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PsicologiaAnno Accademico 2006-2007

Anna Borghi

annamaria.borghi@unibo.it

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: annamaria.borghi@unibo.it

Sito web: http://laral.istc.cnr.it/borghi

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I testi1) 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

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.InD. Pecher & R.A. Zwaan (Eds). GroundingCognition: The role of perception and action in memory, language, and thinking. Cambridge: Cambrige University Press.

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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 paradigmisperimentali 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

Importante: Per sostenere l’esame è necessariopartecipare ad un esperimento in laboratorio.

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Cosa faremo durante la prima settimana

L’oggetto del corsoCenni di storia della psicologia: le principali scuoleConfronto tra prospettive attuali in psicologia: cognitivismo e connessionismo

Confronto tra modi per studiare il comportamento: metodo osservativo, sperimentale, computazionaleIl metodo sperimentale

Le basi biologiche della psicologia: cenniReti neurali e connessionismo

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Che cos’e’ la psicologiae che cosa studia

Una definizione: “studio scientifico del comportamento e dei processimentali”.

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 personeAttenzione: fare piu’ cose contemporaneamente, concentrarciMemoria: ricordarci certe informazioni per breve o lungo tempoImmaginazione: immaginare persone e situazioni sconosciutePensiero: ragionare, risolvere problemi, prendere decisioniLinguaggio: comprendere il linguaggio, parlare, comunicareConoscenza: organizzare le conoscenze e utilizzarle per agireEmozioni: provare rabbia, felicita’ e altre emozioni

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Le principali scuole dipsicologia1879: primo laboratorio di psicologia a Lipsia - Wundt. Impostazione

sperimentale. Introspezione.

Comportamentismo - Scuola dominante negli USA e in Russia, anni ‘10-anni ’50 (1913-1957) - Tra i principali autori: Watson, Skinner, TolmanLa 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).

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Metafore per studiare la mente

Vantaggio delle metafore: aiutano a spiegare. Ma sono spesso imprecise.

Platone, tavoletta di cera su cui scrivere. Locke, mentecome 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 metaforadella mente

Connessionismo – Cervello come metafora della mente

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Il Comportamentismo: i principi

“Psychology as the behaviorist views it is a purely objective experimentalbranch of natural science. Its theoretical goal is the prediction and control of behavior.

Introspection forms no essential part of its methods, nor is the scientificvalue of its data dependent upon the readiness with which they lendthemselves 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.”((WatsonWatson, 1913. La psicologia come la vede il , 1913. La psicologia come la vede il comportamentistacomportamentista))

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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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STIMOLI RISPOSTE

Il comportamentismo –Stimolo-Risposta

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Il Comportamentismo: concezione della mente, metodo, temi

Concezione della menteConcezione della menteMente = scatola nera – antimentalismo, comportamento spiegabile in base a catene di stimolo-risposta – S-REsempio: Watson: pensiero = linguaggio subvocalizzatoEsempio: linguaggio per Skinner e per Chomsky.

MetodoMetodoEsigenze epistemologiche: oggettività, osservabilità, quantificazioneUso del metodo sperimentale. Rifiuto di introspezione e colloquio clinicoPsicologia 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 studioPrincipali temi di studioInteresse 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 menteConcezione della menteMentalismo: mente tra stimolo e rispostaIndividuo come elaboratore di informazioneMente (= software) indipendente dall’hardware (= cervello, corpo)Traduzione dei processi esterni in simboli: rappresentazioneDiagrammi di flusso che descrivono il percorso dell’informazione -

elaborazione sequenziale, a stadi

MetodoMetodoUso del metodo sperimentale, esperimenti di laboratorioCronometria mentale: tempo di elaborazione

PrincipaliPrincipali temitemi didi studiostudioProcessi cognitivi: percezione pensiero memoria linguaggioMeno interesse per l’apprendimento: innatismo

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Il cognitivismo: la critica all’HIP

1976, Ulric Neisser: CognitionCognition and and realityreality, “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 oltrei confini del laboratorio... Non viene ancora fornita alcuna spiegazione di come gli uominiagiscono 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 caratteristichedella 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 comprenderel’attivita’ cognitiva che si manifesta nell’ambiente ordinario e nel contesto di attivita’concrete. ... In secondo luogo, sara’ necessario dedicare maggiore attenzione ai particolaridel mondo reale in cui vivono coloro che percepiscono e coloro che pensano, e alla delicatastruttura di informazioni resa loro disponibile da quello stesso mondo. .. In terzo luogo, la psicologia deve tener conto della sofisticazione e della complessita’ delle abilita’ cognitiveche gli uomini sono realmente capaci di acquisire, e del fatto che tali abilita’ subiscono unosviluppo sistematico...Infine, gli psicologi cognitivisti devono esaminare le implicazioni del loro lavoro relativamente a problemi piu’ fondamentali: la natura umana e’ troppo importanteper 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 (HIP (HumanHumanInformationInformation Processing)Processing)

perplessità analogia uomo-calcolatorerifiuto dei micro-modelliinfluenza della psicologia ecologica di GibsonNeisser: critica alla psicologia di laboratorioViene mantenuta la nozione di elaborazione dell’informazioneCambia la nozione di informazioneinformazione - 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 dellamente che come strumento per simulare i processi mentali(centralita’ dell’intelligenza artificiale)Studio dei processi cognitivi senza considerare fattori individuali, sociali e culturaliOggetto 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 Processingrappresentazione sub-simbolica: definizione esclusivamente quantitativa dei fenomeni; rilevanza delle simulazioni al computer.

Connessionismo classico: es. PDPVita Artificiale (ecologismo, interesse per la cultura e per i fenomeni collettivi).

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La cognizione “embodied”(incarnata)

Esther Thelen (2001):To say that cognition is embodied means that it arises from bodilyinteractions with the world. From this point of view, cognition dependson the kinds of experiences that come from having a body withparticular perceptual and motor capacities that are inseparably linkedand that together form the matrix within which memory, emotion, language, and all other aspects of life are meshed. The contemporarynotion of embodied cognition stands in contrast to the prevailingcognitivist stance which sees the mind as a device to manipulatesymbols and is thus concerned with the formal rules and processes bywhich the symbols appropriately represent the world (xx).

Centralità dell’azione per la conoscenza: “Knowing is for acting”(Wilson)

Cognizione fondata sui processi sensomotori

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La cognizione “embodied”(incarnata): alcuni principi

Centralità dell’azione per la conoscenza: “Knowing is foracting” (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 fisico-matematiche – parallelismo -es. cervello.

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Cognitivismo e cognizione“embodied” a confronto

Cognitivismo: computer metafora della menteVisione embodied: ambiente e corpo – è l’azione a vincolare i processi cognitivi.

Cognitivismo: si comprende la cognizione concentrandosi sui processi interni degli organismiVisione embodied: si comprende la cognizione studiando le interrelazioni tra mente, corpo e ambiente

Cognitivismo: primato della computazioneVisione embodied: primato dell’azione diretta a scopi

Cognitivismo: rappresentazione di natura simbolicaVisione 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 èimplementata. 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:

cervello: es. il fatto che si formino dei circuiti neurali abbastanza stabili nel tempo fa sì che abbiamo una memoria. corpo: es. visione: diverse specie animali vedono il mondo con coloridiversi 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 da un certo grado di complessità cerebrale.

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STIMOLI RISPOSTE

Cognitivismo. S-software-R

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STIMOLI RISPOSTE

Connessionismo. S-cervello-R

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STIMOLI RISPOSTE

Cognizione incarnata(embodied). S-cervello/corpo-R

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STIMOLI RISPOSTE

Cognizione distribuita. S-cervello/corpo/ambiente-R

Mente estesa

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Cognizione situata e distribuita

Hutchins, 1995, Cognitionin the wild:"the emphasis on finding and describing'knowledge structures'that are somewhere'inside' the individualencourages us tooverlook the fact thathuman cognition isalways situated in a complex socioculturalworld and cannot beunaffected by it"

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Rappresentazione simbolicavs. 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?

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Rappresentazione simbolicavs. sub-simbolica

Connessionismo: La mente non opera in modo sequenziale e simbolico ma in modo parallelo e sub-simbolico (attivazione dimicrocaratteristiche).

Es. L’acqua e’ liquida, ma le singole molecoleche 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 innatismoed empirismo

Cognitivismo: Innatismo Alcuni contenuti sono innati. Moduli specifici per date funzioni e dati

contenuti. EvidenzeEvidenze: 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 empirismoRifiuto dell’idea empirista della mente come “tabula rasa”Ma ruolo centrale dell’apprendimento: innatismo di meccanismi, NON di

contenutiConoscenza = patterns specifici di connessioni sinaptiche nel cervello.

Nessuna forma di conoscenza di livello superiore è innata. EvidenzeEvidenze: plasticita’ cerebrale

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Separazione vs. circolaritàpercezione-cognizione- azione

Teorie tradizionali: Separazione percezione – azione – cognizione; Assunto: la percezione avviene nello stesso modo indipendentementedal tipo di risposta

Ma: non e’ una visione adattiva – Teoria embodied – Circolarita’percezione-azione-cognizione.

percezionepercezione azioneazione

azione

cognizione

percezione

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Modi per studiare ilcomportamento oggi

Approccio ecologico

Metodi osservativi: osservazione naturalistica del comportamento

Per capire la cognizione va compreso l’ambiente e vanno studiati i comportamenti naturali

limitilimiti: 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 diriprodurlo (simulazioni con il computer, robotica)

limitilimiti: incerta la generalizzazione alla vita quotidiana, a volte assunzione di meccanismi non empiricamente testati nella vita quotidiana, limiti legati a hardware e software

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Modi per studiare ilcomportamento 2

Approccio di laboratorio /sperimentale :

Esperimenti controllati, Metodo sperimentalePer capire un fenomeno dobbiamo studiarlo in condizioni controllate (spesso, ma non necessariamente, in laboratorio) in modo da isolarne le variabili rilevantilimitilimiti: 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

Possibile (auspicabile) l’integrazione di piu’ metodi

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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 dovremmoottenere i seguenti risultati.” es. Metodo di apprendimento.

Fase 2: realizzazione di un esperimento: si manipolano dellevariabili e si compiono misurazioni per scoprire relazioni travariabili

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’ statamisurata.

2 tipi di variabili:Variabili dipendenti = misura del comportamento del

soggetto, le risposte dei soggettiVariabili indipendenti (o fattori) = causa delle

modificazioni degli stimoli e risposte. Manipolate daglisperimentatori. Ogni variabile indipendente ha piu’livelli.

Spesso esperimenti multivariati, che comportano la manipolazione di piu’ variabili

Esempi di misurazione di variabili: es. Scale divalutazione, tempi di reazione (TR).

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Il metodo sperimentale: il disegno sperimentale

Disegno entro i soggetti (within): Es. Compito di categorizzazione: vivente / non viventePartecipanti: un gruppo di studenti universitariMateriale: 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 favolaPartecipanti: 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 ripetutecorrettamente: migliore apprendimento se manipolazione di oggetti?

Disegno misto (mixed):Falsificazione dell’ipotesi nulla: c’e’ differenza tra le condizioni?

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+

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Non vivente: risposta con la mano destra

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Non vivente: risposta con la mano destra

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Vivente: risposta con la mano sinistra

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Vivente: risposta con la mano sinistra

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Il metodo sperimentale: un esercizio

PescePesce SpinarelloSpinarello: circoscrive un territorio e attacca gli altri maschi durantel’accoppiamento. Gelosia? TinbergenTinbergen, esperimento in laboratorio. Risultati: attacca i modelli anche meno realistici purche’ con la pancia rossa. I cambiamenti ghiandolari nel maschio fanno diventare rossa la pancia.

Qualivariabili?

Qualedisegnosperimentale?

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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 loroeffetti 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

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Basi biologiche: il sistema nervoso

Sistema nervoso:Centrale

Tutti i neuroni che si trovano nelCervello eMidollo 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

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Il neuroneOgni neurone deve:

+ ricevere informazioni (input) dall’ambiente o da altri neuroni

+ integrare le informazioniricevute e produrre una rispostaadeguata

+ condurre il segnale al terminale di uscita

+ trasmettere il segnale ad altrecellule nervose, ghiandole o muscoli

+ coordinare le proprie attivita’metaboliche, mantenendol’integrita’ della cellula

Neurone = unitaunita’’ anatomicaanatomica e e funzionalefunzionaledel sistema nervoso. Trasmette impulsinervosi ad altri neuroni, ghiandole, muscoli

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Il neurone

Unita` riceventeCorpo cellulareDendritiRecettori

Unita` di trasmissioneAssoneTerminazionipresinapticheNeurotrasmettitori

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Il neuroneDendritiDendriti = specializzati nel rispondere a segnaliprovenienti da altri neuroni – nel cervello rispondono aineurotrasmettitori chimici liberati da altri neuroni –unita’ ricevente

SomaSoma (corpo cellulare) = i segnali dai dendriticonfluiscono lungo il corpo del neurone che liinterpreta e decide se produrre un potenziale d’azione, segnale elettrico di output – unita’ ricevente

AssoneAssone = trasporta i segnali elettrici generati dalcorpo cellulare verso le estremita’ del neurone –unita’di trasmissione

SinapsiSinapsi = piccola fessura che separa i neuroni

TerminazioneTerminazione presinapticapresinaptica = contieneneurotrasmettitori liberati in risposta a potenzialid’azione che percorrono l’assone –u. di trasmissione

TerminazioneTerminazione postsinapticapostsinaptica = contiene recettori per i neurotrasmettitori – unita’ di ricezione

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Il neurone:la trasmissione nervosa

Per capire la trasmissionenervosa si consideri la differenzadifferenza didi potenzialepotenziale trainterno ed esterno dellacellula.

Somma algebrica di tutte le attivita’ sinaptiche(PPSEccitatorie e PPSInibitorie) determina se l’effetto finale sara’ eccitatorioo inibitorio

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Il neurone:la trasmissione nervosa

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Sistema Nervoso Centrale(SNC)

ProencefaloEmisferi cerebraliTalamo e Ipotalamo(Diencefalo)

MesencefaloRomboencefalo

BulboPonteCervelletto

Midollo spinale

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La corteccia:Lobi e scissure

•Lobi (delimitatida solchi maggiori)•Scissure•Giri (rilievi tra i solchi)

CortecciaCorteccia: strato esterno del telencefalo (emisferi cerebrali), composta damateria grigia

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La corteccia: le aree corticali

Area visiva primaria

Area motoria primaria

Area somatosensorialeprimaria (tatto)

Area uditiva primariaAree associative

(frontali, posteriori)

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Tecniche di brain imaging: PET (Tomografia a Emissione di Positroni)

Aree attivate del cervello: brucianopiu’ energia (ossigeno e glucosio)

PET (Positron EmissionTopography)= immagine funzionale del cervello

Uno scanner rileva il materialeradioattivo iniettato (ossigeno, carbonio etc.) Questo materialetende ad andare nelle aree chene fanno uso.

Vantaggi: immagine dell’attivita’cerebrale

Svantaggi: costi, invasivita’

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Tecniche di brain imaging: fMRI – risonanza magneticafunzionale

Aree attivate del cervello: bruciano piùenergia (ossigeno e glucosio)

fMRI (Functional Magnetic ResonanceImaging)= 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 pazienticlaustrofobici, a persone con meccanismi metallici (peace-maker), immobilita’ necessaria

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Tecniche di brain imaging: fMRI

Aree di visione e udito

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TMS / stimolazionemagnetica transcraniale

Tecnica nuova, non invasivaProduzione di un campo magnetico che

produce attivita’ elettrica nel cervello.Con questa corrente elettrica eccita le

cellule nervose.Interruzione per pochi millisecondi dell-

attivita- cerebrale. Interferenza.

Vantaggio della TMS: produce lesionivirtuali e ne verifica gli effetticomportamentali: es. Soppressionedella percezione tattile: quali effettisulla comprensione del linguaggio?

Bobina di stimolazioneposta sulla superficie dellatesta

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Il connessionismo: le reti neurali

Rete neurale: modello del sistema nervoso –Struttura dinamica capace di apprendere e

autoregolarsi.

Esempio: rete feedforward

60 INPUT

OUTPUT

Unità -> neuroni (cellule nervose)Connessioni -> sinapsiPeso = valore numerico che caratterizza ogni connessione –> numero di siti sinaptici attraverso cui un neurone influenza gli altriPesi positivi o negativi -> Connessioni eccitatorie o inibitorieStato 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)

La risposta dipende dai pesi sulle connessioni

Reti neurali:un esempio

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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.

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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.

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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

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Vita Artificiale: l’importanza del corpo

•Ambiente

CORPO

CORPO

Ambiente

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OUTPUT

INPUT

RESTO

DEL

CORPO

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Vita Artificiale: l’algoritmo geneticoAlgoritmo 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 bidimensionaleinput: posizione del cibo (recettori sensoriali:

informazione sull’ambiente esterno)output: movimento (neuroni motori)

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OUTPUT

INPUT

RESTO

DEL

CORPO

GENOTIPO

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RESTO

DEL

CORPO

GENOTIPO

AMBIENTE ESTERNO

INPUT

OUTPUT

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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 deciderese 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

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Il setting simulativo

L’organismo e gli oggetti

Borghi, Di Ferdinando e Parisi, 2005

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La rete neurale

Evoluzione: tramite algoritmo genetico

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Simulazione di base

Compito – raggiungere il manico dell’oggetto – come nella vita reale

Media delle risposte corrette dell’individuo miglioree della popolazione – 10 repliche

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Simulazione 1

Replica dell’esperimento di T&E (‘98)

Compito 1:raggiungereil manicodell’oggettocon la mano

Compito 2: premere un diversopulsante per indicare se l’oggetto e’ diritto o rovesciato

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Risultati

0

1

2

3

4

5

500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000

Generations

Cor

rect

Ans

wer

s

Best-Compatible Average-CompatibleBest-Incompatible Average-Incompatible

Test ogni500 generazioni