Le immagini mentali nella scienza cognitiva classica

Corso di Scienze Cognitive a.a.2011/12

Prof. Iachini

Immagini mentali

“Debole sensazione” che si attiva nella mente in assenza dei corrispondenti stimoli

sensoriale grazie alla memoriaHolt, 1964

Capacità di imitare lo stato di attivazione che si verifica quando percepiamo un evento

* Rappresentazione dell’informazione basata su simboli

•Scienza cognitiva classica

* Meccanismo di simulazione per guidare l’azione

•Nuova scienza cognitiva

Come sono rappresentate le informazioni nella mente?

Cuore della scienza cognitiva dibattito sulle immagini mentali

Concezione classica cognizione come manipolazione computazionale di rappresentazioni espresse in linguaggio

simbolico (es. Mentalese di Fodor, 1975)

Come viene rappresentata l’informazione nella mente?

Codice unico interlingua, simbolico

Codice duplice proposizionale e analogico

Controversia analogico-proposizionale

La teoria classica

Teoria classica della rappresentazione di Palmer (1978): codice arbitrario che combina dei simboli discreti in modo da rappresentare certi stati del mondo

dualismo: tra percezione e cognizione, tra azione e cognizione, tra corpo e mente

dati provenienti dai recettori sensoriali materiale grezzo tradotto in simboli amodali, astratti i processi cognitivi trattano i simboli

Qual è la natura delle immagini mentali?

Controversia: quali tipi di simboli catturano meglio le proprietà delle immagini mentali (IM)

Non si nega esistenza di IM ma:

- hanno caratteristiche funzionali e strutturali specifiche (codice analogico)

-sono l’epifenomeno di altri processi

(codice proposizionale)

I due codici

Codice analogico: basato sul punto simil percettivo

associato per somiglianza

Codice proposizionale: basato sulla proposizione astratto

associato per convenzione

Un esempio proposizionale

“Il libro è sul tavolo”

Rappresentazione linguistico-proposizionale(libro, tavolo) sopra1. simboli discreti

2. simbolo separato per la relazione3. regole grammaticale di combinazione di simboli

4. astratta5. nessun mezzo spaziale

Un esempio analogico

“Il libro è sul tavolo”

Rappresentazione analogico-figurale1. nessun simbolo discreto

2. nessun simbolo separato per la relazione3. no regole di combinazione

4. concreta5. è necessario un mezzo spaziale

Da Giusberti, 1995

La concezione analogica

Immagini mentali: rappresentazione simile alla percezione in assenza di stimolazione sensoriale

Le informazioni non verbali in modo analogico

Le informazioni verbali in modo proposizionale

 (Kosslyn, 1980; 1983; Paivio, 1971; 1986)

Rappresentazione analogica figurale, simil-percettiva, ha proprietà metriche, è simile a ciò che rappresenta

Significato somiglianza

Doppio codice

La concezione proposizionale

Sia le informazioni verbali che non verbali sono rappresentate in un codice astratto, proposizionale

(Anderson, 1983; Pylyshyn, 1973; 1980; 1081)

Codice unico “interlingua” che fa da supporto sia a immagini che parole

Significato convenzione

Immagini e percezione

Analogicisti: dimostrare l’analogia tra immagini mentali e percetti prova che codice immaginativo ha caratteristiche specifiche, che è

diverso dal codice proposizionale

Dimostrazione sperimentale: manipolare un’immagine mentale produce effetti simili alla manipolazione di un’immagine o oggetto concreti

Rotazione mentale e mental scanning

Dati comportamentali

Esplorazione mentale: il TR aumenta all’aumentare della superficie esplorata

Rotazione mentale: il TR aumenta all’aumentare della rotazione effettuata

Manipolare una IM come se fosse un oggetto percepito

Le IM conservano le caratteristiche metriche di ciò che rappresentano

Somiglianza immagini mentali - percezione

Le critiche proposizionaliste

Proposizionalisti (Pylyshyn 1973; 1980; 1981; 1984)

I risultati degli esperimenti non dimostrano equivalenza IM-percezione:

-i soggetti simulano ciò che accadrebbe se realmente vedessero

-influenza di bias sperimentali e aspettative dello sperimentatore

-conoscenza tacita (leggi fisiche spazio/tempo)

-penetrabilità cognitiva: la modificabilità del processo in base a credenze, opinioni ecc.

Le conseguenze teoriche

- Le rappresentazioni sottostanti le IM non sono simili a figure (picture-like) ma piuttosto una descrizione astratta e proposizionale

formato unico codice interlinguaProva della non appartenenza all’architettura cognitiva:

penetrabilità

la modificabilità del processo in base a credenze, opinioni ecc.

Dunque IM come epifenomeni

La replica degli analogicisti

      Risultati robusti anche contrari a credenze taciteRisultati non modificati da credenze e aspettative

Es. lavori sulla metaimmaginazioneDenis e Carfantan (1985; 1986; 1990)

Es. “se ti chiedo di ispezionare un’immagine mentale, il tempo necessario è proporzionale alla distanza esplorata”

soggetti: non predicono i risultati sperimentaliconfuta argomento conoscenze tacite

       

La questione metodologica

I risultati possono essere risultato di un bias procedurale

(e.g. Mitchell & Richman, 1980)

Es. nei compiti di mental scanning soggetti capiscono che sperimentatore si aspetta relazione spazio/tempo

MA: Jolicoeur e Kosslyn (1985): aspettativa sperimentatori relazione a U spazio/tempo

Risultati linearità

Le conseguenze teoriche

Le IM sono una forma di rappresentazione non proposizionale, simile a figure

(Kosslyn 1980; 1983; Shepard, 1975; Shepard & Cooper, 1982)

Le IM appartengono all’architettura cognitiva

specificità strutturale (rappresentazione) e funzionale (elaborazione)

Il doppio codice di Paivio

2 sistemi di codifica indipendenti: verbale e non verbale, ciascuno con un codice peculiare

Paivio (1971, 1986)  

Logogens = unità di cui è composto il sistema verbale

informazioni di cui ci serviamo quando usiamo le parole

operano in modo sequenziale: es. parole di una frase

 

Imagens = informazioni di cui è composto il sistema non verbale oggetti naturali, operano in modo sincronico, possono generare

immagini mentali associate

Il modello di Paivio

Stimoli verbali Stimoli non verbali

Stimoli sensoriali

logogens imagensSistema verbale Sistema non verbale

Connessioni referenziali

Risposte verbali Risposte non verbali

Le connessioni tra i 2 codici

Informazione in entrata: verbale o non verbale sistema sensoriale rappresentata nel sistema verbale o non verbale

Connessioni referenziali tra i due sistemi:

es. tavolo: formazione dell’immagine e poi descrizione

valore d’immagine = facilità con la quale qualcosa induce un’immagine mentale

Es. mela vs astoricità

Le prove sperimentali

Paivio (1965): apprendimento di coppie associate

coppie con 2 termini concreti, 2 astratti, primo concreto e secondo astratto e vs.

Compito: dato il primo termine devono ricordare il secondo

Risultati: apprendimento migliore quando entrambe concrete, peggiore quando entrambe astratte; migliore se primo termine

concreto anziché astratto

Spiegazione: parola astratta: codificata solo tramite il sistema verbale; concreta: con entrambi

Immagini e percezione

Dimostrazione dell’analogia tra immagini mentali e percetti prova che codice immaginativo ha caratteristiche specifiche, che è diverso

dal codice proposizionale

Dimostrazione sperimentale: manipolare un’immagine mentale produce effetti simili alla manipolazione di un’immagine o oggetto concreti

Rotazione mentale e mental scanning

Rotazione mentale

Shepard e Metzler (1971): coppie di disegni di oggetti che differivano per rotazione angolare (da 0° a 180°, intervalli di 20°)

Compito: sono uguali o diversi?

Risultati: tempi di reazione aumentano al crescere della rotazione mentale necessaria per allineare gli oggetti

Corrispondenza puntuale tra gli stadi di cambiamento di posizione dell’oggetto fisico e immaginato

isomorfismo di II ordine immagini-oggetti reali

Quindi: -rotazione funzione specifica di IM

-funzione simil-percettiva

Mental scanning

Kosslyn (1973; 1978): paradigma del mental scanning (esplorazione mentale)

1973: esplorazione di parti di un oggetto

Risultati: TR aumenta a aumentare di distanza esplorata

Critica: confusione tra distanza e parti interpolate

La mappa dell’isola

Mental scanning= modo per valutare le proprietà metriche di mappe spaziali mentali

Memorizzazione della mappa di un’isola con 7 luoghi (palma, albero ecc.) a distanze diverse, senz aoggetti interpolati.

Compito: formarsi un’immagine della mappa ed esplorarla immaginando di andare da un punto all’altro

Risultati: il tempo necessario per effettuare la scansione mentale tra 2 oggetti aumenta in modo lineare all’aumentare della distanza tra questi

oggetti

Studi sulle immagini uditive

Halpern (1988): studio di canzoni con la stessa metodologia

Ipotesi: le immagini uditive si estendono nel tempo come quelle visive nello spazio

Immaginare una parola all’inizio, poi immaginare di cantare la canzone fino ad un’altra parola: i tempi di reazione aumentano con

l’aumentare del numero di battute tra le parole considerate

 

Nello spazio 3-D

Pinker e Finke (80): 4 animali giocattoli appesi a dei fili in un cilindro di plastica.

Compito: mental scanning

Risultati: effetto della distanza vale anche per immagini tridimensionali

Critiche al mental scanning

Pylyshyn (1981):

attribuzione delle proprietà metriche dell’immaginato all’IM

IM non HA distanza e velocità

IM rappresenta distanza e velocità

T = f (d1, v1)

Tempo: risultato delle operazioni sulle rappresentazioni NO

Alternativa: conoscenza tacita leggi fisiche

La risposta di Kosslyn

I risultati del mental scanning derivano dalle proprietà metriche specifiche del “mezzo” mentale in cui si attivano le IM

Risultati confermati in diverse condizioni e setting sperimentali

L’effetto MENTAL SCANNING:

Il tempo per esplorare immagini mentali è linearmente relato alle distanze esplorate

Le immagini mentali incorporano le proprietà metriche di ciò che rappresentano: le distanze relative tra gli oggetti

somiglianza di rappresentazioni spaziali basate sudiverse modalità sensoriali :

Percezione visiva (Kosslyn, Ball & Reiser, 1978)Descrizioni verbali (Denis & Cocude, 1989; 1992; 1997)Esplorazione tattile (Kerr, 1983; Röder & Rösler, 1998)

Locomozione (Iachini, Ruggiero, Gnisci, 2006) (Iachini & Giusberti, 2004)

Quali proprietà metriche?

Mental scanning le IM incorporano le proprietà metriche di ciò che rappresentano

Quali proprietà metriche?

-Sole le distanze relative (proporzionali)?

precedenti esperimenti

-anche le distanze assolute (grandezza assoluta)?

Nostro esperimento: confronto tra mappe di diversa grandezza assoluta

Setting: distanza senza punti interpolati

Fase di apprendimento:

osserva e cammina lungo il perimetro per 5 volte

Fase di test: soggetti bendati e istruiti a “immaginare di andare” da una 1° a una 2° posizione

Misura: tempo di scanning

.50, 1.5 .75, 2.25

2.53, 7.76 3.8, 11.39

1.69, 5.07

1.125, 3.75

Percorsi di 2 grandezze diverse

Risultati2-vie,interazione

F(5,140)=8,85; p<,0000

DISTANZE (M)

TE

MP

O D

I S

CA

NN

ING

(S

EC

)

0

2

4

6

8

10

12

.50, 1.5 .75, 2,25 1.125, 3.75 1.69, 5.07 2.53, 7.59 3.8, 11.4

PERCORSO GRANDE

PERCORSO PICCOLO

Effetto grandezza relativa (linearità distanza/tempo)

Effetto grandezza assoluta (grande > piccolo)

Il “meccanismo” condiviso IM-PERC

Farah (1985; 1989)

-individuare un meccanismo condiviso per IM e perc

-dimostrare che si pone a livello del mezzo analogico

In che modo: le IM interferiscono, anticipano i percetti

Logica: se c’è interferenza DEVE avvenire in un luogo comune

 

Immagini come anticipazioni 

Podgorny e Shepard (1978)

Immaginare una lettera sovrapposta ad un reticolo presentato o presentazione di una

lettera

Compito: decidere se un punto era in una cella coperta dall’immagine mentale della

lettera F

Compito eseguito accuratamente sia con lettere immaginate sia effettivamente

presenti

Le ricerche di Farah

Farah (1989): le immagini mentali possono servire da anticipazioni

Stesso compito del precedente, ma asterisco presentato per breve tempo

Compito: decidere se l’asterisco è stato presentato o no

Asterisco rilevato più spesso nell’area della cella coperta dalla lettera immaginata

La presenza di un’immagine mentale rende i soggetti meglio preparati a identificare la presenza di uno stimolo

IM e figure ambigue

Se IM simili alla percezione, allora le IM delle figure ambigue dovrebbero avere interpretazioni

alternative Chambers e Reisberg (1985): ai soggetti viene

spiegato cosa sono le figure ambigue-figura ambigua anatra/coniglio: richiesta di

formare un’immagine mentale-Richiesta di invertire la figura anatra/coniglio:

non sono in grado ma la sanno disegnare accuratamente

Emergono nuove proprietà?

Le IM non sono ambigue ma hanno un’unica interpretazione differenza dai percetti (v. Pylyshyn)

Critica di Finke, Pinker e Farah (1989): richiesta di

generare un’immagine passando attraverso studi intermedi

Risultato: immagine che riescono a identificare

Durante la costruzione di un’immagine emergono delle proprietà, le proprietà emergenti (Pinker e Finke, 1980)

Creatività?

Cosa sappiamo

Le IM sono:

-rappresentazioni figurali-analogiche

-conservano proprietà metriche

-strutture in MBT

-consapevoli

-controllo volontario

Come si formano?

Quali funzioni esercitano?

Il modello di Kosslyn

Kosslyn e Schwartz (1977), Kosslyn (1980; 1983): modello basato su analogia con programmi grafici

Informazione conservata in formato digitale in MLT ma dispiegata a mappa su uno schermo formato da pixel

IM derivano da informazione conservata in MLT, attivata in visual buffer

Visual buffer struttura della MBT analoga a schermo, basata su punti

“funziona” come uno spazio fisico

Immagine “mappa” che specifica una configurazione di punti nello spazio

Lo schermo

ab

c

a= posizione

b= assi cartesiani

c= distanza

La struttura delle immagini

Due componenti:

Rappresentazione di superficie

Rappresentazione profonda

Rappresentazione di superficie: immagine “quasi-pittorica” attivata nel visual buffer (nostre IM introspettive)

Le caratteristiche delle IM derivano dalle proprietà del mezzo spaziale: per questo dimensioni, distanze, forma

Caratteristiche del visual buffer

Visual buffer analogo a schermo visivo:

-Forma di tipo elicoidale e estensione limitata

(immagini debordano dallo schermo)

-focus ottimale al centro

(IM + chiara al centro sfumata in periferia)

-Risoluzione (acuità) limitata

(+ difficile distinguere dettagli di IM piccola)

-tendenza a dissolversi

(IM transitorie)

La struttura profonda

Informazioni conservate in MLT su cui si basano le IM

2 tipi:

* Informazioni letterali o analogiche

Informazioni visive: forma schematica dell’IM e parti

*Informazioni proposizionali

Informazioni astratte: descrizioni dell’IM, parte di essa, specifica di grandezza, categoria sovraordinata

I processi immaginativi

Generare un’IM formare rappresentazione di superficie in MBT sulla base di informazioni in MLT

Picture: da IM literal a IM di superficie

Find: accesso a informazione proposizionale

Put: colloca le parti, grandezza

Image: coordina

Ispezionare un’IM spostare attenzione lungo IM

Trasformare un’IM ruotare, ingrandire ecc.

Utilizzare un’IM usare Im per compiere operazioni mentali, es. problem solving