Azione e percezione - laral
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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 2 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
