Psicologia
Anno Accademico 2006-2007
Anna Borghi
[email protected]
Sito web: http://laral.istc.cnr.it/borghi
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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
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I testi
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1) Manuale
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2) Anna Borghi e Tina Iachini (a cura di), Scienze
della mente, Bologna, Il Mulino, 2002, II ed. 2004:
Introduzione, capitoli 6 e 10
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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
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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)
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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.
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Il comportamentismo –
Stimolo-Risposta
STIMOLI
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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.
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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
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Il cognitivismo:
la critica all’HIP
1976, Ulric Neisser: Cognition and reality,
reality
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“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. “
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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.
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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.
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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.
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Connessionismo classico: es. PDP
Vita Artificiale (ecologismo, interesse per la
cultura e per i fenomeni collettivi).
La cognizione “embodied”
(incarnata)
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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
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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.
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Cognitivismo e cognizione
“embodied” a confronto
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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
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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.
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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
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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
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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.
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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.
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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
