Organizzazione dell’informazione visiva lungo la via ventrale (sistema parmenideo)

La regione visiva ventrale è organizzata funzionalmente e spazialmente. L’organizzazione funzionale concerne il riconoscimento. L’organizzazione spaziale concerne la suddivisione del lavoro

Il pandemonio

Oliver Selfidgre, per spiegare come avviene il riconoscimento delle parole scritte, aveva presentato nel 1959 la metafora dell’assemblea di demoni o “pandemonio” Immaginiamo un immenso emiciclo dove sono riuniti decine di migliaia di demoni in competizione tra loro. Ogni demone rappresenta una parola del lessico mentale. Non appena una parola appare sulla retina, tutti i demoni la esaminano contemporaneamente e ognuno dichiara quanto stima che la parola, di cui è rappresentante, sia quella apparsa sulla retina. Ogni demone svolge un lavoro elementare. Esamina in che misura la parola che gli è assegnata corrisponde alle lettere presentate in entrata.

Le proprietà del modello a pandemonio corrispondono alle caratteristiche del nostro sistema nervoso. Composto di circa centomila milioni di neuroni, è un sistema nel quale più elementi effettuano in parallelo operazioni semplici e formano delle coalizioni che entrano in competizione le une con le altre attraverso la mediazione di sinapsi eccitatorie ed inibitorie.

Il pandemonio di Selfridge ha ispirato numerosi modelli teorici di reti neurali implicati nella lettura.

Il modello Jay Mc Clelland e David Rumelhart

In basso è illustrato il modello proposto da Jay Mc Clelland e David Rumelhart nel 1981. Sono presenti unità organizzate su tre livelli gerarchici. In basso, in ingresso i neuroni sensibili ai tratti presenti sulla retina. In mezzo i rilevatori di lettere. In alto, le unità che codificano le parole.Le connessioni sono eccitatorie (frecce), ma anche inibitorie (tratti terminanti con cerchietti neri). Dalla competizione delle unità lessicali emerge una parola dominante che rappresenta la migliore ipotesi che possiamo esprimere sullo stimolo presentato (figura 1).

Figura 1) Modello di Jay Mc Clelland e David Rumelhart per il riconoscimento delle parole del lessico scritto. Questo modello prevede tre livelli di elaborazione sensoriale: dei tratti, delle lettere e delle parole. Connessioni eccitatorie e inibitorie legano ciascun livello con il livello superiore. La combinazione di queste connessione consente di riconoscere la parola.  

Oggi sappiamo che esistono più aree cerebrali nelle quali le assemblee di demoni gareggiamo per decidere quale stimolo è stato presentato ai recettori retinici.

organizzazione spaziale della regione visiva ventrale

Thad Polk e Marta Farah, utilizzando la MRI in diffusione, hanno condotto alcuni esperimenti che mostrano come la regione occipito/temporale ventrale dell’emisfero sinistro contenga una rappresentazione astratta delle lettere e delle parole indipendentemente dalla forma. In altri termini, ciascun demone è insensibile alla varianza maiuscolo/minuscolo e stampatello/corsivo. La lettera “a”, la lettera “A” e la lettera “a” sono per questi demoni un’unica lettera.

Si è accertato che la regione visiva ventrale è organizzata per divisione del lavoro. Il riconoscimento delle case e dei paesaggi ricorre alle regioni ventrali più vicine alla linea mediana che separa i due emisferi. Spostandosi verso il fianco degli emisferi s’incontra una regione che risponde particolarmente ai volti. Più lontano, nel solco occipito-temporale si annidano alcuni settori particolarmente sensibili alla visione delle parole. Alla fine sul bordo del cervello un lembo di corteccia temporale inferiore risponde agli oggetti e agli strumenti (figura 2).

Figura 2) Organizzazione della regione visiva ventrale dell’emisfero destro. Il riconoscimento degli “enti visivi” avviene in aree specifiche della corteccia associativa. I vari colori corrispondono alle aree di riconoscimento degli “enti”. L’area colorata in blu è quella preposta al riconoscimento degli edifici; l’area in verde è funzionale al riconoscimento dei volti; l’area in rosso alle parole scritte e l’area in giallo agli strumenti.

L’elaborazione dell’informazione sensoriale si realizza anche attraverso invarianze percettive che aumentano progressivamente. Neuroni che sono sensibili alla variazione di posizione sulla retina si collocano a un livello di elaborazione più basso rispetto ai neuroni che sono insensibili a tale variazione. Analogamente neuroni che sono sensibili alla variazione del carattere (stampatello, corsivo) di una lettera si collocano a un livello di elaborazione più basso rispetto ai neuroni che sono insensibili a questa variazione.

Vi sono aree percettive in cui i neuroni codificano il significato, indipendentemente dalla modalità sensoriale dello stimolo. Per questi neuroni il termine “leone” del lessico orale e del lessico scritto,  un leone visto dal vivo o in fotografia sono la stessa cosa.

le aree native dei significati.

L’organizzazione spaziale concerne anche le aree native dei significati. I significati sono codificati in aree su cui convergono vie dei vari sistemi sensoriali. Possiamo supporre che vi siano aree unimodali in cui un significato “nasce”, per poi convergere in aree polimodali. Consideriamo il significato di “verde”. Si tratta di una “tinta” codificata assieme alle altre tinte nell’area V4 della corteccia occipitale. E’ plausibile che la V4 sia l’area nativa del significato “verde”. Da quest’area il significato proietta a un neurone su cui convergono la parola verde del lessico scritto e del lessico orale. Per questo neurone il “concetto” di verde concerne la tinta, la parola verde del lessico scritto  e la parola verde del lessico orale.

Le aree native dei significati sono distribuite nella corteccia. L’area V5 è area nativa dei significati dei movimenti percepiti.

Friedmann Pulvermuller e i colleghi hanno confrontato l’attività cerebrale evocata da parole che appartengono tutte alla stessa categoria, quella dei verbi d’azione, ma che differiscono per il loro contenuto elementare. Alcuni verbi, come mordere, evocano movimenti della bocca; altri evocano azioni della mano (scrivere, lanciare), altri ancora i gesti della gamba e del piede (tirare, camminare). Ciascun tipo di verbo attiva una porzione distinta dell’area premotoria funzionale ai movimenti degli arti richiamati dal verbo. Le aree native dei significati di questi verbi non fanno parte del sistema parmenideo.

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