Cognitivismo - laral
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Psicologia Anno Accademico 2006-2007 Anna Borghi [email protected] Sito web: http://laral.istc.cnr.it/borghi 1 Contatti Orario di ricevimento: giovedi’ ore 11-13 Presso: Dipartimento di Psicologia, Viale Berti Pichat 5 Tel. Studio: 051-2091838 E-mail: [email protected] Sito web: http://laral.istc.cnr.it/borghi 2 I testi | 1) Manuale | 2) Anna Borghi e Tina Iachini (a cura di), Scienze della mente, Bologna, Il Mulino, 2002, II ed. 2004: Introduzione, capitoli 6 e 10 | | | 3 Per chi legge l'inglese,l'introduzione e il cap. 10 di Scienze della mente possono essere sostituiti con il seguente capitolo, scaricabile dal sito indicato alla voce Publications: Borghi, A.M. (2005). Object concepts and action.In D. Pecher & R.A. Zwaan (Eds). Grounding Cognition: The role of perception and action in memory, language, and thinking. Cambridge: Cambrige University Press. Cosa ci si aspetta da uno/a studente/ssa Avere una preparazione di base sui principali orientamenti in psicologia Avere una preparazione di base sui principali processi cognitivi Avere una preparazione di base sui principali paradigmi sperimentali usati in psicologia Sapere come si fa una ricerca in psicologia e come si progetta un esperimento – sapere come fare un disegno sperimentale, come manipolare variabili, come selezionare un campione di soggetti, come individuare la procedura 4 Importante: Per sostenere l’esame è necessario partecipare ad un esperimento in laboratorio. Cosa faremo durante la prima settimana 5 L’oggetto del corso Cenni di storia della psicologia: le principali scuole Confronto tra prospettive attuali in psicologia: cognitivismo e connessionismo Confronto tra modi per studiare il comportamento: metodo osservativo, sperimentale, computazionale Il metodo sperimentale Le basi biologiche della psicologia: cenni Reti neurali e connessionismo Che cos’e’ la psicologia e che cosa studia Una definizione: “studio scientifico del comportamento e dei processi mentali”. Corso: focus sui processi cognitivi. Psicologia cognitiva: ha a che fare con l’informazione che percepiamo, apprendiamo, ricordiamo, pensiamo. Come facciamo a: Percezione: percepire e identificare oggetti e persone Attenzione: fare piu’ cose contemporaneamente, concentrarci Memoria: ricordarci certe informazioni per breve o lungo tempo Immaginazione: immaginare persone e situazioni sconosciute Pensiero: ragionare, risolvere problemi, prendere decisioni Linguaggio: comprendere il linguaggio, parlare, comunicare Conoscenza: organizzare le conoscenze e utilizzarle per agire Emozioni: provare rabbia, felicita’ e altre emozioni 6 Le principali scuole di psicologia 1879: primo laboratorio di psicologia a Lipsia - Wundt. Impostazione sperimentale. Introspezione. 7 Comportamentismo - Scuola dominante negli USA e in Russia, anni ‘10-anni ’50 (1913-1957) - Tra i principali autori: Watson, Skinner, Tolman La psicologia come la vede il comportamentista è una branca sperimentale puramente oggettiva delle scienze naturali (Watson, 1913). Cognitivismo - Scuola dominante a partire dagli anni ’50. L’organismo ha in testa un modello in scala ridotta della realtà esterna e delle proprie azioni possibili. (kenneth Craik, 1947) Il compito di uno psicologo che cerca di comprendere la cognizione umana e’ analogo a quello di un uomo che cerca di capire come funziona un computer. (Neisser, 1966) Connessionismo - Scuola che si e’ affermata a partire dalla seconda meta’ degli anni ’80. Il nostro desiderio è quello di sostituire alla «metafora del calcolatore» la «metafora del cervello» come modello di mente (Rumelhart, 1986). Metafore per studiare la mente Vantaggio delle metafore: aiutano a spiegare. Ma sono spesso imprecise. Platone, tavoletta di cera su cui scrivere. Locke, mente come tabula rasa (1600). Comportamentismo – Scatola nera e tabula rasa come metafore della mente. Ma alcuni comportamentisti (es. Tolman) osano guardare dentro la scatola nera Cognitivismo –Software del computer come metafora della mente Connessionismo – Cervello come metafora della mente 8 Il Comportamentismo: i principi “Psychology as the behaviorist views it is a purely objective experimental branch of natural science. Its theoretical goal is the prediction and control of behavior. Introspection forms no essential part of its methods, nor is the scientific value of its data dependent upon the readiness with which they lend themselves to interpretation in terms of consciousness. The behaviorist, in his efforts to get a unitary scheme of animal response, recognizes no dividing line between man and brute. The behavior of man, with all of its refinement and complexity, forms only a part of the behaviorist's total scheme of investigation.” (Watson, 1913. La psicologia come la vede il comportamentista) 9 Il Comportamentismo: il ruolo della psicologia (1) La psicologia e’ la scienza del comportamento. La psicologia non e’ la scienza della mente. (2) Il comportamento può essere descritto e spiegato senza far riferimento a eventi mentali o ai processi psicologici interni. Le fonti del comportamento sono esterne (nell’ambiente), non interne (nella mente). (3) Nel corso dello sviluppo delle teorie in psicologia, se vengono impiegati termini o concetti mentali per descrivere o spiegare il comportamento, allora: (a) o questi termini o concetti devono essere eliminati e sostituiti da termini comportamentali (b) oppure devono essere tradotti o parafrasati in concetti comportamentali. 10 Il comportamentismo – Stimolo-Risposta STIMOLI 11 RISPOSTE Il Comportamentismo: concezione della mente, metodo, temi Concezione della mente Mente = scatola nera – antimentalismo, comportamento spiegabile in base a catene di stimolo-risposta – S-R Esempio: Watson: pensiero = linguaggio subvocalizzato Esempio: linguaggio per Skinner e per Chomsky. Metodo Esigenze epistemologiche: oggettività, osservabilità, quantificazione Uso del metodo sperimentale. Rifiuto di introspezione e colloquio clinico Psicologia animale utile per lo studio della psicologia umana. Più semplice la costituzione fisiologica ed emotiva di un organismo, più semplice l’indagine. Principali temi di studio Interesse per l’apprendimento (anti-innatismo) – studi sul condizionamento. Studi sul problem solving. 12 Il cognitivismo HIP: concezione della mente, metodo, temi Concezione della mente Mentalismo: mente tra stimolo e risposta Individuo come elaboratore di informazione Mente (= software) indipendente dall’hardware (= cervello, corpo) Traduzione dei processi esterni in simboli: rappresentazione Diagrammi di flusso che descrivono il percorso dell’informazione elaborazione sequenziale, a stadi Metodo Uso del metodo sperimentale, esperimenti di laboratorio Cronometria mentale: tempo di elaborazione Principali temi di studio Processi cognitivi: percezione pensiero memoria linguaggio Meno interesse per l’apprendimento: innatismo 13 Il cognitivismo: la critica all’HIP 1976, Ulric Neisser: Cognition and reality, reality | | “Lo studio dell’elaborazione d’informazioni e’ certamente dotato di impulso e prestigio, ma non si e’ ancora impegnato a formulare concezioni della natura umana tali da applicarsi oltre i confini del laboratorio... Non viene ancora fornita alcuna spiegazione di come gli uomini agiscono o interagiscono col mondo quotidiano. ... Se la psicologia cognitivista si dedica con troppa intensita’ a tale modello, si puo’ trovare di fronte a svariati problemi. Priva di validita’ ecologica, indifferente alla cultura, addirittura carente a livelllo delle principali caratteristiche della percezione e della memoria cosi’ come si verificano nella vita quotidiana, una tale psicologia e’ destinata a diventare un campo ristretto e specializzato di scarso interesse. ... In primo luogo, gli psicologi cognitivisti devono compiere sforzi maggiori per comprendere l’attivita’ cognitiva che si manifesta nell’ambiente ordinario e nel contesto di attivita’ concrete. ... In secondo luogo, sara’ necessario dedicare maggiore attenzione ai particolari del mondo reale in cui vivono coloro che percepiscono e coloro che pensano, e alla delicata struttura di informazioni resa loro disponibile da quello stesso mondo. .. In terzo luogo, la psicologia deve tener conto della sofisticazione e della complessita’ delle abilita’ cognitive che gli uomini sono realmente capaci di acquisire, e del fatto che tali abilita’ subiscono uno sviluppo sistematico...Infine, gli psicologi cognitivisti devono esaminare le implicazioni del loro lavoro relativamente a problemi piu’ fondamentali: la natura umana e’ troppo importante per lasciarla ai comportamentisti e agli psicoanalisti. “ 14 Il cognitivismo: la critica all’HIP A metà degli anni ’70 revisione critica del paradigma HIP (Human Information Processing) z z z z z z perplessità analogia uomo-calcolatore rifiuto dei micro-modelli influenza della psicologia ecologica di Gibson Neisser: critica alla psicologia di laboratorio Viene mantenuta la nozione di elaborazione dell’informazione Cambia la nozione di informazione - rilevanza dell’interazione con l’ambiente: le informazioni rilevanti sono giá presenti in esso Ondata ecologica. 15 Il cognitivismo: la nascita della scienza cognitiva Fine anni ’70. 1977 rivista Cognitive Science, 1979 La Jolla, California, primo convegno Nascita della scienza cognitiva. Accentuazione di: Interdisciplinarità (psicologia sperimentale, linguistica, intelligenza artificiale, antropologia, neuroscienze) Uso del calcolatore inteso sia come modello di funzionamento della mente che come strumento per simulare i processi mentali (centralita’ dell’intelligenza artificiale) Studio dei processi cognitivi senza considerare fattori individuali, sociali e culturali Oggetto di analisi: le rappresentazioni mentali, i processi mentali basati su simboli, regole, schemi, immagini – non riducibili ne’ a livello neurofisiologico ne’ sociologico. 16 Il connessionismo: i principi | Nuovo paradigma? Principi chiave: rilevanza dell’hardware (cervello, corpo); parallelismo: (Rumelhart e McClelland, 86) – PDP Paralled Distributed Processing rappresentazione sub-simbolica: definizione esclusivamente quantitativa dei fenomeni; rilevanza delle simulazioni al computer. | | 17 Connessionismo classico: es. PDP Vita Artificiale (ecologismo, interesse per la cultura e per i fenomeni collettivi). La cognizione “embodied” (incarnata) | | Esther Thelen (2001): To say that cognition is embodied means that it arises from bodily interactions with the world. From this point of view, cognition depends on the kinds of experiences that come from having a body with particular perceptual and motor capacities that are inseparably linked and that together form the matrix within which memory, emotion, language, and all other aspects of life are meshed. The contemporary notion of embodied cognition stands in contrast to the prevailing cognitivist stance which sees the mind as a device to manipulate symbols and is thus concerned with the formal rules and processes by which the symbols appropriately represent the world (xx). | Centralità dell’azione per la conoscenza: “Knowing is for acting” (Wilson) | Cognizione fondata sui processi sensomotori 18 La cognizione “embodied” (incarnata): alcuni principi | Centralità dell’azione per la conoscenza: “Knowing is for acting” (Wilson) | Cognizione fondata sui processi sensomotori | Cognizione costruita in modo attivo, tramite l’interazione organismo / ambiente | Conoscenza variabile in funzione del tipo di corpo/organismo e della nostra interazione con l’ambiente 19 Cognitivismo e connessionismo a confronto Elemento comune: Mente = sistema computazionale Computazionale = sistema con input e output e insieme di strutture e processi che trasformano gli input in output. Quali tipi di computazioni caratterizzano la mente? Cognitivismo: computazioni simboliche basate su regole esplicite – sequenzialita’ – es. computer Connessionismo: computazioni non-simboliche e basate su leggi fisicomatematiche – parallelismo -es. cervello. 20 Cognitivismo e cognizione “embodied” a confronto | | | | | | | | Cognitivismo: computer metafora della mente Visione embodied: ambiente e corpo – è l’azione a vincolare i processi cognitivi. Cognitivismo: si comprende la cognizione concentrandosi sui processi interni degli organismi Visione embodied: si comprende la cognizione studiando le interrelazioni tra mente, corpo e ambiente Cognitivismo: primato della computazione Visione embodied: primato dell’azione diretta a scopi Cognitivismo: rappresentazione di natura simbolica Visione embodied: rappresentazioni fondate sui processi sensomotori 21 Mente = software vs mente = cervello (e corpo) Cognitivismo: Mente = software, programma che elabora simboli. Come il software di un computer: non è influenzata dal tipo di macchina su cui è implementata. Dualismo, separazione tra software e hardware. Limiti: per capire la mente è importante conoscere il cervello e il corpo dato che le pongono vincoli e la influenzano: z cervello: es. il fatto che si formino dei circuiti neurali abbastanza stabili nel tempo fa sì che abbiamo una memoria. z corpo: es. visione: diverse specie animali vedono il mondo con colori diversi a seconda della struttura del loro sistema visivo. Connessionismo e cognizione embodied: Mente = cervello. Per studiare la mente occorre studiare il sistema nervoso. Antidualismo. Limiti: Riduzionismo? No, emergentismo: mente non ridotta semplicemente al cervello come sistema fisico, ma a qualcosa di più astratto. Emerge a partire da22un certo grado di complessità cerebrale. Cognitivismo. S-software-R STIMOLI 23 RISPOSTE Connessionismo. S-cervelloR STIMOLI 24 RISPOSTE Cognizione incarnata (embodied). S-cervello/corpo-R STIMOLI 25 RISPOSTE Cognizione distribuita. Scervello/corpo/ambiente-R STIMOLI RISPOSTE Mente estesa 26 Cognizione situata e distribuita | 27 Hutchins, 1995, Cognition in the wild: "the emphasis on finding and describing 'knowledge structures' that are somewhere 'inside' the individual encourages us to overlook the fact that human cognition is always situated in a complex sociocultural world and cannot be unaffected by it" Rappresentazione simbolica vs. sub-simbolica Cognitivismo: La mente si basa su regole esplicite che manipolano simboli espliciti: es. regole della nostra grammatica mentale. Problema: e se le persone si comportano come se seguissero delle regole esplicite, ma in realtà niente di tutto ciò si trova nella mente? Es. i pianeti seguono una regola nel girare intorno al sole? 28 Rappresentazione simbolica vs. sub-simbolica Connessionismo: La mente non opera in modo sequenziale e simbolico ma in modo parallelo e sub-simbolico (attivazione di microcaratteristiche). Es. L’acqua e’ liquida, ma le singole molecole che la compongono no. Analogamente i processi cognitivi sono fenomeni macroscopici, emergenti dall’azione di molti costituenti. Sub-simbolico: Le rappresentazioni sono distribuite su piu’ unita’, e la stessa unita’ puo’ partecipare a diverse rappresentazioni. 29 Innatismo vs. tra innatismo ed empirismo Cognitivismo: Innatismo Alcuni contenuti sono innati. Moduli specifici per date funzioni e dati contenuti. Evidenze: Evidenze Psicologia evolutiva: teorie innate dei bambini, Neuroscienze: modularità a livello cerebrale – studi sulle lesioni, Antropologia cognitiva es. tassonomie universali dei tipi naturali (Atran, 1998) Connessionismo e visione “embodied”: tra innatismo ed empirismo Rifiuto dell’idea empirista della mente come “tabula rasa” Ma ruolo centrale dell’apprendimento: innatismo di meccanismi, NON di contenuti Conoscenza = patterns specifici di connessioni sinaptiche nel cervello. Nessuna forma di conoscenza di livello superiore è innata. Evidenze: Evidenze plasticita’ cerebrale 30 Separazione vs. circolarità percezione-cognizione- azione Teorie tradizionali: Separazione percezione – azione – cognizione; Assunto: la percezione avviene nello stesso modo indipendentemente dal tipo di risposta azione cognizione percezione Ma: non e’ una visione adattiva – Teoria embodied – Circolarita’ percezione-azione-cognizione. percezione 31 azione Modi per studiare il comportamento oggi Approccio ecologico Metodi osservativi: osservazione naturalistica del comportamento Per capire la cognizione va compreso l’ambiente e vanno studiati i comportamenti naturali limiti: limiti troppo descrittivo, non isola i fenomeni interessanti, assenza di controllo sperimentale Approccio computazionale Metodo simulativo: creazione di simulazioni del comportamento Per capire un fenomeno dobbiamo essere in grado di riprodurlo (simulazioni con il computer, robotica) limiti: limiti incerta la generalizzazione alla vita quotidiana, a volte assunzione di meccanismi non empiricamente testati nella 32 vita quotidiana, limiti legati a hardware e software Modi per studiare il comportamento 2 | Approccio di laboratorio /sperimentale : Esperimenti controllati, Metodo sperimentale Per capire un fenomeno dobbiamo studiarlo in condizioni controllate (spesso, ma non necessariamente, in laboratorio) in modo da isolarne le variabili rilevanti limiti: limiti incerta la generalizzazione alla vita quotidiana, il laboratorio e’ un mondo a se’ | Studio di casi singoli: utile in certi ambiti (sviluppo, neuropsicologia) limite: scarsa generalizzabilità | 33 (auspicabile) l’integrazione di piu’ metodi Possibile Problemi generali su come studiare il comportamento Strutture rispetto a processi: vanno studiati i contenuti o i processi mentali? Es. memoria Validità ecologica o validità delle inferenze causali? V. parte successiva sui metodi Generalità di dominio o specificità di dominio? Ricerca applicata o ricerca di base? Inoltre: quali applicazioni? Es. attenzione; es. apprendimento 34 Il metodo sperimentale: come condurre una ricerca Fase 1. Formulazione di un’ipotesi sulla base di una teoria. Ipotesi scientifica: “Se facciamo certe osservazioni in certe condizioni, e una data teoria e’ esatta, allora dovremmo ottenere i seguenti risultati.” es. Metodo di apprendimento. Fase 2: realizzazione di un esperimento: si manipolano delle variabili e si compiono misurazioni per scoprire relazioni tra variabili Fase 3: conferma o rifiuto empirici dell’ipotesi. Validazione o disconferma della teoria. 35 Il metodo sperimentale: le variabili Variabile = qualche proprieta’ di un evento che e’ stata misurata. 2 tipi di variabili: Variabili dipendenti = misura del comportamento del soggetto, le risposte dei soggetti Variabili indipendenti (o fattori) = causa delle modificazioni degli stimoli e risposte. Manipolate dagli sperimentatori. Ogni variabile indipendente ha piu’ livelli. Spesso esperimenti multivariati, che comportano la manipolazione di piu’ variabili Esempi di misurazione di variabili: es. Scale di 36 valutazione, tempi di reazione (TR). Il metodo sperimentale: il disegno sperimentale Disegno entro i soggetti (within): Es. Compito di categorizzazione: vivente / non vivente Partecipanti: un gruppo di studenti universitari Materiale: fotografie di esseri viventi e non. Variabile indipendente: grandezza (oggetti grandi-piccoli), tipo di oggetto (vivente/non vivente) Variabile dipendente: errori e tempi di reazione (TR) | Disegno tra i soggetti (between): Es. Compito di lettura di favola Partecipanti: 2 gruppi di bambini: un gruppo legge e ripete (gruppo di controllo), un altro ripete e manipola gli oggetti (gruppo sperimentale) (2 livelli) Variabile dipendente: numero di sequenze del brano ripetute correttamente: migliore apprendimento se manipolazione di oggetti? | Disegno misto (mixed): Falsificazione dell’ipotesi nulla: c’e’ differenza tra le condizioni? 37 | + 38 Non vivente: risposta con la mano destra 39 Non vivente: risposta con la mano destra 40 Vivente: risposta con la mano sinistra 41 Vivente: risposta con la mano sinistra 42 Il metodo sperimentale: un esercizio Quali variabili? Quale disegno sperimentale? Pesce Spinarello: Spinarello circoscrive un territorio e attacca gli altri maschi durante l’accoppiamento. Gelosia? Tinbergen, Tinbergen esperimento in laboratorio. Risultati: attacca i modelli anche meno realistici purche’ con la pancia rossa. I 43 cambiamenti ghiandolari nel maschio fanno diventare rossa la pancia. Il metodo sperimentale: causalita’ e correlazione Studi di tipo causale e di tipo correlazionale. Esperimenti: manipolazione sistematica di una variabile (indipendente) per verificare i suoi effetti causali sulla variabile dipendente. Es. Gruppo di controllo (placebo) – gruppo sperimentale (farmaco) Ma: non sempre e’ possibile manipolare variabili per vederne i loro effetti su altre. 44 Il metodo sperimentale: causalita’ e correlazione Ricerca di tipo correlazionale. Coefficiente di correlazione (da -1 a +1) = stima di quanto due variabili sono collegate. Es. Visione di spettacoli violenti – personalita’ aggressiva. In certi casi e’ possibile trasformare uno studio di tipo correlazionale in uno studio sperimentale: assegnazione casuale dei soggetti a condizioni diverse: Es. Partecipanti ugualmente aggressivi sottoposti alla visione di scene violente 45 Basi biologiche: il sistema nervoso Sistema nervoso: Centrale Tutti i neuroni che si trovano nel Cervello e Midollo spinale Periferico Sistema somatico: informazioni da recettori sensoriali, muscoli, corpo – invia istruzioni motorie (neuroni sensoriali, neuroni motori) Sistema autonomo: connessione con organi interni e ghiandole 46 Il neurone Ogni neurone deve: + ricevere informazioni (input) dall’ambiente o da altri neuroni + integrare le informazioni ricevute e produrre una risposta adeguata + condurre il segnale al terminale di uscita + trasmettere il segnale ad altre cellule nervose, ghiandole o muscoli + coordinare le proprie attivita’ metaboliche, mantenendo l’integrita’ della cellula 47 Neurone = unita’ anatomica e funzionale del sistema nervoso. Trasmette impulsi nervosi ad altri neuroni, ghiandole, muscoli Il neurone | Unita` ricevente z z z | Corpo cellulare Dendriti Recettori Unita` di trasmissione z z z 48 Assone Terminazioni presinaptiche Neurotrasmettitori Il neurone Dendriti = specializzati nel rispondere a segnali provenienti da altri neuroni – nel cervello rispondono ai neurotrasmettitori chimici liberati da altri neuroni – unita’ ricevente Soma (corpo cellulare) = i segnali dai dendriti confluiscono lungo il corpo del neurone che li interpreta e decide se produrre un potenziale d’azione, segnale elettrico di output – unita’ ricevente Assone = trasporta i segnali elettrici generati dal corpo cellulare verso le estremita’ del neurone –unita’ di trasmissione Sinapsi = piccola fessura che separa i neuroni Terminazione presinaptica = contiene neurotrasmettitori liberati in risposta a potenziali d’azione che percorrono l’assone –u. di trasmissione Terminazione postsinaptica = contiene recettori per i neurotrasmettitori – unita’ di ricezione 49 Il neurone: la trasmissione nervosa Per capire la trasmissione nervosa si consideri la differenza di potenziale tra interno ed esterno della cellula. Somma algebrica di tutte le attivita’ sinaptiche (PPSEccitatorie e PPSInibitorie) determina se l’effetto finale sara’ eccitatorio o inibitorio 50 Il neurone: la trasmissione nervosa 51 Sistema Nervoso Centrale (SNC) | Proencefalo z z | | Mesencefalo Romboencefalo z z z | Emisferi cerebrali Talamo e Ipotalamo (Diencefalo) Bulbo Ponte Cervelletto Midollo spinale 52 La corteccia: Lobi e scissure •Lobi (delimitati da solchi maggiori) •Scissure •Giri (rilievi tra i solchi) 53 strato esterno del telencefalo (emisferi cerebrali), composta da Corteccia: Corteccia materia grigia La corteccia: le aree corticali Area visiva primaria Area motoria primaria Area somatosensoriale primaria (tatto) Area uditiva primaria Aree associative (frontali, posteriori) 54 Tecniche di brain imaging: PET (Tomografia a Emissione di Positroni) Aree attivate del cervello: bruciano piu’ energia (ossigeno e glucosio) PET (Positron Emission Topography)= immagine funzionale del cervello Uno scanner rileva il materiale radioattivo iniettato (ossigeno, carbonio etc.) Questo materiale tende ad andare nelle aree che ne fanno uso. Vantaggi: immagine dell’attivita’ cerebrale Svantaggi: costi, invasivita’ 55 Tecniche di brain imaging: fMRI – risonanza magnetica funzionale Aree attivate del cervello: bruciano più energia (ossigeno e glucosio) fMRI (Functional Magnetic Resonance Imaging)= immagine anatomica e funzionale del cervello Mostra le aree del cervello piu’ irrorate con ossigeno, quindi piu’ attivate. Vantaggi: meno costosa della PET, non materiale radioattivo Svantaggi: costi, non adatta a pazienti claustrofobici, a persone con meccanismi metallici (peace-maker), immobilita’ necessaria 56 Tecniche di brain imaging: fMRI Aree di visione e udito 57 TMS / stimolazione magnetica transcraniale Bobina di stimolazione posta sulla superficie della testa 58 Tecnica nuova, non invasiva Produzione di un campo magnetico che produce attivita’ elettrica nel cervello. Con questa corrente elettrica eccita le cellule nervose. Interruzione per pochi millisecondi dellattivita- cerebrale. Interferenza. Vantaggio della TMS: produce lesioni virtuali e ne verifica gli effetti comportamentali: es. Soppressione della percezione tattile: quali effetti sulla comprensione del linguaggio? Il connessionismo: le reti neurali Rete neurale: modello del sistema nervoso – Struttura dinamica capace di apprendere e autoregolarsi. Esempio: rete feedforward 59 Reti neurali: un esempio OUTPUT Unità -> neuroni (cellule nervose) Connessioni -> sinapsi Peso = valore numerico che caratterizza ogni connessione –> numero di siti sinaptici attraverso cui un neurone influenza gli altri Pesi positivi o negativi -> Connessioni eccitatorie o inibitorie Stato o livello di attivazione di ciascuna unità – > stato di attivazione dei neuroni Strati della rete neurale: Unità di input (sistema sensoriale), unità interne o hidden, unità di output (sistema motorio) 60 La risposta dipende dai pesi sulle connessioni INPUT Il connessionismo: le simulazioni | Metodo: le simulazioni al computer = riproduzione delle proprietà computazionali del cervello e della mente. | Computer = usato non come modello della mente ma come strumento per simulare. 61 Connessionismo classico Distinzione tra Connessionismo classico e Vita Artificiale. Connessionismo classico: reti neurali studiate indipendentemente dal corpo. Input e output dipendono solo dall’esperienza corrente e non dall’esperienza precedente. L’apprendimento avviene in situazioni non ecologiche. Non si tiene sempre conto dell’aspetto genetico. Non si tiene conto dell’ambiente sociale. 62 Vita Artificiale Tentativo di studiare con le simulazioni i vari aspetti della vita biologica: sistema nervoso, corpo, ambiente fisico, ambiente sociale, evoluzione Organismi dotati di reti neurali e corpo che vivono in ambienti insieme a popolazioni di altri individui. Sistema nervoso: sistema sensoriale e motorio. Propriocezione. Importanza dell’azione: non più stimolo – elaborazione – risposta, ma ciclo: risposta –> modificazioni ambientali –> elaborazione –> nuova risposta 63 Vita Artificiale: l’importanza del corpo • Ambiente CORPO CORPO Ambiente 64 OUTPUT RESTO DEL CORPO 65 INPUT Vita Artificiale: l’algoritmo genetico Algoritmo genetico - Riproduzione differenziata. Solo gli individui più bravi si riproducono (funzione di fitness). - Trasmissione genetica. I figli degli individui che si sono riprodotti hanno lo stesso patrimonio genetico dei genitori. - Mutazioni casuali durante il processo di copia, ricombinazione dei patrimoni genetici dei genitori. es. organismo che vive in un ambiente bidimensionale input: posizione del cibo (recettori sensoriali: informazione sull’ambiente esterno) output: movimento (neuroni motori) 66 OUTPUT RESTO DEL CORPO GENOTIPO 67 INPUT OUTPUT RESTO DEL CORPO GENOTIPO INPUT AMBIENTE ESTERNO 68 Simulazioni: un esempio Tucker & Ellis, 1998 Foto di oggetti presentati centralmente sullo schermo del computer, diritti o rovesciati, con il manico orientato a destra o a sinistra. Compito: premere un tasto a destra o a sinistra per decidere se gli oggetti sono diritti o rovesciati Risultati: Effetto di compatibilita’ tra la collocazione del manico (destra/sinistra) e quella del pulsante (destra/sinistra) Spiegazione: la visione di un oggetto potenzia le “affordances” ad esso associate 69 Il setting simulativo | L’organismo e gli oggetti Borghi, Di Ferdinando e Parisi, 2005 70 La rete neurale Evoluzione: tramite algoritmo genetico 71 Simulazione di base Compito – raggiungere il manico dell’oggetto – come nella vita reale Media delle risposte corrette dell’individuo migliore 72 e della popolazione – 10 repliche Simulazione 1 Compito 1: raggiungere il manico dell’oggetto con la mano | 73 dell’esperimento di T&E (‘98) Replica Compito 2: premere un diverso pulsante per indicare se l’oggetto e’ diritto o rovesciato Risultati Average-Compatible Average-Incompatible 5 Correct Answers Test ogni 500 generazi oni Best-Compatible Best-Incompatible 4 3 2 1 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Generations 74 3500 4000 4500 5000
