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Processi sensoriali
Le sensazioni sono esperienze psicologiche associate a stimoli semplici non ancora dotate di significato.
• Caratteristiche delle modalità sensoriali
Ogni sistema sensoriale ha il compito di acquisire delle informazioni dall’ambiente e di trasformarle, attraverso la trasduzione, in una rappresentazione del cervello. Necessario è capire quali sono le dimensioni utili di una particolare informazione proveniente dall’ambiente e come quella dimensione viene tradotta dall’organo sensoriale in rappresentazione neurale. Le dimensioni corrispondenti ad una data forma d’informazione possono essere divise in “intensità” e “tutto il resto”.
Visione, udito, tatto (attivo-esplorare con le mani/passivo-impatti casuali),sensi chimici, cenestesica (caldo-freddo, pressione-dolore), cinestetica (informazioni sui movimenti delle parti del corpo tra loro –propriocettivo), equilibrio (il corpo rispetto allo spazio – propriocettivo). Il mondo che conosciamo attraverso i nostri sensi non è lo stesso di quello che le altre specie conoscono attraverso il loro senso. Ciascuno dei nostri organi di senso è tarato per ricevere una certa gamma di stimoli ed è insensibile agli stimoli fuor da questa gamma. In tale area della psicologia, l’approccio biologico e quello psicologico operano insieme. In entrambi i livelli di analisi, si distingue tra sensazione e percezione. A livello psicologico, le sensazioni sono esperienze associate
a semplici stimoli e la percezione coinvolge la successiva interpretazione di queste
sensazioni. A livello biologico, i processi sensoriali interessano gli organi di senso e le
vie nervose che da essi provengano, le quali sono coinvolte nelle fasi iniziali dell’acquisizione delle informazioni dello stimolo; i processi percettivi coinvolgono i
livelli più alti della corteccia che sono correlati con la comprensione.
- Proprietà comuni delle modalità sensoriali:
- Soglia di sensibilità
Più intenso è lo stimolo, maggiore sarà l’influenza sull’organo di senso pertinente.
•Soglie assolute: il rilevamento delle minime intensità: Il modo più comune di accertare la sensibilità di una modalità sensoriale consiste nel determinare la soglia assoluta : l’ampiezza minima di uno stimolo che può essere distinta con sicurezza dalla sua assenza totale (ossia il valore dello stimolo che viene percepito il 50% delle volte). Le nostre modalità sensoriali sono estremamente sensibili alla presenza o al cambiamento di un oggetto o un evento. I valori, si determinano utilizzando procedure psicofisiche , cioè, tecniche sperimentali per misurare la relazione tra l’ampiezza fisica di determinati stimoli e la conseguente risposta psicologica visto che la soglia può variare da individuo e da un momento all’altro. Lo sperimentatore dapprima sceglie una serie di stimoli con ampiezze che variano attorno alla soglia e poi effettua prove in cui si presentano gli stimoli, uno alla volta, in sequenza casuale e si istruisce il soggetto a rispondere “sì” se li percepisce o “no” se così non fosse. Ogni stimolo è presentato molte volte e si
determina la percentuale di risposte affermative date per ogni ampiezza. Quindi,
possiamo decidere di stabilire un limite di soglia nell’esperimento, oppure, possiamo condurre gli esperimenti che consentono di ottenere conoscenze più approfondite circa
il funzionamento dei sistemi sensoriali, qualora abbiamo informazioni precise sia sui
meccanismi fisici delle dimensioni considerate che sull’anatomia del sistema
sensoriale che si sta studiando.
•Soglia differenziale: il rilevamento dei cambiamenti d’intensità: Proprio come ci deve essere un certo stimolo minimo perché possiamo percepire
qualunque cosa, così ci deve essere una certa differenza tra l’ampiezza di due stimoli
perché possiamo distinguerli con certezza l’uno dall’altro. Misurare le soglie assolute
consiste nel determinare di quanto deve essere incrementata l’intensità dello stimolo
dallo standard per distinguere il nuovo livello. Si tratta dunque di misurare il cambiamento. In un tipico studio di rilevamento dei cambiamenti d’intensità, si
presenta agli osservatori una nuova coppia di stimoli. Uno di essi è lo stimolo standard
a cui si confronta l’altro. Per ciascuna presentazione della coppia, si richiede agli
osservatori di definire lo stimolo di confronto come “più intenso” e “meno intenso”
rispetto allo standard. In questo modo è possibile misurare la soglia differenziale o minima differenza percepibile che sarebbe la differenza minima nell’ampiezza o
nella qualità dello stimolo necessaria per distinguere due stimoli. Essa
è dunque la qualità di cambiamento necessaria ad un soggetto per percepire una
differenza tra due stimoli nel 50% delle prove.
Quale relazione esiste tra la stimolazione fisica e la sensazione? Se aumento l’intensità di uno stimolo del doppio, raddoppia la sensazione? Secondo Weber e Fechner,
l’intensità di cui è necessario aumentare lo standard, affinché l’incremento sia
distinguibile, è proporzionale all’intensità dello standard stesso. Questa relazione
proporzionale è chiamata legge di Weber-Fechner , mentre la sua costante di
proporzionalità, è la frazione di Weber.
•Sensibilità soprasoglia: La
maggior parte del nostro comportamento visivo quotidiano ha luogo nel contesto di
condizioni di soprasoglia. Stevens, verso la metà del XX secolo, effettuò una ricerca
su tale sensibilità, formulando così una legge partendo dal sostenere la legge di
Weber-Fechner secondo cui la minima differenza percepibile ( jnd ) sopra lo standard corrisponde a una qualche percentuale fissa dello standard stesso; il secondo assunto
è che l’intensità psicologica può essere misurata proprio in jnd. La legge di Stevens
implica che l’intensità psicologica (psi) percepita è funzione dell’intensità fisica
(phi): psi=phi r^ in cui r caratterizza la funzione di ciascuna modalità sensoriale. La
relazione tra l’intensità fisica e la risposta psicologica fornisce utili informazioni che
possono essere più o meno rilevanti a seconda del momento (fischio di un treno,
segnale di dolore che richiede aziona immediata, ecc). Teoria
di rilevamento (o detenzione) del segnale = Qualsiasi tipo d’informazione è costituito
sia dal segnale che dal rumore. Il segnale si riferisce alla parte importante di un’informazione mentre il rumore si riferisce alla parte dell’informazione considerata
non importante e irrilevante.
risponde osservando quale microelettrodo produce i segnali più consistenti. Poiché i
segnali elettrici sono deboli, devono essere amplificati e inviati ad uno oscilloscopio, che li trasforma in un grafico delle variazioni di voltaggio. La maggior parte dei neuroni
emette una serie d’impulsi nervosi che appaiono sull’oscilloscopio come punte
verticali. Anche in assenza di stimoli molte cellule rispondono con un ritmo lento. Il
mezzo principale per codificare l’intensità di uno stimolo, consiste nel quantificare il
numero delle scariche per unità di tempo, cioè il ritmo degli impulsi nervosi. Maggiore è l’intensità dello stimolo, maggiore è il ritmo delle scariche nervose, il che si associa
ad una maggiore ampiezza percepita dallo stimolo. Si può codificare l’intensità di uno
stimolo anche per mezzo di altri sistemi. Un’alternativa allo stimolo è il modello
temporale o gli impulsi elettrici. A basse intensità, gli impulsi nervosi sono
relativamente distanziati nel tempo e l’esatto intervallo tra impulsi successivi è variabile. Ad alte intensità, l’intervallo tra gli impulsi può essere alquanto costante.
Un’altra alternativa di codifica è rappresentata dal numero complessivo di neuroni
attivati che è maggiore quanto più intenso è lo stimolo.
Ogni senso risponde ad un particolare tipo di energia fisica. Per la vista, lo stimolo fisico è la luce. La luce è una radiazione elettromagnetica, emanata dal sole, è
incredibilmente veloce e permette di vedere cose lontane all’istante. Esistono due
teorie sulla propagazione della luce: ondulatoria (si propaga più o meno come il suono)
e corpuscolare (c’è spostamento di materia al passare della luce). Possiamo però
immaginarla come una serie di raggi luminoso che si muovono quasi sempre in linea retta fin quando non subisce alcuni fenomeni (diffusione, rifrazione, assorbimento,
riflessione) che ne alterano il percorso; questa alterazione è importante, nella maggior
parte dei casi, le informazioni geometrico-spaziali vengono preservate (due sorgenti
luminose fisicamente vicine saranno anche percettivamente vicine). Il risultato è che
noi vediamo oggetti, colori, ombre, luci, spazio, ecc , ma tutte queste cose non risiedono nelle proprietà fisiche dello stimolo e nell’elaborazione fisiologica dello
stesso. I nostri occhi sono sensibili soltanto ad una piccola parte di continuum: le
lunghezze d’onda comprese tra 400 e 700 nanometri, quindi l’energia visibile
rappresenta solo una piccola parte dell’energia elettromagnetica.
Il sistema visivo umano è composto dagli occhi, da parecchie parti del cervello e dalle
vie che li connettono. Il primo stadio della visione è l’occhio che contiene due sistemi:
uno per formare l’immagine e l’altro per trasformare l’immagine in impulsi elettrici.
Spesso si propone l’analogia tra l’occhio e la macchina fotografica. Quest’analogia
spiega il sistema di formazione delle immagini, che concentra la luce riflessa da un oggetto per proiettare la corrispondente immagine nella retina , un sottile strato di
tessuto sul retro del globo oculare. Il sistema di formazione delle immagini è composto
dalla cornea, pupilla e cristallino. La cornea è la superficie anteriore trasparente
dell’occhio: qui entra la luce e i raggi vengono diretti dalla cornea verso l’interno, per
iniziare la formazione dell’immagine. Il cristallino completa il processo di messa a fuoco sulla retina. Per mettere a fuoco gli oggetti situati a distanza diversa, il cristallino
cambia forma. Diventa più sferico per oggetti vicini e più piatto per oggetti lontani. La
pupilla, il terzo componente del sistema di formazione dell’immagine, è un’apertura
circolare tra la cornea ed il cristallino il cui diametro varia in risposta all’intensità della
luce. Tutte queste strutture servono a convogliare l’immagine sulla retina. Qui ha inizio il sistema di trasduzione con vari recettori disposti sulla retina. Esistono due tipi di
recettori: bastoncelli e coni e sono specializzati per differenti scopi: i primi sono
strutturati per la visione notturna, operano a basse intensità di luce e producono
immagini a scarsa risoluzione prive di colore; i secondi, permettono la visione
ottimale durante il giorno. La retina contiene anche una rete di neuroni, cellule di sostegno e vasi sanguigni. Quando vogliamo vedere i dettagli di un oggetto, di solito,
muoviamo gli occhi in modo che l’oggetto sia proiettato nel centro della nostra retina,
in una piccola regione chiamata fovea dove i recettori sono numerosi e strettamente
ammassati. Al di fuori della fovea, nella periferia della retina, ci sono pochi recettori.
Quindi la regione della fovea con la massima densità di recettori rappresenta l’area di maggiore risoluzione, quella che permette la migliore visione in assoluto dei dettagli.
In che modo il recettore trasduce la luce in impulsi elettrici? Coni e bastoncelli
contengono sostanze chimiche dette fotopigmenti che assorbono la luce. Da questo
assorbimento parte il processo che genera l’impulso nervoso. Una volta completata la
trasduzione gli impulsi elettrici devono farsi strada verso il cervello tramite i neuroni di connessione. Le risposte dei coni e dei bastoncelli vengono prima trasmesse alle
cellule bipolari, da qui ad altri neuroni detti gangliari. I lunghi assoni delle cellule
gangliari, si estendono fino fuori dall’occhio, verso il cervello, dando origine al nervo
ottico. Nel punto in cui il nervo ottico lascia l’occhio, non ci sono recettori. Non
contiamo questo buco nel nostro campo visivo, la cosiddetta “macchia cieca”, perché il cervello lo riempie automaticamente.
•Sensibilità: La
nostra sensibilità all’intensità della luce, è determinata da bastoncelli e coni. Ci sono
tre differenze fondamentali tra questi recettori: la prima è sono attivati da diversi livelli di luce; la seconda è la differenziazione dei compiti (supponiamo che si espongano ad
un fascio di luce: quando colpisce i coni, si attiva solo una delle cellule gangliari,
corrispondente alla localizzazione del fascio luminoso; se si presenta al bastoncello,
tutte e tre le cellule gangliari aumentano la loro attività. Questa azione combinata
assicura che il segnale raggiunga il cervello, ma riduce la sensibilità di localizzazione del fascio di luce.); la terza è che sono concentrate in localizzazioni diverse, nella
retina: la fovea contiene solo coni mentre la periferia molti bastoncelli e pochi coni.
Quindi, l’uomo è capace del cosiddetto adattamento al buio : dopo un po’ che si è al
buio, avvengono due processi che ci spiegano l’adattamento, ovvero la dilatazione
della pupilla davanti un ambiente scuro e le modificazioni fotochimiche nei recettori per aumentare la sensibilità alla luce.
di base. Questo è stato dimostrato molti anni fa con l’ esperimento di miscela dei
colori. Questo processo di miscela può essere eseguito per qualsiasi luce pura visibile dello spettro. Ogni coppia di queste luci complementari prende il nome di metamero.
Il modo tramite cui un sistema costruisce i metameri rivela come il sistema perde
informazioni. L’informazione per discriminare se lo stimolo è una miscela oppure una
luce pura viene persa perché in entrambi i casi si percepisce lo stesso colore. Sebbene
la perdita d’informazione possa sembrare una cosa negativa, non lo è. Siamo ogni istante bombardati d’informazioni dal mondo. Se non eliminassimo la maggior parte di
queste informazioni, saremmo sopraffatti dal loro peso. Proprio questo è il processo di
eliminazione delle informazioni che crea i metameri. Che sia necessario miscelare solo
ed esattamente tre colori primari per creare un metamero, qualsiasi sia il colore
arbitrario da riprodurre, ci fornisce un’indicazione importante su come è costruito il sistema visivo.
- Implicazioni della legge di codifica tricromatica dei colori:
Segnaliamo due implicazioni: la prima è che la legge di miscela di colori è importante
ai fini pratici (per esempio la riproduzione fotografica o televisiva dei colori si basa
proprio sul fatto che è possibile creare un’ampia varietà di colori miscelando solo i tre colori primari); la seconda è relativa alla nostra comprensione dei difetti di visione del
colore: sebbene la maggiora parte delle persone sia in grado di riconoscere un’ampia
varietà di colore con la miscela dei tre colori primari, altri possono fare affidamento
sulla miscela di due colori primari, il caso dei bicromatici (o daltonici). I bicromatici
sono in grado di vedere i colori, a differenza dei monocromatici che sono del tutto incapaci di distinguere le diverse lunghezze d’onda e percepiscono solo le diverse
sfumature di grigio. La maggior parte dei difetti di visione del colore è genetica.
•Teorie sulla visione del colore: Esistono
due teorie principali sulla visione del colore: la prima è di Young del 1807, ripresa poi
da Helmholtz. Questa teoria tricromatica ci afferma che esistono solo tre tipi di recettori per il colore e che tali recettori sono i coni. Ogni tipo di cono è sensibile ad
un’ampia gamma di lunghezze d’onda. I coni corti sono più sensibili alle lunghezze
d’onda corte (blu), i coni medi a quelle medie (verde e giallo), quelli lunghi a quelle
lunghe (rosso). Una luce di una particolare lunghezza d’onda stimola i tre recettori in
misura diversa. La teoria tricromatica sostiene che la qualità del colore è definita dal modello di attività dei tre recettori e ci spiega che possiamo distinguere differenti
lunghezze d’onda perché esse provocano risposte diverse nei tre recettori; poi perché
la legge di codifica tramite i tre colori primari viene direttamente da questa teoria, con
una miscela di tre lunghezze d’onda molto distanziate possiamo riprodurre ogni colore,
perché attivano i tre differenti recettori e la loro attività sta alla base della percezione del colore campione, infine, la teoria tricromatica spiega i vari generi di deficit della
visione dei colori supponendo l’assenza di uno o più dei tre tipi di ricettore.
Nel 1878 Hering ha osservato che tutti i colori possono essere descritti come
consistenti in una o due delle seguenti sensazioni: rosso, verde, giallo e blu. Nulla
viene percepito come verdastro, piuttosto una miscela di colori può avvicinarsi. Queste osservazioni suggeriscono quelle che chiamiamo coppie di antagonisti che non
possono essere percepiti simultaneamente. Questa “teoria di opponenza cromatica”
riteneva che il sistema visivo contenesse due tipi di unità sensibili al colore: un tipo
risponde al rosso o al verde e un altro al giallo o al blu. Ogni unità risponde in modi
diversi ai suoi due colori antagonisti: l’unità rosso-verde aumenta il ritmo di risposta
quando si presenta un rosso e lo riduce quando si presenta un verde, perché se si presentano due colori antagonisti, si percepisce il bianco. Percepiamo una singola tinta
ogni volta che un solo tipo di antagonista è fuori equilibrio e percepiamo
combinazioni di tinte quando entrambi i tipi di unità sono fuori equilibrio. Nulla viene
percepito come rosso-verde o giallo-blu perché un’unità non può rispondere
contemporaneamente in due modi. Pertanto, abbiamo due teorie della visione del colore – tricromatica e di opponenza
cromatica – ciascuna delle quali può spiegare alcuni fatti ma non altri. I ricercatori
hanno suggerito una teoria a due stadi, in cui i tre tipi di recettori identificati grazie
alla teoria tricromatica si inseriscono nelle unità di opponenza ad un livello più alto nel
sistema visivo. La teoria a due stadi suggerisce l’esistenza di neuroni che funzionano come unità antagoniste del colore e operano sull’informazione visiva che ha già
superato la retina. Questi neuroni antagonisti del colore sono nel talamo, una stazione
nervosa tra la retina e la corteccia visiva, sono cellule spontaneamente attive che
aumentano il loro ritmo di attività in risposta a un certo intervallo di lunghezza d’onda
e lo diminuisce in risposta ad un altro. Così, alcune cellule ad un livello più alto, nel sistema visivo, emettono impulsi più rapidamente se la retina è stimolata da una luce
blu e meno rapidamente se è esposta ad una luce gialla.
Concludendo: la teoria tricromatica suggeriva che dovevano esserci tre tipi di recettori
del colore ed effettivamente esistono tre tipi di coni nella retina. La teoria di
opponenza cromatica diceva che dovevano esserci altri tipi di unità nel sistema visivo e la ricerca ha individuato nel talamo le cellule antagoniste del colore. L’integrazione
delle due teorie richiedeva che le cellule tricromatiche trasmettessero il segnale a
quelle antagoniste del colore e anche questa teoria è stata confermata.
[dalle slides: anatomia dell’occhio
L’occhio è una sfera composta da tre stati: il più esterno è la sclera che, nella porzione frontale, prende il nome di cornea che è la prima lente dell’occhio, quello medio è la coroide mentre quello interno è la retina (la parte sensibile alla luce).
L’occhio si divide in due componenti: quello frontale, tra cornea e cristallino, pieno di liquido ( umor acqueo ) e quello posteriore pieno di umor vitro.
L’ iride è la parte colorata degli occhi. L’apertura delimitata dall’iride si chiama pupilla ovvero l’apertura attraverso cui passa la luce, apertura controllata da muscoli e varia al variare dell’illuminazione e/o dallo stato emotivo.
Il cristallino (seconda lente dell’occhio) fa convergere i raggi luminosi sulla retina. Il processo di curvatura/appiattimento è controllato da muscoli e si chiama accomodazione.
La macchia cieca è quella porzione della retina che è innervata dal nervo ottico e gli stimoli presenti su tale porzione sono per noi invisibili.
La retina è la parte sensibile su cui convergono i raggi luminosi che passano attraverso il cristallino. È fatta a strati: quello più esterno (ovvero il cristallino) è composto da cellule di connessione, quello più interno (verso l’interno della testa) è composto da fotorecettori.
La fovea è costellata di fotorecettori (cellule sensibili alla luce) ed è quella porzione che attiviamo quando osserviamo attentamente un oggetto.
un tono puro è la sua frequenza , cioè il numero di cicli al secondo (hertz) che corrisponde al ritmo al quale le molecole si muovono avanti e indietro. La frequenza è alla base della nostra percezione di tono che è una delle qualità più facilmente individuabili del suono. I toni ad altra frequenza prendono la forma di onde sinusoidali ad alta frequenza, quelli di bassa frequenza prendono la forma di onde sinusoidali a bassa frequenza. Le onde sinusoidali sono importanti perché ogni suono complesso può essere scomposto in toni puri e rappresentato come la somma pesata di una serie di onde sinusoidali di diversa frequenza. Un altro aspetto di un tono puro è l’ intensità , ovvero, la differenza di pressione tra il picco più elevato e quello più basso, nell’unità di tempo. Essa è alla base della nostra sensazione di volume e si esprime in decibel. Ultima caratteristica del suono è il timbro che si riferisce alla nostra esperienza di complessità del suono.
È costituito dalle orecchie, parti del cervello e varie vie nervose di connessione. Contiene due sistemi: uno che amplifica e trasmette il suono ai ricettori, l’altro raccoglie e trasforma il suono in impulsi nervosi. Il sistema di trasmissione comprende l’orecchio esterno, costituito da padiglione e canale uditivo e l’orecchio medio, cioè il timpano e la catena dei tre ossicini: martello, incudine e staffa. Il sistema di trasduzione è situato in una parte dell’orecchio interno detto coclea che contiene i recettori per il suono. L’orecchio esterno aiuta a raccogliere i suoni e li convoglia tramite il canale uditivo a una membrana tesa, detta timpano , la parte più esterna dell’orecchio medio, è messo in vibrazione dalle onde sonore convogliate attraverso il canale uditivo. Il compito dell’orecchio medio è di trasmettere le vibrazioni del timpano attraverso una cavità piena d’aria ad un’altra membrana, la finestra ovale che rappresenta la via di accesso all’orecchio interno e ai recettori. La trasmissione in questione avviene grazie al ponte meccanico garantito dai tre ossicini: martello , incudine, staffa. Le vibrazioni del timpano muovono il primo ossicino, poi il secondo, poi il terzo che fa vibrare infine la finestra ovale. Consideriamo ora il sistema di trasduzione. La coclea è un tubo osseo a spirale, divisa in due compartimenti liquidi da membrane, una delle quali, la membrana basilare, serve da supporto ai recettori dell’udito. Questi recettori sono chiamati cellule ciliate perché hanno strutture a forma di ciglia che si estendono nel liquido cocleare. La pressione sulla finestra ovale provoca cambiamenti di pressione nel liquido cocleare, che a sua volta fa vibrare la membrana basilare. Questo complesso procedimento, trasforma infine l’onda sonora in impulso elettrico. I neuroni in connessione sinaptica con le cellule ciliate, hanno lunghi assoni, che formano parte del nervo acustico (ci sono circa 31mila neuroni!). La via acustica da ogni orecchio va ad entrambi i lati del cervello e forma sinapsi in parecchi nuclei, prima di raggiungere la corteccia uditiva.
- Udire l’intensità del suono
Siamo più sensibili a suoni di frequenza intermedia che a suoni vicini all’una o all’altra estremità nella nostra gamma di frequenze. Esistono due tipi di ipoacusia: il primo è di conduzione, le soglie risultano elevate in modo all’incirca uguale per tutte le frequenze, come conseguenza di una ridotta conduzione nell’orecchio medio; nell’altro, il deficit neurosensoriale, l’elevazione ella soglia è disuguale, con maggiori elevazioni in corrispondenza delle frequenze più alte. È la conseguenza di una lesione dell’orecchio interno che spesso coinvolge la distribuzione delle cellule ciliate che non sono in grado di rigenerarsi. L’intensità percepita di un suono non è la stessa per entrambe le orecchie, ci sono sottili differenze. Un suono che origina alla nostra destra è sentito con maggiore intensità con l’orecchio destro rispetto al sinistro; la nostra testa costituisce uno schermo al suono che riduce l’intensità del suono che raggiunge l’orecchio più lontano. Questa differenza d’intensità interauricolare ci permette di localizzare la provenienza del suono.
Una delle principali qualità psicologiche di un suono è il tono , la sensazione basata sulla frequenza percepita. Con l’aumento della frequenza, aumenta anche il tono. I giovani adulti possono percepire tra 20 e 20mila Hertz. Abbiamo raramente l’opportunità di rilevare stimoli sensoriali, in genere siamo esposti a suoni costituiti da una miscela di toni. L’emissione simultanea di diversi toni puri produce un suono di cui è spesso possibile discriminare le diverse componenti, specie se le frequenze dei toni sono ampiamente separate. I recettori per la frequenza dei suoni formano una sorta di continuum.
•Teorie sulla percezione del tono: Due diverse teorie per spiegare in che modo l’orecchio codifica la frequenza nel tono. La prima è stata formulata nel 1886 da Rutherford che suppose che l’onda sonora provochi la vibrazione di tutta la membrana basilare e che il ritmo delle vibrazioni determini la velocità degli impulsi delle fibre nervose, nel nervo uditivo. Poiché questa teoria suggerisce che il tono dipende dalla variazione del suono nel tempo, è detta teoria temporale. Se la teoria di Rutherford fosse corretta, non potremmo percepire il tono dei suoni con frequenza superiore a 1.000 hertz, cosa che invece facciamo. Weaver ipotizzando che le frequenze sopra i 1.000 hertz potrebbero essere codificate da differenti gruppi di fibre nervose, ciascuno dei quali con un ritmo di scarica leggermente differente. Questa versione della teoria temporale è stata sostenuta dalla scoperta che il modello degli impulsi nervosi, nel nervo udito, segue la forma dell’onda del suono stimolo, anche se e singole cellule non rispondono ad ogni ciclo dell’onda. Devono esserci altri mezzi di codifica della qualità del tono, per lo meno per le alte frequenze. La seconda teoria sulla percezione del tono cerca di rispondere a questo problema: Duverney ipotizzò che la frequenza venisse codificata in tono meccanicamente grazie alla risonanza. Teoria ripresa da Helmhotz che la sviluppò ulteriormente arrivando alla teoria spaziale della percezione del tono , secondo cui la risposta di ogni specifica porzione della membrana basilare produce la sensazione di un tono diverso. La teoria spaziale implica che le posizioni della membrana che vibrano di più, determinano quali fibre nervose si attivano. Il modo in cui si muove in realtà la membrana basilare è stato scoperto solo negli anni ’40 con Békésy che ha misurato il suo movimento attraverso piccoli buchi praticati nella coclea di cavie e cadaveri umani. La membrana basilare si comporta come un lenzuolo, quando qualcuno lo sbatte da una delle due estremità. Le alte frequenze provocano la vibrazione dell’estremità prossimale della membrana basilare; man mano che la frequenza aumenta, il modello di vibrazione si sposta verso la finestra ovale. Un’importante difficoltà per la teoria spaziale è rappresentata dai suoni a bassa frequenza. tutti i recettori sono ugualmente attivati, il che implica che non abbiamo modo di discriminare le frequenze al di sotto di 50 hertz. In realtà invece le distinguiamo fino a 20. Il tono dipende da entrambi i modelli, temporale e spaziale: la teoria temporale spiega la percezione delle basse frequenze e quella spaziale spiega la percezione delle alte frequenze.
È uno dei sensi più primitivi e importanti perché ha una via col cervello diretta rispetto alle altre sensazioni. I recettori olfattivi, contenuti all’interno della cavità nasale, si connettono al cervello senza sinapsi, poiché sono esposti direttamente all’ambiente senza alcuna protezione. È così ben sviluppato in altre specie, esso è spesso usato
differenze percepibili per l’intensità sono relativamente alte. I nervi gustativi si inibiscono reciprocamente. La lesione di un nervo ne elimina la capacità di inibire gli altri. Ogni sapore può essere descritto come uno o una combinazione dei quattro gusti di base: dolce(saccarosio), acido(acido cloridrico), salato(cloruro di sodio), amaro (chinino). Il sistema gustativo codifica il sapore mediante le specifiche fibre nervose attivate, sia mediante il modello di attivazione nervosa. Sembra che ci siano quattro differenti tipi di fibre nervose corrispondenti ai quattro sapori di base. Sebbene ogni fibra risponda debolmente a tutti e quattro i gusti di base, è più sensibile ad uno di essi in particolare. È consentito parlare di “fibre del salato” la cui attività segnala al cervello il gusto del salato. Di conseguenza, esiste una notevole corrispondenza tra la nostra esperienza soggettiva di gusto e la sua codifica neurologica. Tuttavia, le nostre esperienze gustative possono essere influenzate non solo dall’attività dei recettori, ma anche dalle aspettative che le persone hanno riguardanti il cibo.
Tradizionalmente, si riteneva che il tatto fosse un unico senso. Oggi è considerato composto da tre distinti sensi cutanei: pressione, temperatura e dolore. Lo stimolo per sentire la pressione è la pressione fisica sulla pelle. Alcune parti del corpo sono più sensibili di altre all’intensità della pressione; labbra, naso, guance sono più sensibili, per esempio, dell’alluce. Queste differenze sono correlate al numero di recettori che rispondono allo stimolo, in ciascuna di queste zone corporee. Lo stimolo per la temperatura è la temperatura cutanea. I recettori sono neuroni con terminazioni nervose libere proprio sotto la pelle. Le variazioni di temperatura possono essere codificate principalmente dai recettori specifici attivati. Poiché il mantenimento della temperatura corporea è essenziale per la nostra sopravvivenza, è importante per noi sentire i cambiamenti anche piccoli della nostra temperatura cutanea. Il nostro senso della temperatura si adatta ai cambiamenti di temperatura moderati. Il sistema del dolore invece è più ampio: ogni stimolo che sia abbastanza intenso da causare un danno ai tessuti è uno stimolo dolorifico. Può trattarsi di pressione, temperatura, scossa elettrica o sostanza chimiche irritanti. L’effetto di un simile stimolo è quello di causare il rilascio nella pelle di sostanze chimiche, che a loro volta stimolano particolari recettori a soglia alta(stadio di trasduzione). Questi recettori sono neuroni con terminazioni nervose libere specializzate e i ricercatori ne hanno identificati diversi tipi. La distinzione più importante è tra il genere di dolore che sentiamo subito dopo aver sofferto il danno, chiamato dolore fasico (acuto, immediato e di breve durata), e quello che proviamo dopo che il danno è avvenuto, chiamato dolore tonico (meno intenso e di lunga durata). I due tipi di dolore sono mediati da due vie nervose distinte e che raggiungono differenti parti della corteccia. L’intensità e la qualità del dolore sono influenzati da fattori diversi dallo stimolo immediato, come la cultura, come le aspettative e le esperienze precedenti individuali. Il dolore è tanto questione di mente quanto di ricettori sensoriali. La sensazione di dolore richiede non soltanto che siano attivi i ricettori dolorifici cutanei, ma anche che sia aperta una “porta neurale” nel midollo spinale, affinché i segnali dolorosi raggiungano il cervello (la porta si chiude quando si attivano fibre specifiche nel midollo spinale). Poiché la porta spinale può essere chiusa da segnali inviati dal cervello, l’intensità percepita del dolore può essere ridotta dallo stato mentale individuale. Questa “porta” pare che coinvolga una regione del mesencefalo detta sostanza grigia periacquedottale (PAG), i cui neuroni sono connessi con altri neuroni, che inibiscono le cellule che normalmente trasportano i segnali dolorifici provenienti dai recettori del dolore. Così quando i neuroni della PAG sono attivi, la porta è chiusa, quando non sono attivi, la porta è aperta. Quindi, a livello psicologico, abbiamo prove che le droghe, le convinzioni culturali e varie pratiche mediche non tradizionali, possono ridurre il dolore. Tutti questi fattori possono derivare da un processo biologico comune.
Percezione
Sebbene l’informazione raggiunge i nostri sensi in parti e frammenti, non è così che percepiamo il mondo. Percepiamo un mondo pieno di oggetti e persone, un mondo che ci bombarda con unità integrate, non con sensazioni parcellizzate. L’uomo è un organismo mobile : la stragrande maggioranza di noi è in grado di spostarsi nell’ambiente. L’uomo manipola oggetti, prende decisioni sulla base di simboli , come parole scritte o parlate, costruisce ed esegue piani complessi, per affrontare eventi improvvisi e inattesi. Secondo Gibson e la teoria della visione ecologica , secondo cui la vasta ricchezza dell’informazione visiva offerta dal mondo è sufficiente nella vita quotidiana, a risolvere tutti i problemi assodati alla visione che il mondo ci pone. Teoria completamente rifiutata da alcuni studiosi della percezione poiché ritengono che l’uomo necessiti di un’immagine continuamente aggiornata, un modello dell’ambiente , una rappresentazione del mondo nel nostro cervello. Per formulare e mantenere un modello del genere, sono necessari due ingredienti. Il primo consiste nei mezzi per acquisire le informazioni ambientali grezze. Abbiamo bisogno di mezzi per organizzare tutte queste informazioni grezze in qualche tipo di struttura coerente. La percezione del mondo implica il fatto di dover risolvere un problema many to one più informazioni convergano in un’amica rappresentazione. Questo tipo di problema richiede di decidere, basandosi sull’unica immagine retinica a disposizione, quale tra le infinite possibili configurazioni dimensione-distanza ha dato origine all’immagine retinica. Il sistema visivo deve risolvere questo problema utilizzando altre informazioni, sia giù immagazzinate nel cervello che derivanti da indizi visivi aggiuntivi. La percezione consiste nell’uso di assunzioni per integrare le informazioni sensoriali in entrata in un modello del mondo sulla cui base prendiamo decisioni e agiamo. In generale, ciascuna modalità sensoriale – vista, udito e così via – è costituita sia da un organo di senso,
al resto della scena, specie quando è rappresentato l’oggetto minaccioso invece di quello benigno, gli osservatori sono meno in grado di riconoscere altri aspetti della scena. Un’arma è un oggetto insolito, è su questa base che ci si aspetta che attiri l’attenzione.
•Attenzione selettiva in assenza di movimenti oculari : Siamo anche in grado di prestare selettivamente attenzione ad uno stimolo visivo senza spostare gli occhi. Negli esperimenti che dimostrano questo fatto, i soggetti devono scoprire quando compare un oggetto. In ogni prova, il soggetto fissa un campo bianco e poi vede un indicatore , uno stimolo di direzione, come una piccola freccia, ce indica di spostare l’attenzione a destra o a sinistra. Di seguito si presenta un oggetto, nella localizzazione indicata o in quella opposta. Il soggetto riesce a scoprire l’oggetto più in fretta quando compare nella posizione suggerita, perché vi presta maggiore attenzione, anche se non riesce a muovere gli occhi verso quel punto.
L’attenzione è multimodale siamo capaci di utilizzare mezzi unicamente mentali per prestare attenzione selettiva al messaggio desiderato. Alcuni indicatori che usciamo a questo fine sono la direzione del suono, il labiale e le caratteristiche particolari della voce di chi parla(timbro e intonazione). Persino in assenza di una qualsiasi di queste indicazioni possiamo (anche se con difficoltà) selezionare un messaggio su due contemporanei, sulla base del significato.
- Attenzione, percezione e memoria
Noi siamo consapevoli delle informazioni a cui non prestiamo attenzione e le ricordiamo molto poco o affatto. In campo uditivo per dimostrare questo fenomeno si utilizza la procedura di ripetizione di un messaggio uditivo(shadowing). Il soggetto indossa degli auricolari e ascolta messaggi differenti con ciascuna delle orecchie.
Quindi gli si chiede di ripetere uno dei messaggi che ha udito. Dopo qualche minuto , s’interrompe la riproduzione dei messaggi e si chiede all’ascoltare in cosa consiste il messaggio non ripetuto. Ma l’ascoltatore non è in grado di dire quasi nulla sul contenuto del messaggio. Loftus ha riportato un reperto analogo relativamente alla visione. Il ricercatore mostrava due fotografie, una accanto all’altra, ma chiedeva all’osservatore di guardare solo una (monitorando i suoi movimenti oculari per assicurarsi che il soggetto rispettasse le indicazioni ricevute). Il risultato è stato che la memoria successiva è considerevole per la fotografia a cui si presta attenzione e quasi nulla per l’altra. Gli stimoli ai quali non prestiamo attenzione sono scartati completamente. Il nostro sistema percettivo elabora parzialmente gli stimoli sfuggiti all’attenzione anche se gli stimoli in questione, raggiungono di rado la coscienza. La mancanza di attenzione non blocca interamente i messaggi; piuttosto, li attenua in modo molto simile ad un modulatore di volume che venga abbassato ma non spento.
- Costi e benefici dell’attenzione selettiva
Un costo derivante dal prestare attenzione selettivamente a certe informazioni, è quello di non notare altri stimoli dell’ambiente potenzialmente importanti. Cecità da inattenzione, cecità dal cambiamento, che rappresentano l’incapacità delle persone di notare anche grandi cambiamenti della scena. Un interessante esempio di questo fenomeno è stato riportato in uno studio di Simons e Levin in cui uno studente fermava un pedone chiedendogli indicazione su come raggiungere un edificio. Mentre il pedone rispondeva, due persone che trasportavano una porta scura camminavano in mezzo ai due, lo studente si scambiava con una delle due persone che trasportavano la porta. I soggetti notavano meno della metà delle volte che ora stavano parlando con una persona completamente diversa!
- Localizzazione
Per sapere dove sono gli oggetti intorno a noi, per prima cosa dobbiamo separarli l’uno dall’altro e dallo sfondo. Poi il sistema percettivo potrà determinare la posizione degli oggetti in modo tridimensionale, sulla base della loro distanza da noi così come loro pattern di movimento.
- Separazione degli oggetti
L’immagine proiettata sulla nostra retina è un mosaico di luminosità e colori variabili. In qualche modo il nostro sistema percettivo organizza il mosaico in una serie di oggetti distinti, proiettati contro uno sfondo. Questo tipo d’organizzazione fu studiato dalla psicologia della Gestalt.
- Figure e sfondo: Se uno stimolo contiene due o più aree distinte, generalmente vediamo parte di esso come figura ed il resto come sfondo. Le aree visive come figura contengono gli oggetti di interesse, che appaiono più consistenti dello sfondo e sembrano davanti ad esso.
- Raggruppamento degli oggetti: Vediamo non solo gli oggetti contro lo sfondo, ma anche particolari raggruppamenti. Anche semplici modelli di punti diventano gruppi, quando li osserviamo. Gli psicologi della Gestalt hanno proposto un certo numero di fattori determinanti di questo tipo di modello a punti: i puntini a spaziatura uniforme possono essere visti come file, colonne o diagonali; raggruppamento in colonne per vicinanza, in colonne per somiglianza di colore, in colonne per somiglianza di forma, per continuità, per chiusura. Il raggruppamento visivo gioca un ruolo importante per il modo in cui organizziamo la nostra esperienza visiva.
- Percezione della distanza
Per sapere dove è un oggetto dobbiamo conoscere la sua distanza o profondità. Benché percepire la profondità di un oggetto sembri un’azione priva di sforzo, essa è una notevole conquista. La retina è una superficie bidimensionale su cui si proietta un modo tridimensionale. La retina riflette l’altezza e l’ampiezza, ma l’informazione sulla profondità si perde e deve essere ricostruita sulla base degli indici di profondità: 1)indici binoculari : la capacità dei due occhi di inferire congiuntamente la profondità è dovuta al fatto che gli occhi sono separati, nella testa e che ciascun occhio riceve un’immagine leggermente diversa della stessa scena. Il termine disparità binoculare si riferisce alla differenza tra le immagini retiniche, nei due occhi. Se l’oggetto è localizzato nello stesso posto, in entrambe le immagini, allora il cervello assume che questa è effettivamente la localizzazione che entrambi gli occhi stanno fissando. 2)indicatori monoculari: se per gli oggetti relativamente vicini, rispondono gl’indici binoculari, per gli oggetti lontani rispondo quelli monoculari. Alcuni degli indici monoculari sono: dimensioni relative (se l’immagine contiene una serie di oggetti simili di dimensioni diverse, l’osservatore interpreta gli oggetti più piccoli come più lontani), sovrapposizione (se un oggetto è posizionato in modo da impedire la vista di un altro, l’osservatore percepisce l’oggetto posto davanti come più vicino), altezza relativa (tra oggetti simili, quelli che sono più vicini alla linea dell’orizzonte sono percepiti come più lontani), prospettiva (quando le linee parallele di una scena appaiono convergenti, si percepiscono come se continuassero a distanza), ombreggiatura e ombre (fornisce informazioni sulla profondità dell’oggetto: ogni volta che una superficie non riceve luce diretta, si proietta un’ombra. Se l’ombra cade dalla stessa parte dell’oggetto che sta bloccando la luce, è chiamata ombra connessa o ombreggiatura; se cade su un’altra superficie che non appartiene all’oggetto che la crea, si chiama ombra proiettata),
acquisire dall’ambiente le informazioni parziali o fondamentali assemblandole in modo adeguato e capire cosa sono effettivamente gli oggetti in questione.
- Elaborazione Global-to-global
Come fa il sistema visivo a disambiguare un oggetto in due contesti? Utilizza informazioni del contesto (o scena) nel quale si trova l’oggetto per fare inferenze su ciò che l’oggetto realmente è, sfruttando l’elaborazione globale per arrivare a quella locale. Sanocki spiega che gli oggetti nel mondo circostante possono apparire in una miriade di orientamenti, dimensioni, forme, colori e così via.. Se durante il processo di identificazione di un oggetto, il sistema percettivo considerasse tali fattori per un indiscriminato insieme di alternative, l’enorme quantità di combinazioni delle caratteristiche degli oggetti e della mappatura di tali caratteristiche comporterebbe un’esplosione combinatoria. Un efficace metodo per ridurre ciò che altrimenti sarebbe un compito impossibile di elaborazione delle informazioni, è proprio quello di utilizzare le prime (globali) informazioni per confinare successivamente l’interpretazione delle informazioni che seguono.
- Il problema delle connessioni: processi preattentivi e attentivi
L’attenzione consiste nel selezionare dalle informazioni in entrata, ciò che viene processato e percepito consapevolmente. Il concetto di attenzione serve anche come collegamento delle caratteristiche di uno stimolo, come la connessione illusoria ovvero la combinazione scorretta di due attributi separati di un oggetto presentati brevemente. La connessione per esempio di 3 forme e 3 colori può essere poi descritta dall’osservatore alterandone le caratteristiche (quadrato verde-> rosso).
- Test d’integrazione degli attributi: Le connessioni illusorie suggeriscono che le informazioni visive sono sottoposte a u processo di codifica preattentiva per poi essere integrate in un successivo stadio di elaborazione attentiva. Questo processo rappresenta il fondamento della teoria d’integrazione degli attributi. La Treisman ebbe l’idea generale che nel primo stadio, preattentivo, si percepiscono gli attributi primari, mentre ne secondo stadio, attentivo, si utilizza la selezione attentiva per “incollare” i diversi attributi in un insieme integrato. Una proceduta sperimentale standard per distinguere gli attributi primari da quelli “incollati insieme” è il test di ricerca visiva , in cui il compito dell’osservatore consiste nel determinare l’eventuale presenza di un oggetto bersaglio, in un insieme (esempio tipico di test di ricerca visiva quello con l’obiettivo di trovare la L verde).
- Problemi associati alla teoria d’integrazione degli attributi: Questa teoria è stata criticata perché, utilizzando la ricerca visiva e le procedure correlate, gli scienziati hanno scoperto troppi presunti attributi “primari” il che è poco realistico. Alcuni autori allora propongono un concetto alternativo: la teoria del controllo dinamico , la cui premessa centrale è che invece di un sistema strutturato precoce, sensibile ad un ristretto numero di attributi visivi primari, esiste un sistema malleabile le cui componenti possono essere riconfigurate. Il sistema si riconfigura a seconda dei compiti il che è diverso dal ritenere che esistano molti sottosistemi per ciascun compito possibile.
- Riconoscimento di un oggetto:
Siamo in grado di riconoscere molto bene da semplici schizzi che preservano solo la forma che da foto dettagliate. L’elaborazione visiva può essere divisa in stadi precoci (in cui il sistema percettivo utilizza le informazioni sulla retina per descrivere l’oggetto in termini di componenti primarie come linee, contorni e angoli e utilizza queste componenti per costruire una descrizione dell’oggetto) e stadi successivi (il sistema
confronta questa descrizione a quelle di varie categorie di oggetti immagazzinate nella memoria visiva e seleziona la migliore corrispondenza.
- Rilevatori di caratteristiche nella corteccia: La sensibilità di specifici neuroni corticali, quando si presentano differenti stimoli alle regioni della retina ad essi collegati è chiamata campo recettivo del neurone corticale. Hubel e Wiesel hanno identificato nella corteccia visivo tre tipi di cellule distinguibili in base alle caratteristiche alle quali rispondono. Le cellule semplici rispondono quando l’occhio è esposto ad uno stimolo lineare con orientamento e posizione particolari nel campo recettivo. Anche la cellula complessa risponde ad una barra o ad un margine con particolare orientamento ma non richiede che lo stimolo sia in un punto specifico del campo recettivo; risponde in modo continuo quando lo stimolo si muove lungo il campo ricettivo. Le cellule ipercomplesse richiedono non soltanto che lo stimolo abbia un particolare orientamento; ma anche che sia di una specifica lunghezza. Se uno stimolo si estende oltre la lunghezza ottimale, la risposta diminuisce e può cessare del tutto. Esistono cellule ipercomplesse che rispondono a curvature o angoli di lunghezza specifica. Tutte le cellule appena descritte sono considerate rilevatori di caratteristiche. Questi rilevatori possono essere usati per costruire molte forme, questa proposta sembra più adeguata per forme semplici.
- Relazioni tra caratteristiche: Per descrivere una forma, ci vuole ben più della descrizione delle sue caratteristiche: bisogna specificare anche le relazioni tra di esse. Le caratteristiche di un angolo retto e di una linea diagonale devono essere combinate in un modo specifico per dare origine ad un triangolo. Uno dei modi in cui l’insieme differisce dalle parti che lo costituiscono è che crea nuove caratteristiche percettive, che non possono essere comprese dal semplice esame delle componenti. Esse emergono da relazioni spaziali molto specifiche tra caratteristiche più elementari; ciononostante, spesso si comportano allo stesso modo di caratteristiche più semplici, nei compiti percettivi come la scoperta di un bersaglio e la ricerca visiva. Il sistema visivo esegue molte analisi sofisticate della forma, prima che i risultati divengano consapevoli.
- Stadi successivi del riconoscimento: modelli di rete
- Reti semplici: L’informazione su quali caratteristiche si accompagnano a quali lettere è contenuta in una rete di connessioni. Si ricorre ai modelli connessionistici perché è facile immaginare come queste reti possono essere realizzate nel cervello con la sua seria di neuroni interconnessi. Così, il connessionismo offre un porte tra modelli psicologici e biologici. Ci riferiamo ad ognuna di queste caratteristiche e lettere come ad un nodo nella rete. La connessione tra una caratteristica e una lettera indica che la caratteristica fa parte della lettera. Le connessioni che terminano con la punta di una freccia sono eccitatorie: se la caratteristica viene attivata, l’attivazione si diffonde fino alla lettera. Consideriamo cosa succede quando si presenta la lettera K. Essa attiva le caratteristiche di linea diagonale ascendente, diagonale discendente e verticale. Tutte e tre queste caratteristiche attivano il nodo della K; due di esse attivano il nodo della R; una di queste attiva il nodo della P. Solo il nodo della K ha tutte le sue caratteristiche attivate ed è selezionata come la migliore combinazione. Consideriamo cosa accade quando si rappresenta la R. Essa attiva le caratteristiche di linea diagonale discendente, linea verticale e curva rivolta a destra. Entrambe le categoria di R e P hanno le stesse caratteristiche attivate. Ciò che il modello deve sapere, per scegliere tra queste categorie, è che la presenza di una diagonale discendente significa che lo stimolo in entrata non può essere una P. Questo genere di conoscenza
