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PsicologiaAnno Accademico 2008-2009

Anna Borghi

annamaria.borghi@unibo.it

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

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Contatti

Orario di ricevimento: venerdì ore 10-12 (ore 12-13 durante il periodo dei corsi)

Presso: Dipartimento di Psicologia, Viale BertiPichat 5

Tel. Studio: 051-2091838

E-mail: annamaria.borghi@unibo.it

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 psicologiaCenni di storia della psicologia: le principali scuole: comportamentismo, cognitivismo, connessionismoConfronto tra prospettive attuali in psicologia: cognizione embodied, situata, cognizione distribuita

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

Reti neurali e connessionismo, la robotica

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Che cos’e’ la psicologiae che cosa studia

Una definizione: “studio scientifico del comportamento e deiprocessi mentali”. Il comportamento può rivelare i nostri statiinterni.

Psicologia cognitiva: ha a che fare con quanto percepiamo, apprendiamo, ricordiamo, immaginiamo, pensiamo, proviamo e con quello che diciamo.

Principali processi cognitivi:percezione, attenzione e coscienza, memoria e apprendimento, immaginazione, pensiero, linguaggio, emozioni

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Che cos’e’ la psicologiae 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 betterand better, it becomes harder and harder to say where the world stopsand 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 mustdepend solely on what goes on inside the biological skin-bag, inside the ancient fortress of skin and skull."

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Che cos’e’ la psicologiae 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

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Le principali scuole dipsicologia

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 realtàesterna 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(Rumelhart, 1986).

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STIMOLI RISPOSTE

STIMOLI RISPOSTE

STIMOLI RISPOSTE

Comportamentismo, cognitivismo, connessionismo

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STIMOLI RISPOSTE

Comportamentismo. S-R

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Il Comportamentismo: il ruolo della psicologia

(1) La psicologia e’ la scienza del comportamento. La psicologia non e’ la scienza della mente.

(2) Il comportamento può essere descritto e spiegato senza far riferimento a eventi mentali o ai processi psicologici interni. Le fonti del comportamento sono esterne (nell’ambiente), non interne (nella mente).

(3) Nel corso dello sviluppo delle teorie in psicologia, se vengono impiegati termini o concetti mentali per descrivere o spiegare il comportamento, allora:

(a) o questi termini o concetti devono essere eliminati e sostituiti da termini comportamentali (b) oppure devono essere tradotti o parafrasati in concetti comportamentali.

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Il Comportamentismo: concezione della mente, metodo, temi

Concezione della mente

Mente = scatola nera – antimentalismo, comportamento spiegabile in base a catene di stimolo-risposta – S-REsempio: linguaggio per Skinner e per Chomsky.

Metodo

Esigenze epistemologiche: oggettività, osservabilità, quantificazioneUso del metodo sperimentale. Rifiuto dell’introspezione Psicologia animale utile per lo studio della psicologia umana.

Principali temi di studio

apprendimento (anti-innatismo) e soluzione di problemi.

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STIMOLI RISPOSTE

COGNITIVISMO. S-MENTE-R

Influenze:

dualismo cartesiano informatica

Beatrice Pasquali

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STIMOLI RISPOSTE

Cognitivismo. S-mente-R

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Il cognitivismo: concezione della mente, metodo, temi

Concezione della menteMentalismo: mente tra stimolo e rispostaIndividuo come elaboratore di informazione. HIP human information

processing. Mente (= 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

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

Principali temi di studioProcessi cognitivi: percezione pensiero memoria immaginazione

linguaggio. Meno interesse per l’apprendimento: innatismo

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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 Skinnerdell’apprendimento linguistico :

1. poverta’ dello stimolo: povertàdell’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, nessuna differenza

Chomsky: I bambini sono in grado diacquisire il linguaggio perche’ hannodelle conoscenza specifiche innate.

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STIMOLI RISPOSTE

Connessionismo. S-cervello-R

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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; strumento: simulazioni al computer.

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

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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

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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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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

Piattaforma iCUB

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Sistemi biologici: complessi, dinamici, aperti

“The whole is greater than the sum of the parts”

Sistemi biologici:Sistemi complessiSistemi 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.

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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 alcuneproprietà sembrano auto-organizzarsi senza alcunacoordinazione apparente.Fortemente interdisciplinare.

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STIMOLI RISPOSTE

COGNIZIONE “EMBODIED”. S-cervello/corpo-R

Zimmerfrei

iCUB, robot bambino

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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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NON CARTESIO MA SPINOZA

MERLEAU-PONTY: la cognizione, invece d’essere la rappresentazione di un mondo pre-dato, e’ l’eventocongiunto di un mondo e di una mente a partire dallastoria delle diverse azioni che compie un essere nelmondo neurofenomenologia

ANDY CLARK: dare corpo alla mente (Being there)

La cognizione “embodied”(incarnata): riferimenti teorici

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Embodied cognition: alcuni(anzi 7) (s)punti

1. mente e simboli. 2. circolarità tra percezione, azione e cognizione. 3. tra embodiment e grounding.4. tra embodiment e situatedness. 5. la rappresentazione.6. la simulazione. 7. l’innatismo rivisitato.

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STIMOLI RISPOSTE

Cognitivismo. S-mente-R

1. Mente e simboli

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1. Mente e simboli

ALBERO

foglie, tronco, rami

Attivazione neurale

Attivazione neurale

traduzione

riferimento Liste di tratti, frames, schemi, reti semantiche

Registrazione parziale

Riattivazione parziale Immagini, schemi di

immagine, simboli percettivi

Stati percettivi

Stati percettivi

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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

percezione

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2. Circolarità tra percezione, azione, cognizione

Circolarita’ percezione-azione-cognizione: la percezionedifferisce a seconda dell’azione che si intendecompiere.

La conoscenza si fonda ed è orientata all’azione

“Knowledge is for acting”. (M. Wilson, 2002)

percezionepercezione azioneazione

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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?

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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 2000).

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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

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5. rappresentazione

Rappresentazione in senso classico: micro-modello 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?

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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.

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6. simulazioneSimulare 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)

Oggetti e azioni con gli oggetti: neuroni canonici e mirror

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6. simulazioneSIMULATION 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

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6. simulazione

“Calciare la palla”

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7. innatismo, modularismoCognitivismo: 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 contenutiConoscenza = patterns specifici di connessioni sinaptiche nel cervello. Nessuna forma di conoscenza di livello superiore èinnata. Evidenze: plasticita’ cerebrale

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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 attivitàcognitive umane

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NATURAL BORN CYBORGS?Andy ClarkMy body is an electronic virgin. I incorporate no silicon chips, no retinalor cochlear implants, no pacemaker. I don't even wear glasses (thoughI 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, toCable...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 beinghuman-technology symbionts: thinking and reasoning systems whoseminds and selves are spread across biological brain and non-biologicalcircuitry.

Abilità umana di usare tecnologie e strumenti che espandono la mente.

Cognizione situata e distribuita: natural born cyborgs?

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STIMOLI RISPOSTE

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

Mente estesa

Hutchins, 1995, "the emphasis on findingand describing 'knowledgestructures‘ that are somewhere 'inside' the Individual encourages usto overlook the fact thatHuman cognition is alwaysSituated in a complexSociocultural world and Cannot be unaffected by it"

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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.

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Modi per studiare ilcomportamento 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 naturaliLimitiLimiti: troppo descrittivo, non isola i fenomeni

interessanti, assenza di controllo sperimentale

Inchiesta: es. per conoscere opinioni politiche etc. Rappresentatività del campione cruciale. LimitiLimiti: effetti di desiderabilità sociale, non

corrispondenza tra quanto si afferma e il proprio comportamento.

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Modi per studiare ilcomportamento oggi

2. Approccio computazionale: simulazioni al computer

Metodo simulativo: creazione di simulazioni del comportamento

Per capire un fenomeno dobbiamo essere in grado diriprodurlo (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,• possibilità che le simulazioni non riflettano le

modalità di pensiero del cervello umano

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Modi per studiare ilcomportamento oggi

3. Approccio psicobiologico

Studio del cervello umano e di animali, studi supazienti (lesioni cerebrali), metodi divisualizzazione dell’attività cerebrale

Per capire un fenomeno / un comportamentodobbiamo essere in grado di coglierne le basineurofisiologiche.

limiti: • Difficoltà di accesso ai pazienti (es. lesioni), • Costo delle strumentazioni, • Campioni piccoli, difficile generalizzare,• Difficile generalizzare dai pazienti ai “normali”

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Modi per studiare ilcomportamento oggi

4. Approccio di laboratorio – Metodo 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 rilevanti

limitilimiti: incerta la generalizzazione alla vita quotidiana, il laboratorio e’ un mondo a se’

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Modi per studiare ilcomportamento

5. Altri metodi

Studio di casi singoli: utile in certi ambiti (sviluppo, neuropsicologia), elevata validità ecologica e analisidettagliatelimitilimiti: piccole dimensioni dei campioni, incerta la generalizzabilitàad altri

Protocolli introspettivi, diari etc.: utile per accedere a informazioni soggettive altrimenti non disponibililimitilimiti: possibili discrepanze tra quanto si riporta e i processi reali, impossibilità di riportare processi non consapevoli

Possibile (auspicabile) l’integrazione di piu’ metodi

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Il metodo sperimentale: come condurre una ricerca

Fase 1. Formulazione di un’ipotesi sulla base diuna teoria.

Ipotesi scientifica: “Se facciamo certeosservazioni in certe condizioni, e una data teoria e’ esatta, allora dovremmo ottenere i seguenti risultati.” es. Metodo diapprendimento.

Fase 2: realizzazione di un esperimento: simanipolano delle variabili e si compionomisurazioni per scoprire relazioni tra variabili

Fase 3: conferma o rifiuto empirici dell’ipotesi. Validazione o disconferma della teoria.

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Il metodo sperimentale:le variabili

Variabile = qualche proprieta’ di un evento che e’ 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 dagli sperimentatori. Ogni variabile indipendente ha piu’ livelli.

Spesso esperimenti con disegni multivariati, che comportanola manipolazione di piu’ variabili

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

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Il metodo sperimentale: il disegno sperimentale

Disegno entro i soggetti (within):

Es. Compito di valutazione di verbiPartecipanti: un gruppo di studenti universitari

Materiale: verbi concreti (es. premere, afferrare) o astratti (es. pensare)

Variabile indipendente: tipo di prime (mano, oggetto, mano cheinteragisce con un oggetto) - Catchtrial

Variabile dipendente: errori e tempi di reazione (TR)

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+

53

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PREMERE

Verbo concreto: risposta con la mano destra: Corretto!!!

55 Zotti, Oggianu e Borghi, sottoposto

Premere

Spruzzare

Il verbo che segue l’immagine è astratto o concreto?

Concreto: premi il tasto xxcon la mano destra

Pensare

Astratto: premi il tasto xxcon la mano sinistra

Premere

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600

700

800

900

1000

1100

1200

interaction hand object

Condition

RTs

(ms)

Rilievo dell’obiettivo più che dello specifico programma motorio.

Disegno sperimentale: entro i soggetti (within subjects)

afferrare

Il metodo sperimentale: disegno entro I soggetti

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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

Disegno sperimentale between subjects, tra i soggetti

Il metodo sperimentale: disegno tra i soggetti

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Il metodo sperimentale: disegno tra i soggetti

2 condizioni: nero, bianco

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Il metodo sperimentale: disegno misto

Zhong & Leonardelli, in stampa

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 controllo.

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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 no. Risultato: il linguaggio aiuta a differenziare.

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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?

Che disegno sperimentale?

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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 tipocorrelazionale in uno studio sperimentale: assegnazionecasuale dei soggetti a condizioni diverse:

Es. Partecipanti ugualmente aggressivi sottoposti alla visione discene violente

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Il metodo sperimentale: esercizi

Inventa un esperimento individuando:Ipotesi

Variabili da manipolare (indipendenti e dipendenti)

Disegno sperimentale

Campione

Materiale

Procedura

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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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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 diPositroni)

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 – risonanzamagnetica funzionale

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

76 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

84

RESTO

DEL

CORPO

GENOTIPO

AMBIENTE ESTERNO

INPUT

OUTPUT

85

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

86

Il setting simulativo

L’organismo e gli oggetti

Borghi, Di Ferdinando e Parisi, 2005

87

La rete neurale

Evoluzione: tramite algoritmo genetico

88

Simulazione di base

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

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

89

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

90

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