Psicologia
Anno Accademico 2008-2009
Anna Borghi
[email protected]
Sito web: http://laral.istc.cnr.it/borghi
1
Contatti
Orario di ricevimento: venerdì ore 10-12 (ore 1213 durante il periodo dei corsi)
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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Cosa faremo durante la
prima settimana
L’oggetto del corso: cosa studia la psicologia
Cenni di storia della psicologia: le principali scuole:
comportamentismo, cognitivismo, connessionismo
Confronto tra prospettive attuali in psicologia:
cognizione embodied, situata, cognizione distribuita
Confronto tra modi per studiare il comportamento:
metodo osservativo, sperimentale, computazionale
Il metodo sperimentale
Reti neurali e connessionismo, la robotica
3
Che cos’e’ la psicologia
e che cosa studia
Una definizione: “studio scientifico del comportamento e dei
processi mentali”. Il comportamento può rivelare i nostri stati
interni.
Psicologia cognitiva: ha a che fare con quanto percepiamo,
apprendiamo, ricordiamo, immaginiamo, pensiamo, proviamo e
con quello che diciamo.
Principali processi cognitivi:
¾ percezione,
¾ attenzione e coscienza,
¾ memoria e apprendimento,
¾ immaginazione,
¾ pensiero,
¾ linguaggio,
4
¾ emozioni
Che cos’e’ la psicologia
e che studia: il primo
problema
E oltre la mente individuale? La mente sta solo
dentro il cervello e il corpo?
|
|
|
Andy Clark: "As our worlds become smarter, and get to know us better
and better, it becomes harder and harder to say where the world stops
and the person begins."
Siamo “creatures whose minds are special precisely because they are
tailor-made to mix and match neural, bodily and technological ploys."
Va dismesso il pregiudizio "that whatever matters about mind must
depend solely on what goes on inside the biological skin-bag, inside the
ancient fortress of skin and skull."
5
Che cos’e’ la psicologia
e che studia: il primo
problema
E oltre la mente individuale?
La mente sta solo dentro il cervello e il corpo?
|
“Il pensare non consiste in "avvenimenti nella
testa", il suo habitat naturale è il cortile di casa,
il mercato e la piazza principale della città”
Clifford Geertz, antropologo
6
Le principali scuole di
psicologia
1879: primo laboratorio di psicologia a Lipsia - Wundt. Introspezione.
Comportamentismo - USA e Russia, anni ‘10-anni ’50.
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. (k.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 - 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
7
(Rumelhart, 1986).
Comportamentismo,
cognitivismo, connessionismo
STIMOLI
RISPOSTE
STIMOLI
RISPOSTE
STIMOLI
RISPOSTE
8
Comportamentismo. S-R
STIMOLI
9
RISPOSTE
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:
concezione della mente, metodo,
temi
Concezione della mente
Mente = scatola nera – antimentalismo, comportamento spiegabile in
base a catene di stimolo-risposta – S-R
Esempio: linguaggio per Skinner e per Chomsky.
Metodo
Esigenze epistemologiche: oggettività, osservabilità, quantificazione
Uso del metodo sperimentale. Rifiuto dell’introspezione
Psicologia animale utile per lo studio della psicologia umana.
Principali temi di studio
11
apprendimento
(anti-innatismo) e soluzione di problemi.
COGNITIVISMO. S-MENTE-R
STIMOLI
RISPOSTE
Influenze:
dualismo cartesiano
12
Beatrice Pasquali
informatica
Cognitivismo. S-mente-R
STIMOLI
13
RISPOSTE
Il cognitivismo:
concezione della mente, metodo, temi
Concezione della mente
Mentalismo: mente tra stimolo e risposta
Individuo come elaboratore di informazione. HIP human information
processing.
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 immaginazione
14
linguaggio. Meno interesse per l’apprendimento: innatismo
Apprendimento per
comportamentismo e cognitivismo:
il caso del linguaggio
Watson, Skinner: linguaggio = forma di comportamento
vocalico – apprendimento per imitazione e rinforzo.
Critiche di Chomsky (1959) alla teoria di Skinner
dell’apprendimento linguistico :
1. poverta’ dello stimolo: povertà
dell’esposizione al linguaggio adulto:
es. bambini immigrati
2. creatività del linguaggio
3. tappe costanti dello sviluppo linguistico
nei bambini anche se esposizione a
contesti diversi
Se emigrati entro
i 7 anni,
15
nessuna differenza
Chomsky: I bambini sono in grado di
acquisire il linguaggio perche’ hanno
delle conoscenza specifiche innate.
Connessionismo. S-cervello-R
STIMOLI
16
RISPOSTE
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;
strumento: simulazioni al computer.
|
|
Connessionismo classico: es. PDP
Vita Artificiale (ecologismo, interesse per la cultura
e per i fenomeni collettivi).
17
Il connessionismo:
le reti neurali
Rete neurale: modello del sistema nervoso –
Struttura dinamica capace di apprendere e autoregolarsi.
Se mente sistema complesso, da studiarsi con strumenti
adeguati.
Esempio: rete feedforward
18
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.
19
RETI NEURALI,
ROBOTICA
Rete neurale: modello semplificato del sistema nervoso –
Struttura dinamica capace di apprendere e autoregolarsi.
Robotica: forma di “embodiment” –
Robot il cui cervello e’ modellato tramite reti neurali
20
Piattaforma iCUB
Sistemi biologici: complessi,
dinamici, aperti
“The whole is greater than the sum of the
parts”
Sistemi biologici:
Sistemi complessi
Sistemi dinamici e aperti – cambiano nel tempo e
intrattengono scambi di energia con altri sistemi
La conoscenza delle parti non spiega il comportamento
del sistema. Es. Si conosce abbastanza dei neuroni,
questo però non significa che siamo vicini alla
comprensione della consapevolezza. Mente come
sistema emergente: neuroni, sinapsi etc. non sono
dotati di proprietà cognitive, che “emergono” però a
partire dalle interazioni locali tra essi.
21
Sistemi complessi
“The whole is greater than the sum of the parts”
Sistemi complessi: si caratterizzano per:
|
Emergenza (= dall’interazione tra elementi semplici
emergono proprietà che non sono riducibili alla somma dei
singoli componenti e delle loro interazioni locali)
|
Auto-organizzazione (= le proprietà emergenti non appaiono
in virtù di qualche forma di controllo o
organizzazione/programmazione esterna, ma
spontaneamente).
|
Scienza dei sistemi complessi: spiega perchè alcune
proprietà sembrano auto-organizzarsi senza alcuna
coordinazione apparente.
22
Fortemente
interdisciplinare.
|
COGNIZIONE “EMBODIED”.
S-cervello/corpo-R
iCUB,
robot
bambino
STIMOLI
RISPOSTE
23
Zimmerfrei
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
24
La cognizione “embodied”
(incarnata): riferimenti teorici
NON CARTESIO MA SPINOZA
MERLEAU-PONTY: la cognizione, invece d’essere la
rappresentazione di un mondo pre-dato, e’ l’evento
congiunto di un mondo e di una mente a partire dalla
storia delle diverse azioni che compie un essere nel
mondo
neurofenomenologia
ANDY CLARK: dare corpo alla mente (Being there)
25
Embodied cognition: alcuni
(anzi 7) (s)punti
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
mente e simboli.
circolarità tra percezione, azione e cognizione.
tra embodiment e grounding.
tra embodiment e situatedness.
la rappresentazione.
la simulazione.
l’innatismo rivisitato.
26
1. Mente e simboli
STIMOLI
RISPOSTE
Cognitivismo. S-mente-R
27
1. Mente e simboli
Stati percettivi
traduzione
ALBERO
foglie, tronco, rami
Attivazione neurale riferimento
Stati percettivi
Registrazione
parziale
Riattivazione
Attivazione neurale parziale
28
Liste di tratti, frames,
schemi, reti semantiche
Immagini, schemi di
immagine, simboli percettivi
2. Circolarità tra percezione,
azione, cognizione
Teorie cognitiviste tradizionali: Separazione percezione
– azione – cognizione;
Percezione e azione periferiche rispetto alla “polpa”,
la cognizione
Relazione lineare tra percezione e azione
Percezione indipendente dal tipo di risposta motoria
(oculomotoria, manuale etc.)
azione
cognizione
29
percezione
2. Circolarità tra percezione,
azione, cognizione
Circolarita’ percezione-azione-cognizione: la percezione
differisce a seconda dell’azione che si intende
compiere.
La conoscenza si fonda ed è orientata all’azione
“Knowledge is for acting”. (M. Wilson, 2002)
percezione
30
azione
2. Circolarità tra percezione,
azione, cognizione: questioni
aperte
azioni codificate esclusivamente in termini distali,
ovvero degli scopi e degli stati finali (v. Hommel,
2001)
o anche (e in che misura) in termini prossimali,
ovvero dei “mezzi” con cui compiamo le azioni –
per esempio con che effettore (mano, piede etc. )?
es. spostare la palla: conta il fatto che lo
facciamo con la mano o con il piede?
31
3. Tra cognizione “embodied” e
“grounded”
Embodied cognition: riferimento solo agli STATI
CORPOREI?
2 correnti, una più radicale e action-based, l’altra meno
meno radicale. Larry Barsalou (2008): “Grounded
cognition” reflects the assumption that cognition is
typically grounded in multiple ways, including
simulations, situated action, and, on occasion, bodily
states.” la cognizione si fonda sul corpo e non solo.
più radicale. teorie derivate dalle scoperte dei
neuroni mirror e tutto (o buona parte) il filone
dell’EC in ambito robotico (es. Nolfi e Floreano
32
2000).
4. Tra cognizione embodied e
situata
cognizione non solo embodied ma situata
i processi mentali hanno luogo e si svolgono nel
tempo, quindi debbono essere sufficientemente
flessibili da adattarsi al contesto e allo stato di
cose attuale
corpo come importante, ma non unica, forma di
situatedness, che ci vincola e al contempo di offre
possibilità
33
5. rappresentazione
Rappresentazione in senso classico: micromodello del mondo che avremmo “nella
testa” dato da simboli con formato
proposizionale
Critica: necessario aggiornarla di continuo:
online, non offline (Clark, 1999; Thelen &
Smith, 1994)
Problema: come adattare il concetto di
rappresentazione al carattere embodied,
situato, dinamico della cognizione?
34
5. rappresentazione:
problemi aperti
Posizioni diverse:
a. Prinz e Barsalou (2000): in favore della
embodied representation. L’esistenza della
rappresentazione serve per il successo
adattivo degli esseri viventi.
b. Eliminativisti: rappresentazione non
necessaria. V. adattamento organismi / nicchia
ecologica in cui si trovano a vivere. Es. Nolfi.
c. Neuroscienze: rappresentazione =
rappresentazione neurale. Problema posto con
meno urgenza.
35
6. simulazione
Simulare significa che vengono reclutati gli stessi
sistemi di percezione e azione coinvolti
durante la percezione e l’interazione con
oggetti, significa “recupero off-line delle reti
neurali coinvolte in operazioni specifiche come
percepire o agire” (Jeannerod, 2006)
36
Oggetti e azioni con gli oggetti: neuroni canonici e mirror
6. simulazione
SIMULATION IS NOT DOING:
si tratta di un’attivazione più debole;
comporta in contemporanea l’attivazione di un
meccanismo per “bloccare” l’output motorio;
dato che muscoli e arti non si muovono, la
simulazione manca del feedback sensoriale che si ha
durante l’esecuzione di compiti motori.
-
Base neurale: neuroni canonici e neuroni mirror
37
6. simulazione
“Calciare la palla”
38
7. innatismo, modularismo
Cognitivismo: Innatismo
Alcuni contenuti sono innati. Moduli specifici per date funzioni e
dati contenuti.
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 EC: tra innatismo ed empirismo (ma
la simulazione può essere innata).
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.
39
Evidenze: plasticita’ cerebrale
Cognizione situata e distribuita,
mente estesa: alcuni principi
Hutchins, 1995, Cognition in the wild:
|
I nostri processi cognitivi si estendono
all’esterno della nostra mente
|
Il nostro uso dello spazio e degli
strumenti/utensili funge da complemento
per la nostra capacità mentale
|
Analisi degli artefatti e dello spazio per
vedere come supportano le attività
cognitive umane
40
Cognizione situata e
distribuita: natural born
cyborgs?
|
|
NATURAL BORN CYBORGS?
Andy Clark
My body is an electronic virgin. I incorporate no silicon chips, no retinal
or cochlear implants, no pacemaker. I don't even wear glasses (though
I do wear clothes). But I am slowly becoming more and more a Cyborg.
So are you. Pretty soon, and still without the need for wires, surgery or
bodily alterations, we shall be kin to the Terminator, to Eve 8, to
Cable...just fill in your favorite fictional Cyborg. Perhaps we already are.
For we shall be Cyborgs not in the merely superficial sense of
combining flesh and wires, but in the more profound sense of being
human-technology symbionts: thinking and reasoning systems whose
minds and selves are spread across biological brain and non-biological
circuitry.
41
|
Abilità umana di usare tecnologie e strumenti che espandono la mente.
Cognizione distribuita. Scervello/corpo/ambiente-R
STIMOLI
Hutchins, 1995, "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
42
Cannot be unaffected by it"
RISPOSTE
Mente estesa
La psicologia del XXI secolo:
approcci interdisciplinari
|
Neuroscienza cognitiva: studio di come il
cervello realizza le attività mentali. Compiti cognitivi,
tecniche di neuroimaging. Neuroscienza affettiva e
neuroscienza sociocognitiva.
|
Psicologia evoluzionistica: studio della base
genetica dei processi psicologici, che in passato hanno
aumentato le nostre possibilità di sopravvivenza e
riproduzione. Es. obesità: favoriti gli organismi tendenti
a sovra-alimentarsi?
|
Psicologia culturale: studio di come la cultura di
appartenenza influenza rappresentazioni e processi
psicologici degli individui che ne fanno parte.
43
Modi per studiare il
comportamento oggi
1. Approccio ecologico: metodi osservativi
Osservazione diretta: osservazione naturalistica del
comportamento. Es. primati nel loro ambiente.
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
Inchiesta: es. per conoscere opinioni politiche etc.
Rappresentatività del campione cruciale.
Limiti:
Limiti effetti di desiderabilità sociale, non
44
corrispondenza
tra quanto si afferma e il proprio
comportamento.
Modi per studiare il
comportamento oggi
2. Approccio computazionale: simulazioni al
computer
Metodo simulativo: creazione di simulazioni del
comportamento
Per capire un fenomeno dobbiamo essere in grado di
riprodurlo (simulazioni con il computer, robotica)
Vantaggio: controllo totale delle variabili di interesse
limiti:
•
•
•
•
incerta la generalizzazione alla vita quotidiana,
a volte assunzione di meccanismi non
empiricamente testati nella vita quotidiana,
limiti legati alle potenzialità di hardware e software,
45
possibilità
che le simulazioni non riflettano le
modalità di pensiero del cervello umano
Modi per studiare il
comportamento oggi
3. Approccio psicobiologico
Studio del cervello umano e di animali, studi su
pazienti (lesioni cerebrali), metodi di
visualizzazione dell’attività cerebrale
Per capire un fenomeno / un comportamento
dobbiamo essere in grado di coglierne le basi
neurofisiologiche.
limiti:
•
•
•
•
Difficoltà di accesso ai pazienti (es. lesioni),
Costo delle strumentazioni,
Campioni piccoli, difficile generalizzare,
Difficile generalizzare dai pazienti ai “normali”
46
Modi per studiare il
comportamento oggi
4. Approccio di laboratorio – Metodo
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’
47
Modi per studiare il
comportamento
5. Altri metodi
Studio di casi singoli: utile in certi ambiti (sviluppo,
neuropsicologia), elevata validità ecologica e analisi
dettagliate
limiti:
limiti
piccole dimensioni dei campioni, incerta la generalizzabilità
ad altri
Protocolli introspettivi, diari etc.: utile per accedere a
informazioni soggettive altrimenti non disponibili
limiti:
limiti
possibili discrepanze tra quanto si riporta e i processi reali,
impossibilità di riportare processi non consapevoli
|
Possibile
48 (auspicabile) l’integrazione di piu’ metodi
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
49
Fase 3: conferma o rifiuto empirici dell’ipotesi.
Validazione o disconferma della teoria.
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 con disegni multivariati, che comportano
la manipolazione di piu’ variabili
Esempi
di misurazione di variabili: es. Scale di valutazione,
50
tempi di reazione (TR).
Il metodo sperimentale:
il disegno sperimentale
|
Disegno entro i soggetti (within):
Es. Compito di valutazione di verbi
Partecipanti: un gruppo di studenti universitari
Materiale: verbi concreti (es. premere, afferrare) o astratti (es.
pensare)
Variabile indipendente: tipo di prime (mano, oggetto, mano che
interagisce con un oggetto) - Catchtrial
Variabile dipendente: errori e tempi di reazione (TR)
51
+
52
53
PREMERE
Verbo concreto: risposta con la mano destra:
Corretto!!!
54
Pensare
Premere
Il verbo che segue l’immagine è astratto o concreto?
Premere
Concreto: premi il tasto xx
Spruzzare
con la mano
destra
55
Astratto: premi il tasto xx
con la mano sinistra
Zotti, Oggianu e Borghi, sottoposto
Il metodo sperimentale:
disegno entro I soggetti
afferrare
1200
RTs (ms)
1100
1000
900
800
700
600
interaction
hand
object
Condition
Rilievo dell’obiettivo più che dello specifico programma motorio.
56
Disegno
sperimentale: entro i soggetti (within subjects)
Il metodo sperimentale:
disegno tra i soggetti
Zimbardo et al., 1971: Stanford prison experiment - come fa la
gente buona a diventare cattiva - assegnazione casuale del ruolo
di prigioniero o guardia in una prigione simulata
57 sperimentale between subjects, tra i soggetti
Disegno
Il metodo sperimentale:
disegno tra i soggetti
2 condizioni: nero, bianco
58
Il metodo sperimentale:
disegno misto
2 gruppi di soggetti:
Esperienze di esclusione sociale (es. non partecipazione ad
un gioco a palla) o controllo – tra i soggetti
Bevande calde e fredde – entro i soggetti
Disegno sperimentale misto: 2 x 2
L’esperienza di esclusione sociale porta a preferire le
bevande calde.(es. caffè, zuppa), nessun effetto sulle
bevande di
59 controllo.
Zhong & Leonardelli, in stampa
Che disegno sperimentale?
Agli studenti viene detto che si tratta di alieni, metà degli studenti
ricevono etichette per distinguere gli oggetti a destra e a sinistra e
metà 60
no. Risultato: il linguaggio aiuta a differenziare.
Che disegno sperimentale?
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
61
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.
62
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
63
Il metodo sperimentale: esercizi
Inventa un esperimento individuando:
Ipotesi
Variabili da manipolare (indipendenti e dipendenti)
Disegno sperimentale
Campione
Materiale
Procedura
64
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
65
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
66
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
67
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
68
La corteccia:
Lobi e scissure
•Lobi (delimitati
da solchi maggiori)
•Scissure
•Giri (rilievi tra i
solchi)
69 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)
70
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’
71
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
72
Tecniche di brain imaging:
fMRI
Aree di visione e udito
73
TMS / stimolazione
magnetica transcraniale
Bobina di stimolazione
posta sulla superficie della
testa
74
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
75
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)
76
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.
77
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.
78
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
79
Vita Artificiale:
l’importanza del corpo
•
Ambiente
CORPO
CORPO
Ambiente
80
OUTPUT
RESTO
DEL
CORPO
81
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)
82
OUTPUT
RESTO
DEL
CORPO
GENOTIPO
83
INPUT
OUTPUT
RESTO
DEL
CORPO
GENOTIPO
INPUT
AMBIENTE ESTERNO
84
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
85
Il setting simulativo
|
L’organismo e gli oggetti
Borghi, Di Ferdinando e Parisi, 2005
86
La rete neurale
Evoluzione: tramite algoritmo genetico
87
Simulazione di base
Compito – raggiungere il manico dell’oggetto – come nella vita reale
Media delle risposte corrette dell’individuo migliore
88
e della popolazione – 10 repliche
Simulazione 1
Compito 1:
raggiungere
il manico
dell’oggetto
con la mano
|
89
Replica
dell’esperimento di T&E (‘98)
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
90
3500
4000
4500
5000
