Input linguistici e mappe cerebrali

Semantic domain-specific functional integration for action-related vs. abstract concepts

Secondo una ricerca (1) del 2008, condotta da Marco Tettamanti (neuroscienziato presso l’Istituto Scientifico San Raffaele di Milano, l’Istituto Nazionale di Neuroscienze di Torino, e l’Istituto di Bioimaging Molecolare e di Fisologia al CNR di Segrate, Milano) e Marta Ghio (Università Vita-Salute San Raffaele, Milano), l’input linguistico verrebbe ‘smistato’ in differenti aree cerebrali a secondo del contenuto lessicale della parola. Nel caso di termini di significato concreto, legato per esempio ad azioni, si attiverebbe un network di aree diverso da quello che si attiverebbe durante l’ascolto di una parola di contenuto astratto. Questi osservazioni rafforzano l’ipotesi – sempre più consolidata – per cui le rappresentazioni concettuali e semantiche sarebbero distribuite in tutto il cervello, e si attiverebbero secondo specifiche mappature.

La ricerca presentata sostiene, quindi, una tesi una favore delle teorie modali, secondo le quali l’input sensoriale verrebbe scomposto, nel momento dell’elaborazione ricettiva, in una serie di informazioni, di cui il segnale sarebbe costituito (fonetica – nel caso specifico della ricerca – semantica, ecc.). Ciascuna di queste informazioni sarebbe immagazzinata in diverse memorie (diversi “magazzini”), dislocate nelle preposte aree di competenza percettiva. Nel momento in cui l’oggetto semantico complessivo viene evocato (perché sollecitato ad esempio da un input, quale può essere una frase), le aree depositarie delle singole informazioni si attiverebbero in cooperazione, in interazione, dalla quale scaturirebbe appunto il recupero dell'informazione complessiva.
Grazie alle teorie modali, che sostengono la scomposizione delle informazioni e l'interazione di diverse aree neurali, è forse possibile avanzare un'ipotesi – puramente congetturale – circa le proprietà associative della mente, indagandone innanzitutto le basi cerebrali.

Se l’input viene scomposto in “tratti”, ciascuno di un preciso carattere percettivo e/o semantico (e/o persino semiotico), e ciascuno immagazzinato in un'area dislocata e deputata ad esso, è forse ipotizzabile (in modo ingenuo e rudimentale) che ogni neurone possieda una propria memoria che registra un singolo “tratto” (di carattere percettivo, presumibilmente). Tutti i neuroni appartenenti ad una determinata area registrano una porzione di informazione veicolata dall'input, la quale viene a sua volta suddivisa nei suddetti tratti.
L'idea che l'input sensoriale venga scomposto in tratti da registrare in singole memorie neurali presuppone una stretta interconnessione non solo tra aree di piccola o media superficie e comunque contigue, ma anche tra aree cerebrali a notevole distanza.

Tale interconnessione è stata effettivamente riscontrata tra il lobo temporale e aree anche molto distanti, come quella motoria e premotoria. È stato osservato che l'area di Brodmann 4 (motoria primaria), che controlla i movimenti dell'apparato fono-articolatorio, si attiva sia durante la produzione di foni sia durante la discriminazione uditiva di sillabe (2). Vi sarebbe pertanto una simulazione dell'attività motoria che produce le sillabe, utile alla loro stessa percezione. Analogamente, la corteccia premotoria (BA 6) si attiverebbe anche durante l'osservazione di azioni e l'ascolto. Pertanto, l'ascolto e la lettura di parole possono attivare il sistema motorio e premotorio, e l'attivazione può addirittura essere specifica per il significato delle parole. «Ad esempio, una parola come “leccare” attiva un vasto network neurale in cui è presente anche l'area motoria che controlla i movimenti della lingua, mentre una parola come “calciare” attiva una rete di aree in cui è presente anche la porzione della corteccia motoria che controlla il movimento della gamba.»(3): il che confermerebbe anche le conclusioni tratte nella ricerca presentata. Per inverso, alcuni studi (4) hanno osservato che la stimolazione di della corteccia motoria nelle regioni di mano e gamba nell'emisfero sinistro influenza l'elaborazione linguistica in modo categoria-specifico durante un compito di decisione lessicale riguardante parole legate ad azioni. Aree premotoria e motoria primaria sono quindi direttamente coinvolte sia nella produzione che nella comprensione linguistica.

Non solo le precedenti aree sono fortemente legate ad operazioni linguistiche. Nel lobo temporale dell'emisfero sinistro, le aree di Brodmann 44, 45, 47 sono coinvolte rispettivamente: (44) nella categorizzazione semantica, nella decisione lessicale, nella generazione di aggettivi, di nomi di colori e di verbi; (45) in funzioni semantiche e sintattiche; (47) nel recupero di informazioni semantiche, in associazioni semantiche, in categorizzazione e generazione lessicale.

Che queste aree, così lontane tra loro e anche da quelle che si ritengono più specificamente legate al linguaggio, possiedano anche delle memorie semantiche che sono raggiunte da informazioni da registrare presuppone un lavoro di analisi e decodifica propriamente semantiche della regione che primariamente riceve il segnale sensoriale. Ed infatti il lobo temporale svolge una funzione di prim'ordine nella comprensione lessicale: vari esperimenti (5) suggeriscono che le BA 37/20 siano implicate in una integrazione semantica polimodale, costituendo quindi un epicentro fondamentale per l'accesso alle informazioni semantico-lessicali. In particolare, la attigua BA 21 non si attiva nella comprensione di immagini e scene non-verbali: la sua attività è maggiore in compiti di categorizzazione semantica del significato veicolato da parole, che non da concetti derivati da immagini. Questa potrebbe pertanto essere l'area specificamente deputata all' “analisi e smistamento” delle informazioni sulla base del loro più puntuale significato semantico (operazione naturalmente più complessa in caso di significati poco o non referenziali).

Le reti interattive che si formerebbero secondo queste modalità presupporrebbero uno scambio di informazioni, veicolate dai neuroni. I neuroni sono collocati in grafi, cioè mappe di neuroni attivi durante l'attuazione di una funzione. Nel recupero di un significato semantico, e più ancora forse nella creazione di concetti o più in generale di un oggetto mentale, sono diverse le aree che entrano in interazione. Ovvero, nel momento della formazione di un oggetto mentale, si attivano quei neuroni (ed anche le loro potenziali connessioni) che sono depositari di alcuni tratti utili alla formazione dell'oggetto stesso. In tal modo, i grafi non corrispondono ad aree funzionali specifiche, ma sono mappe dinamiche di interazioni e di connessioni. Sfruttando le possibilità connettive dei neuroni circostanti, ogni singolo neurone potrebbe potenzialmente scambiare informazioni con altri neuroni anche molto distanti.
Le proprietà associative della mente si potrebbero forse fondare sulla condivisione, in grafi diversi, di neuroni depositari di tratti singoli che, detenuti nelle memorie dedicate di singoli neuroni, entrerebbero in interazioni molteplici proprio sulla base della dinamicità dei grafi.

«Le proprietà associative degli oggetti mentali permettono loro di concatenarsi, di “legarsi” in maniera spontanea e autonoma. Riprendiamo l'analogia proposta da Russell (1918) tra oggetti mentali e atomi. Il legame chimico tra atomi consiste in una messa in comune di elettroni. Possiamo anche immaginare che gli oggetti mentali si concatenino con la messa in comune non più di elettroni, ma di neuroni. Ciò presuppone che uno stesso neurone possa far parte di parecchi grafi d'oggetti mentali diversi, pur conservando una singolarità preesistente alla formazione dell'oggetto mentale. Tuttavia, il legame chimico tra atomi è statico, il concatenamento degli oggetti mentali è dinamico. Una subpopolazione, un contingente di neuroni potra allora servire da “germe”, e determinare l'invasione brusca di un'assemblea cooperativa da parte degli impulsi nervosi, e così di seguito. Nuove combinazioni dinamiche potranno “germogliare” spontaneamente, man mano, con una componente aleatoria tanto più importante quanto più ci si allontanerà dal percetto. Il concatenamento si accompagnerà a una combinazione se c'è stabilizzazione dell'accoppiamento dei neuroni reclutati nel corso di esso. Le regole di questi concatenamenti, combinazioni interconversioni, saranno evidentemente condizionate dal nidi di cablaggio della macchina cerebrale che, così, impone la sua “grammatica” al concatenamento degli oggetti mentali.»(6)



Note bibliografiche:
1) Tettamanti, M., Ghio, M., «Semantic domain-specific functional integration for action-related vs. abstract concepts», in Brain and Language, 112 (2010)
2) Fadiga et al., Speech listening specifically modulates the executability of tongue muscles: a Tms study, in European Journal of Neuroscience, 15, pp. 399-402
3) Marini A., Manuale di neurolinguistica, Carocci, 2008
4) Pulvermuller et al., Functional links between motor and language systems, in European Journal of Neuroscience, 21, pp. 793-7
5) Davis et al., Neural reponses to morphological, syntactic and semantic properties of single words: an fMRI study, in Brain and Language, 89, pp. 439-49; Nobre et al., Word recognition in the human inferior temporal lobe, in “Nature”, 372, pp. 260-3
6) Changeux J.P., L'uomo neuronale, Feltrinelli ed., 1983

di Roberto Cirillo [Leggi la sua biografia »] [Visita la sua tesi »] [Leggi i suoi articoli »]

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