, per via di similarità.
Alcune teorie della percezione sottolineano piuttosto la direzione inversa. Appoggiandosi anche
agli studi di Rizzolatti e Viviani, Berthoz26 ipotizza l’esistenza di due sistemi di controllo sensoriomotorio, i quali, durante lo svolgimento di un’azione, operano in 2 modi paralleli. Nel primo
sistema il cervello opera come un controllore: i circuiti sensomotori legano i sensori al sistema
nervoso centrale e agli effettori, e funzionano come dei servomeccanismi: i segnali sensoriali sono
trasformati in comandi motori attraverso la stima degli errori e sono regolati da meccanismi a
retroazione negativa o positiva che operano su un repertorio di sinergie motorie le quali generano
un insieme di primitive motorie. Nel secondo sistema il cervello opera come un simulatore (modello
del cervello come simulatore): in parallelo al primo livello, dei circuiti di livello più alto operano
secondo un processo proiettivo: i segnali sono elaborati in circuiti interni che non hanno un legame
diretto coi sensori in un modo che produce predizioni degli stati futuri e preseleziona strategie (a
loro volta combinazioni di sinergie e combinazioni di stati sensoriali attesi) e cornici di riferimento
per il controllo del movimento e della postura. Il cervello, in questo suo secondo modo di
funzionamento, è dunque una macchina che formula ipotesi basate su simulazioni interne dei
movimenti e degli stati sensoriali corrispondenti. La percezione non è solo una interpretazione dei
messaggi sensoriali: essa è determinata dall’azione in quanto è simulazione interna dell’azione,
anticipazione delle conseguenze dell’azione.
24
Meltzoff, A. N., Moore, M. K. (1977), Imitation of facial and manual gestures in human neonates, Science, 198, 7578. Meltzoff, A. N., Borton, R. W. (1979), Intermodal matching by human neonates, Nature, 282, 403-404
25
Knuf, Aschersleben, Prinz, 2000
26
Berthoz, A (1996), The role of inhibition in the hierarchical gating of executed and imagined movements, Cognitive
brain research, 3, 101-113. Berthoz, A., Leçon inaugurale, Collège de France, 1993. Droulez, J., Berthoz, A., Vidal, P.
P., Use and limits of visual vestibular interaction in the control of posture. Are there two modes of sensorimotor
control? In M. Igarashi, F. Owen Black, Vestibular and visual control on posture and locomotor equilibrium, Karger,
Basel, 1985, 14-21. Berthoz, A., Le sens du mouvement, Paris, O. Jacob, 1999.
Meno recentemente, McKay
La Theory of Event Coding27 fa leva sugli esempi di simulazione percettivo-motoria e su altre
evidenze di interazione tra percezione e movimento per opporsi all’assunzione classica secondo la
quale la differenza anatomica tra basi della percezione e basi dell'azione si traduce anche in una
differenza di formati di rappresentazione delle percezioni e della programmazione motoria. La
riunificazione della percezione e della programmazione motoria passa per la categoria di evento e
per il suo modo di codificazione. Gli eventi percepiti e gli eventi che devono essere eseguiti hanno
un medium rappresentativo comune: il codice dell'evento. Il codice dell'evento è costruito, tanto per
la percezione che per l'azione programmata, di caratteristiche che descrivono proprietà identificabili
dell'evento; queste proprietà sono naturalmente di carattere distale e sono amodali. I codici distali
rappresentano attributi distali dell'evento percepito o prodotto ma non gli effetti prossimali sulla
superficie sensoriale o sull'innervazione motoria28. Il codice distale permette alla pianificazione
dell'azione e alla percezione di astrarsi dalle caratteristiche specifiche del dominio e della modalità,
per riferirsi solo al contenuto informazionale dell'evento. Questo permette inoltre alla percezione di
tenere conto di un numero di caratteristiche maggiore rispetto a quelle contenute nell'evento
prossimale (ad esempio di utilizzare anche stimoli dolorifici o vibrazioni nel giudizio sul suono).
Nel loro ruolo percettivo, le caratteristiche del codice dell'evento hanno dunque la funzione di
integrare il contributo di tutta l'informazione sensoriale presente; in quello motorio, modulano le
attività di diversi sistemi motori. La differenza tra percezioni e azioni non è comunque una
differenza di tipo tra rappresentazioni interne, ma il riflesso di ruoli diversi giocati dai codici
dell'evento in ogni circostanza. Non sussiste neanche la differenza tra passività della percezione
contro carattere attivo della pianificazione motoria, poiché percepire è un processo per acquisire
attivamente informazione sul mondo e l'azione procederebbe alla cieca senza l'informazione fornita
dalla percezione. Non ci sono dunque ragioni teoretiche per tracciare una distinzione tra percezione
e azione, specie se l'azione e la percezione sono pensate in termini di scopi. La codifica dell'evento
tanto nella percezione quanto nell'azione è fortemente dipendente dal fine o scopo, grazie ad un
meccanismo detto "feature-weighting". E' importante sottolineare inoltre che i codici delle
caratteristiche distali di un evento non sono dati una volta per tutte, ma evolvono e cambiano con
l'esperienza dell'attore/percettore. Benché la TEC sia chiamata a fornire una cornice comune per
percezione e piani d'azione non si tratta di una teoria formale in senso stretto, ma piuttosto di una
cornice per un certo numero di esperienze paradigmatiche, e che quindi non è suscettibile di test
diretti.
Simulazione percettivo-motoria a distanza
Il caso di simulazione o imitazione implicito in queste considerazioni riguarda di solito attività
cognitive on-line, in cui cioè la percezione e il gesto motorio sono attuali e direttamente collegati
l'uno all'altro. Il possesso di un vocabolario percettivo-motorio può però svolgere un ruolo anche al
di là dell'azione in corso, interessare l'immaginazione motoria e con essa la simulazione di
situazioni non attuali e il riconoscimento-categorizzazione di eventi motori. Rendere conto di come
percezione e movimento possono accoppiarsi è dunque importante anche per meglio comprendere
certe attività percettive e cognitive, incarnate non solo nel senso on-line, dove la relazione tra
percezione e azione è diretta, ma anche off-line, in cui sussistono rappresentazioni, immagini
mentali e simulazioni interne. Il fatto che esista un insieme limitato di primitive motorie che
provvede i blocchi da costruzione per tutti i movimenti ma soprattutto (per quel che ci riguarda) un
mezzo per rappresentare e percepire i movimenti costituisce una base importante anche per la
categorizzazione e le situazioni di apprendimento (situazioni off-line, rispetto a quelle in cui una
27
Hommel, B., Musseler, H., Aschersleben, G., Prinz, W. (2000), The theory of event coding (TEC): a framework for
perception and action planning
28
Prinz, 1992
percezione è utilizzata pragmaticamente e direttamente per l'azione di raggiungimento o presa; nei
termini delle vie visive del "cosa" e del "come", in questo caso si tratta del "cosa").
La distinzione tra aspetti on-line e off-line della cognizione è introdotta da M. Wilson 29 nel
commentare le diverse posizioni incluse a suo parere nel termine-ombrello di "embodied
cognition". Wilson sostiene infatti che il movimento teso a garantire al corpo un ruolo centrale
nella costruzione della mente ha raggiunto una notevole estensione e visibilità, e che sempre più si
afferma l'idea che la cognizione umana, piuttosto che centralizzata, astratta, e nettamente distinta
da moduli periferici di input e output, potrebbe avere invece radici profonde nei processi sensoriomotori. Mentre però l'approccio generale riceve sempre maggiore supporto, è necessario
riconoscere e distinguere affermazioni diverse fatte sotto l'ombrello della cognizione incarnata: 1) la
cognizione è situata, 2) la cognizione funziona sotto la pressione del tempo, 3) una parte del lavoro
cognitivo viene scaricata sull'ambiente, 4) l'ambiente è parte del sistema cognitivo, 5) la cognizione
è per l'azione, 6)la cognizione off-line è basata sul corpo. Queste affermazioni possono essere
riclassificate in due tipi di problemi affrontati: da una parte quelle attività cognitive che sono
inserite in una situazione di svolgimento di un compito, quindi in cui sono fondamentali gli aspetti
percettivi e motori in corso. Un esempio di questo tipo di attività sono il guidare l'auto, praticare un
gioco o sport, e ogni tipo di coordinazione percettivo-motoria. Questo tipo di cognizione ha dei
vincoli temporali, in quanto avviene in condizioni che subiscono la pressione ambientale, e può, per
velocizzare e semplificare il proprio compito, affidare parte del proprio lavoro all'ambiente esterno
e ad azioni percettivo-motorie tali da rendere più leggeri i calcoli interni (si veda in modo
paradigmatico, il concetto di azione epistemica sviluppato da Kirsh e Maglio a proposito delle
strategie percettivo-motorie che intervengono a semplificare compiti cognitivi come il gioco del
Tetris, considerato come esemplare di una classe generale di problemi cognitivi di tipo spaziale30).
Alcuni autori considerano importante includere nel concetto stesso di mente la situazione in cui
l'agente cognitivo è inserito, che comprende appunto mente, corpo e ambiente (si vedano ad
esempio Thelen, Smith, 199431, Clark32 e Hutchins33). Talvolta, il peso portato sulle attività
cognitive on-line, come fossero paradigmatiche per l'intera attività cognitiva, conduce a interpretare
la cognizione come al servizio dell'attività adattativa. Ci si richiama ad esempio agli studi di Milner
e Goodale34 , ripresi poi da Jeannerod35, sulle due vie o modalità della visione: una, la via del
"cosa" tesa al riconoscimento e categorizzazione degli oggetti percepiti, l'altra, la via del "dove" o
"come", tesa a guidare direttamente azioni come il raggiungimento dell'oggetto, indipendentemente
dal suo riconoscimento. Questo carattere "pragmatico" della visione testimonia di un legame diretto
tra percezione e azione, non mediato da rappresentazioni, e suggerisce un modo in cui la cognizione
serve direttamente l'azione. Vi sono però anche casi in cui la cognizione serve l'azione più "a
distanza", preparando rappresentazioni del mondo, elaborando strategie per compiti che non sono
immediati ma differiti nel tempo e nello spazio. Allo stesso modo, l'azione può servire la percezione
in modo meno diretto da quello postulato dalle descrizioni on-line, e questo in compiti che non si
limitano a quelli spaziali. Si tratta in questo caso di un'attività cognitiva che si svolge appunto offline rispetto a compiti motori e percettivi immediati, ma sempre a contatto col corpo grazie al ruolo
giocato dall'immaginazione mentale di azioni percettivo-motorie. Molte attività cognitive astratte
possono infatti fare uso di funzioni sensomotorie in un modo non fisico ed esternalizzato: le
strutture mentali che sono evolute inizialmente per la percezione e l'azione possono essere cooptate
off-line, separate dagli input e gli output fisici, per assistere il pensiero, simulando certi aspetti del
29
Wilson, M., Six views on embodied cognition, Psychonomic bulletrin & Review, in press
Kirsh, D., Maglio, P. (1994), On distinguishing epistemic from pragmatic action, Cognitive Science, 18, 513-549.
31
Thelen, E., Smith, L. B., A dynamic systems approach to the development of cognition and action, Cambridge, MA,
MIT Press, 1994.
32
Clark, A., Being there,
33
Hutchins, E., Cognition in the wild, Cambridge MA, MIT Press, 1995.
34
Goodale, M. A., Milner, D. (1992), Separate visual pathways for perception and action [Review], Trends in
neurosciences, 15: 20-25
35
Jeannerod, M., The cognitive neuroscience of action, Cambridge, MA, Blackwell Publishers, 1997.
30
mondo fisico e dell'azione su di esso. L'implicazione dell'imitazione sensorio-motoria di situazioni
esterne nella cognizione si accorda con gli studi sperimentali condotti sull'immaginazione mentale
(per l'immaginazione cinestetica, si vedano gli studi di Parsons et al.36): non solo l'immaginazione
coinvolge rappresentazioni analogiche che conservano le proprietà spaziali e funzionali del mondo
esterno, ma esiste una stretta connessione tra immaginazione, percezione e movimento. Jeannerod37.
sostiene l'esistenza di una stretta equivalenza funzionale tra immaginazione motoria e preparazione
motoria (programmazione). Questa equivalenza è suggerita dagli effetti positivi dell'immaginazione
di movimenti sull'apprendimento motorio, dalla similarità tra le strutture neurali coinvolte e da
correlati fisiologici simili osservati nella preparazione come nell'immaginazione del movimento: un
certo numero di esperimenti hanno mostrato infatti che l'immaginazione motoria obbedisce ai
vincoli delle azioni fisiche attuali38.
Questa connessione tra immaginazione, movimento e percezione può essere utilizzata per
simulare mentalmente eventi esterni e aiutare in questo modo ragionamento e problem-solving
grazie a interventi sensorio-motori anche se questi non sono fisici e diretti. Anche gli aspetti off-line
della cognizione incarnata includono dunque risorse percettive e motorie, anche se i referenti dei
compiti mentali sono distanti nello spazio e nel tempo, o sono solo immaginari. Il corpo, come
percezione e movimento, serve la cognizione e facilita i compiti cognitivi anche senza essere
impegnato in modo fisico immediato. Esistono evidenze che l'immaginazione è chiamata in causa a
risolvere altri tipi di compiti motori e percettivi: alcune ricerche indicano l’attivazione di
rappresentazioni motorie in risposta a immagini di oggetti manipolabili39; altre40 suggeriscono che
la percezione di oggetti manipolabili, o anche di immagini bidimensionali di questi oggetti,
coinvolge la possibile interazione motoria con questi oggetti: l'informazione motoria sarebbe
dunque incorporata nelle rappresentazioni a lungo termine degli oggetti. Parsons41 ad esempio
sostiene che la discriminazione del fatto che una mano in figura sia la destra o la sinistra richiede la
simulazione mentale del movimento della propria mano fino a raggiungere quella figurata.. Sono
numerosi gli studi che mostrano gli effetti dell'immaginazione mentale di una rotazione, ovvero
attivazione delle aree motorie e rallentamento delle risposte motorie quando l'azione di rotazione
compiuta va in direzione opposta rispetto a quella immaginata42. Altri studi di de' Sperati e
Stucchi43 infine suggeriscono che i compiti cognitivi possono essere risolti da una simulazione
motoria, tenendo conto di quello che il corpo può fisicamente compiere nel mondo.
I vincoli o limiti motori alla percezione sono dunque attivi non solo in condizioni di attività
motoria in corso, ma anche nel quadro dell’immaginazione o simulazione interna.
36
Parsons, L. M., Fox, P. T., Downs, J. H., Glass, T., Hirsch, T. B., Martin, C. C., Jerabek, Pl A., & Lancaster, J. L.
(1995). Use of implicit motor imagery for visual shape discrimination as revealed by PET. Nature, 375, 54-58.
37
Jeannerod, M. (1994), The representing brain: neural correlates of motor intention and imagery, Behavioral brain
sciences, 17: 187-245
38
Crammond, D. (1997), Never in your wildest dreams
39
Craighero, Fadiga, Rizzolatti, Umita (1988)
40
Tucker, Ellis, 1998; Tucker, Ellis (1999)
41
Parsons, Gabrieli, Phelps, Gazzaniga (1998)
42
Richter, Somorjai, Summers, Jarmasz, Menon, Gati, Georgopoulos, Tegeler, Ugurbil, Kim (2000). Wohlschlager,
Wohlschlager (1998)
43
de' Sperati, Stucchi (1997). de' Sperati, Stucchi (2000)