Neuroscienze cognitive. L'essenziale

Bradley R. Postle, Nicola Bruno, Giovanna Zoccoli, Andrea Sgoifo

• Editore: Edra
• Anno: 2016
• eBook ISBN:
  9788821440915
• Argomento: Psicologia
• Categoria: Neuroscienza e neuropsicologia cognitiva

"Neuroscienze cognitive. L'essenziale" introduce il lettore all'esplorazione scientifica della mente e del cervello approfondendo i meccanismi neurofisiologici sottostanti alle principali funzioni cognitive. Nonostante l'importanza che le neuroscienze cognitive attribuiscono alle basi biologiche dei fenomeni mentali, l'approccio utilizzato dall'autore non è la semplice descrizione dello stato dell'arte sull'argomento ma un percorso culturale finalizzato a rispondere alle perduranti domande su come l'esperienza, il pensiero e il comportamento nascono dalle attività cerebrali. Lo studente partecipa quindi attivamente al processo della scoperta scientifica. Il volume guida gli studenti e i dottorandi attraverso i temi e i principi fondamentali della disciplina in modo sintetico, organizzato e avvincente. Il testo è diviso in quattro sezioni: la prima, introduttiva, dedicata alla biologia del pensiero; la seconda focalizzata su sensazione, percezione, attenzione, e azione; la terza incentrata sulla rappresentazione mentale; la quarta che descrive le facoltà cognitive superiori.

SEZIONE II

SENSAZIONE, PERCEZIONE, ATTENZIONE E AZIONE

INTRODUZIONE ALLA SEZIONE II

SENSAZIONE, PERCEZIONE, ATTENZIONE E AZIONE

Nella parte finale del Capitolo 1 abbiamo discusso del fatto che il cervello conferisce l’abilità di rilevare dei cambiamenti nell’ambiente e di eseguire delle azioni sulla base di queste informazioni. I capitoli di questa sezione approfondiranno la complessa organizzazione che sta alla base di tale semplice premessa. Come preambolo, consideriamo brevemente le quattro parole nel titolo della sezione, i concetti che esse racchiudono e come queste classi di funzione si relazionano l’una con l’altra.

Se pensiamo che le funzioni del cervello si trovino lungo un continuum di rilevazione-azione, sensazione è il termine dato ai processi neurali che corrispondono più da vicino al concetto di rilevazione. Appartiene a questa categoria la traduzione di informazioni dall’ambiente in un segnale neurale che include una rappresentazione delle proprietà fisiche dell’informazione ambientale (es. la luminosità per la visione, la rumorosità e il tono per l’udito, la forza e la consistenza per il tatto e la concentrazione per l’olfatto). Il termine percezione si riferisce all’identificazione delle caratteristiche di ciò che viene avvertito sensorialmente e, spesso, al suo riconoscimento (es. Sto guardando un gatto domestico o un procione? La voce al telefono è quella di mia moglie o di mia figlia? La lama di questo pattino da ghiaccio è sufficientemente affilata se passo il dito lungo di essa? Questo latte odora come se fosse diventato acido o posso berlo?) Il termine attenzione può riferirsi a tante cose, ma nel contesto presente si intende come noi stabiliamo mentalmente le priorità della percezione (e le azioni relative) di uno solo o di alcuni della moltitudine di stimoli che tipicamente si confondono nel nostro ambiente.

Nel Capitolo 2, la sincronia oscillatoria è stata introdotta come un meccanismo attraverso il quale la nostra attenzione si focalizza su un orso che si avvicina piuttosto che sulla luce del sole o su un uccello. Il termine azione può riferirsi agli atti isolati di controllo motorio (es. allungarsi per afferrare il mouse di un computer mentre si sta navigando sul Web, o girare la testa per vedere chi sta entrando nella stanza), ma anche agli obiettivi e alle intenzioni che possono essere astratte da movimenti isolati, come preparare la cena o finire i compiti.

La definizione di sensazione ha sollevato un concetto che sarà di importanza centrale per tutti i capitoli di questa sezione, ovvero l’idea di tradurre le informazioni in segnali neurali che il sistema nervoso può comprendere e manipolare. Questo è fondamentale, perché quando si osserva un gatto, per esempio, non è che i fotoni che si riflettono da questo animale viaggiano nel cervello per essere proiettati su uno “schermo neurale”. Nemmeno che, quando il pane cuoce nel forno, le molecole di impasto caldo entrano nel cervello attraverso il naso. Piuttosto, il sistema nervoso elabora le informazioni riguardanti il gatto osservato e il pane annusato attraverso quello che noi chiamiamo codice neurale. Un codice è un sistema per rappresentare delle informazioni in un format che è diverso dalle proprietà fisiche di quello che viene rappresentato. La lingua italiana è un codice attraverso il quale, per esempio, questo autore può trasmettere al lettore l’idea di un gatto senza dover lasciar cadere un felino peloso e addomesticato sul suo grembo. In maniera analoga, il sistema nervoso usa un codice formato da potenziali d’azione e neurotrasmettitori per trasmettere informazioni relative al tipo di luce o all’intensità e alla qualità di un odore. Usa questo stesso codice per innescare l’azione del dito sul tasto del mouse del computer, e la velocità e il modo (velocemente e con allarme, o lentamente e con indifferenza) con cui si gira la testa verso la porta. Ci sono molte cose riguardo al codice neurale che ancora non comprendiamo e scoprire le regole che lo governano è un importante obiettivo delle neuroscienze cognitive. (Per analogia, senza la conoscenza delle regole che governano la lingua italiana, non saremmo in grado di capire la differenza tra le frasi “Il cane morde l’uomo” e “L’uomo morde il cane”.) A monte della “traduzione di informazioni in un codice neurale” si trova la parte di traduzione, ovvero, la trasduzione di energia fisica nel codice neurale. Per la visione, considereremo come la retina trasduce la luce di diverse lunghezze d’onda; per l’udito, come la coclea trasduce le fluttuazioni nella pressione dell’aria; per la sensazione somatica, come i recettori della pelle trasducono forze meccaniche diverse, agenti chimici e temperature che il corpo incontra.

Questa sezione presenta gli argomenti sensazione, percezione, attenzione e azione in questo ordine per un motivo di convenienza organizzativa. Comunque, un fatto importante da tenere a mente mentre si legge questi capitoli è che sarebbe oltremodo semplicistico, fino al punto di diventare inaccurato, pensare all’elaborazione di informazioni neurali come se stessimo procedendo rigorosamente lungo una serie di passaggi che vanno dalla sensazione alla percezione, alla selezione attenzionale, all’azione. Abbiamo visto nel Capitolo 2 che la corteccia è organizzata per il trasporto di segnali di feedback e di feedforward e nel Capitolo 3 inizieremo a vedere alcune conseguenze di questa organizzazione. Un punto correlato è che sarebbe ugualmente inaccurato pensare al cervello come se fosse “seduto passivamente” fino a quando uno stimolo arriva ad “attivarlo”, per metterlo in moto. Invece, vedremo che un modello migliore sarebbe quello di pensare che il cervello sia in uno stato di costante “agitazione”, di rappresentazione attiva del mondo, e che la sensazione di uno stimolo presentato recentemente corrisponda a una “spintarella” a questo sistema già attivo verso uno stato di attività diverso. Questo per dire che il cervello è un sistema dinamico e che durante lo stato di veglia non è mai veramente “a riposo”. Sollevo questi punti ora in parte perché, nonostante ci creda io stesso, spesso mi ritrovo a scivolare in un modo più diretto, intuitivamente accattivante, di ragionare sulla funzione del cervello. Secondo questo approccio intuitivo, uno stimolo appena verificatosi evoca un’attività in un cervello precedentemente quiescente e questo evento scatena la cascata che porta dalla sensazione all’azione che è stata anticipata in questa premessa. Sollevo questi punti anche per essere esplicito riguardo al fatto che questa prospettiva di “attivazione a feedforward”, in virtù della sua attrattiva intuitiva, offre un modo più lineare di introdurre molti aspetti della funzione cerebrale. Questo è evidente in gran parte della terminologia che usiamo per descrivere il cervello e le sue funzioni, nelle figure che compaiono in molti libri di testo e, infatti, nell’ordine dei capitoli in volumi come questo. Quello che possiamo osservare in questa sezione, comunque, è che questa visione di attivazione a feedforward della funzione cerebrale può limitare la nostra abilità di apprezzare tutte le sue sfumature. Per fornire solo un esempio, quello che un soggetto percepisce può essere spesso influenzato, se non determinato, dal suo piano d’azione.

Ma ora basta premesse: iniziamo!

CAPITOLO 3

SENSAZIONE E PERCEZIONE DEI SEGNALI VISIVI

TEMI CHIAVE

• La rappresentazione cerebrale del mondo visivo è dettata dall’ottica dell’occhio e, in particolare, da dove la luce proveniente dalla scena visiva cade sulla retina.

• La topografia della retina è rispecchiata nell’organizzazione retinotopica della corteccia visiva primaria.

• La rappresentazione retinica sproporzionata della visione centrale (cioè, foveale) si traduce in un suo ingrandimento in termini di area superficiale di V1.

• Un principio fondamentale per capire le proprietà di risposta dei fotorecettori retinici, delle cellule gangliari retiniche, dei neuroni del nucleo genicolato laterale (Lateral Geniculate Nucleus, LGN) del talamo e dei neuroni della corteccia visiva primaria (area V1) è quello del campo recettivo.

• Neuroni individuali di V1 assemblano input da neuroni multipli del LGN per costruire specifiche caratteristiche alle quali rispondono in maniera preferenziale, agendo in questo modo come dei rilevatori di caratteristiche.

• Almeno cinque classi di caratteristiche emergono a livello di V1: l’orientamento; la direzione del movimento; la maggiore acuità; la disparità binoculare; l’inibizione terminale; la rappresentazione del colore.

• Tecniche di imaging funzionale di tessuto che permettono la visualizzazione di un’ampia superficie corticale hanno rivelato che le colonne che rappresentano transizioni graduali attraverso l’intero 180° dell’orientamento sono organizzate in configurazioni simili a girandole.

• L’elaborazione dell’informazione visiva include la polarizzazione del LGN per enfatizzare l’orientamento rispetto alla direzione del movimento degli stimoli visivi e la determinazione di quanto efficaci saranno gli stimoli dal LGN nel guidare le risposte corticali.

• In una scala spaziale più ampia, l’elaborazione dell’informazione visiva in arrivo è influenzata dall’entità delle oscillazioni continue nella banda delle frequenze alfa (~9-13 Hz) dell’EEG.

• Un principio soggiacente il funzionamento complessivo del sistema visivo potrebbe essere quello della codifica predittiva – la costruzione e il continuo aggiornamento di un modello interno di quello che probabilmente potrebbe accadere in futuro.

CONTENUTI

TEMI CHIAVE

IL SENSO DOMINANTE NEI PRIMATI

ORGANIZZAZIONE DEL SISTEMA VISIVO

Il campo visivo

L’organizzazione retinotopica della corteccia visiva primaria

ELABORAZIONE DELLE INFORMAZIONI NELLA CORTECCIA VISIVA PRIMARIA – RILEVAMENTO DELLE CARATTERISTICHE BOTTOM-UP

Il neurone V1 come rilevatore di caratteristiche

Colonne, ipercolonne e girandole

Dietro la girandola

ELABORAZIONE DELLE INFORMAZIONI NELLA CORTECCIA VISIVA PRIMARIA – INTERATTIVITÀ

Proiezioni feedforward e feedback di V1

Loop corticotalamici, inibizione di centro-periferia e rapporto segnale-rumore

Impostazione dello stato dei neuroni talamici: modalità tonica vs modalità raffica

Circolarità? Può dipendere dalla tua prospettiva

La relazione tra l’elaborazione visiva e lo stato fisiologico del cervello

DOVE FINISCE LA SENSAZIONE? DOVE INIZIA LA PERCEZIONE?

DOMANDE DI FINE CAPITOLO

BIBLIOGRAFIA

ALTRE FONTI

LETTURE CONSIGLIATE

IL SENSO DOMINANTE NEI PRIMATI

Di tutti i nostri sensi, la visione è fors...

Indice dei contenuti

• Copertina
• Frontespizio
• Copyright
• HANNO COLLABORATO ALL’EDIZIONE ITALIANA
• PRESENTAZIONE DELL’EDIZIONE ITALIANA
• PREFAZIONE
• RINGRAZIAMENTI
• GUIDA RAPIDA AGLI STRUMENTI PEDAGOGICI
• INDICE DELLE SCHEDE METODOLOGICHE
• INDICE DEI WEB LINK
• INDICE GENERALE
• SEZIONE I: LA NEUROBIOLOGIA DEL PENSIERO
• SEZIONE II: SENSAZIONE, PERCEZIONE, ATTENZIONE E AZIONE
• SEZIONE III: RAPPRESENTAZIONE MENTALE
• SEZIONE IV: FACOLTÀ COGNITIVE SUPERIORI
• Glossario