Esperimenti mediante fMRI riguardo al significato incorporato

Gli studi di neuroimmagine della processazione del linguaggio che usano fMRI possono indicare sotto quali circostanze gli aspetti incorporati delle rappresentazioni del linguaggio diventano attivate (Just, 2008, pp. 75 e segg.). In particolare la processazione del linguaggio è distribuita attraverso un certo numero di centri corticali, incluse non soltanto le classiche aree del linguaggio nella corteccia associativa (che potrebbero essere coinvolte nella processazione simbolica), ma anche le aree sensorie e motorie. Una serie di studi di fMRI sull’immaginazione visiva nella comprensione della frase rivela sia aspetti percettivo-motori sia aspetti simbolici della funzione cerebrale sottesa alla processazione del linguaggio. Molti tipi di pensiero, in particolare la comprensione del linguaggio, comportano l’uso dell’immaginazione mentale. Comprendere un testo sembra impossibile senza di essa. Il linguaggio spesso si riferisce ad informazioni basate sulla percezione. Questa rappresentazione basata sulla percezione è stata talvolta definita rappresentazione referenziale o modello situazionale. Studi precedenti hanno indicato che l’immaginazione mentale generata da istruzioni verbali e da codifica visuale attivano regioni corticali simili (Mellet et al., 2002, Mazoyer et al., 2002). Parecchi studi, esaminando l’immaginazione mentale, hanno osservato l’attivazione dell’area parietale (Just et al., 2001; Mellet et al., 2000; Ishai et al., 2000; Kosslyn et al., 1999), particolarmente intorno al solco intraparietale. C’è anche una possibilità che l’attività neurale sottesa all’immaginazione nella processazione del linguaggio sia influenzata dalla modalità di presentazione del linguaggio, ad esempio lo scritto rispetto al parlato. In alcuni esperimenti l’attività neurale suscitata nella corteccia visiva primaria durante l’immaginazione mentale che seguiva la codificazione verbale rispetto alla visiva era diversa (Mellet et al., 2000); c’era una minore attivazione visiva primaria durante l’immaginazione dopo la codificazione visiva confrontata con quella verbale, il che suggerisce che la modalità di presentazione può inoltre influenzare la processazione dell’immaginazione successiva. Eddy e Glass (1981) hanno esaminato come i processi visivi nella lettura potrebbero essere collegati ai processi di immaginazione visiva che una frase genera, confrontando modalità di presentazione visive e uditive di proposizioni. Le frasi ad alto contenuto immaginativo hanno richiesto più tempo nella verifica vero – falso rispetto a quelle a basso contenuto immaginativo quando erano presentate visivamente, ma non quando lo sono state uditivamente. Queste scoperte suggeriscono ancora la modalità di presentazione di una frase può influire sulla processazione della conseguente immaginazione. Gli studi di Just et al. (2004) hanno esaminato i processi di immaginazione mentale nel contesto di un compito di comprensione del linguaggio. Uno dei principali obiettivi era esaminare l’interazione tra due sistemi neurali alquanto separabili, i sistemi dell’immaginazione mentale e della processazione del linguaggio. Nel contesto del dibattito sull’incorporamento questi studi non chiedono se si verifica un’attivazione incorporata percettiva o motoria, ma le circostanze in cui ha luogo e il modo in cui essa è collegata ad altra attivazione più simbolica. Per realizzare questo obiettivo è stata usata la fMRI per misurare non solo i livelli di attivazione, ma anche le connessioni funzionali delle regioni ritenute coinvolte nell’immaginazione mentale, per determinare le relazioni tra i due sistemi. Un secondo obiettivo era quello di esaminare l’effetto della modalità di input, confrontando l’effetto dell’attivazione connessa all’immaginazione quando le frasi erano sia ascoltate che lette. Lo studio ha esaminato l’attivazione cerebrale mentre i partecipanti leggevano o ascoltavano frasi ad alto o basso livello di immaginazione e hanno giudicato se fossero vere o false. Esse includevano frasi che richiedevano vari tipi di trasformazione spaziale, o una valutazione dello

spazio come la rotazione mentale, l’esame di relazioni spaziali, la combinazione di strutture e e la comparazione di aspetti visivi di di oggetti comuni. Sebbene queste frasi richiedessero che venisse operata mentalmente una trasformazione spaziale, gli studi pilota hanno indicato che la comprensione di una descrizione spaziale complessa senza una trasformazione produceva risultati simili. Le frasi a basso livello di immaginazione potevano essere verificate riferendosi alla conoscenza generale, senza l’uso dell’immaginazione. La manipolazione dell’imagery della frase ha influenzato l’attivazione in regioni, in particolare il solco intraparietale sinistro, che si attivano in altri compiti di immaginazione mentale, come la rotazione mentale. Gli esperimenti di presentazione sia uditiva che visiva hanno evidenziato un’attivazione molto maggiore dell’area del solco intraparietale nella condizione di alta immaginazione, suggerendo un substrato neurale comune per l’immaginazione evocata dal linguaggio che è indipendente dalla modalità di input. C’è stata maggiore attivazione nell’area del solco intraparietale nella condizione di lettura più che in quella di ascolto, ma la magnitudo dell’effetto di immaginazione era comparabile.

Le varie regioni anatomiche della corteccia coinvolte nel processare un compito devono essere in grado di comunicare efficacemente e di sincronizzare i loro processi per il funzionamento del sistema. In un compito di linguaggio questo significa che le aree responsabili per l’esecuzione di processi subcomponenti devono collaborare per sintetizzare le informazioni necessarie per la comprensione. Tale collaborazione può essere misurata in studi di neuroimmagine funzionale elaborando la correlazione dell’attivazione di serie temporali in un a regione data con l’attivazione di serie temporali di un’altra regione. La misura in cui i livelli di attivazione delle due regioni aumentano e diminuiscono è da considerare come un riflesso del grado in rapporto al quale le due regioni sono funzionalmente connesse; il termine ch’è largamente usato per riferire all’attivazione la correlazione di serie temporali è connettività funzionale. Ricerche precedenti hanno fornito qualche evidenza del fatto che, quando aumentano le esigenze del compito, aumenta anche la connettività funzionale, per esempio come una funzione del carico della memoria di lavoro (Diwadkar et al., 2000), riflettendo il bisogno di una coordinazione più stretta in condizioni più esigenti. Si è anche mostrato che la connettività funzionale è modulata dalla difficoltà di comprensione, e in modo piuttosto differente per individui con diversa capacità di memoria (Prat et al., 2007). In aggiunta alla manifestazione di livelli di maggiore attivazione durante la processazione di frasi ad alto livello immaginativo, il solco intraparietale sinistro ha mostrato anche maggiore connettività funzionale in questa condizione con altre regioni corticali – particolarmente con le regioni di processazione del linguaggio – nonostante la modalità di input. La manipolazione dell’imagery ha influenzato la connettività funzionale tra l’area del solco intraparietale sinistro e le altre aree del cervello che sono attivate in questo compito. Ha influenzato anche la connettività funzionale tra l’area temporale superiore (di Wernicke) e le altre aree cerebrali. Il solco intraparietale sinistro e l’area di Wernicke si è proposto che siano coinvolte nella processazione dell’immaginazione rispettivamente delle frasi ad alto grado di immaginazione e nella processazione semantica simbolica. Le altre cinque aree cerebrali attivate erano poste nell’emisfero sinistro, incluse le aree coinvolte in modo centrale nella processazione del linguaggio (pars opercularis, pars triangularis, corteccia prefrontale dorsolaterale, campi oculari frontali e lobulo parietale inferiore). Il solco intraparietale sinistro ha avuto connettività funzionali maggiori con le cinque aree cerebrali attivate quando le frasi erano ad alto grado di immaginazione, mentre l’area temporale sinistra aveva connettività funzionali più alte per le frasi a basso grado di immaginazione. Questo risultato si applica sia alle condizioni di presentazione visiva che uditiva e fornisce un’importante evidenza convergente per l’implicazione del solco intraparietale nella processazione dell’imagery durante la comprensione di frasi, e più direttamente indica il maggior grado di interazione funzionale tra questa rappresentazione di immaginazione incorporata e alcune delle altre regioni chiave attivate in condizioni di elevata immaginazione.

I dati sopra esposti indicano quindi un alto grado di interazione tra aree cerebrali del LH nella processazione di frasi con un determinato contenuto di imagery. Si vedrà ora la situazione inerente alla visual imagery nella comprensione di metafore nuove.

Mason et al. (testo in fase di review) hanno confrontato la comprensione di metafore fredde e di metafore nuove e hanno trovato un’interessante differenza che è in rapporto con l’incorporazione. Durante la comprensione di un passaggio metaforico freddo le stesse aree di processazione del linguaggio sono attive come nella lettura normale (lobo temporale mediale sinistro e superiore, giro frontale inferiore sinistro, corteccia prefrontale dorsolaterale bilateralmente, aree frontali mediale destra, temporale superiore e mediale superiore) Tuttavia è qui importante il contrasto con le metafore nuove. Queste hanno evocato l’attivazione parietale intorno all’area del solco intraparietale bilateralmente, suggerendo che i processi di immaginazione visiva erano usati per istanziare e/o interpretare le metafore nuove. Queste erano generalmente di tipo visivo nell’ambito naturale, come una metafora che paragonava una strada ventosa ad un nastro. Queste metafore dimostrano l’uso selettivo dell’imagery nella comprensione delle metafore, suggerendo che le rappresentazioni percettive sono usate nella comprensione di metafore nuove ma non fredde. Può darsi che la mappatura tra domini che sono necessari nella comprensione di metafore nuove ( ad esempio la mappatura tra il sistema solare e l’atomo) sono spesso mediate attraverso rappresentazioni spaziali. Un principio più generale della funzione neurale è che una rappresentazione o un processo dati possono essere attivati sulla base di una situazione “come se necessaria”. In questa visione l’incorporazione si verifica soltanto per quei tipi di metafore che lo richiedono per la loro appropriata comprensione.

Dunque gli studi di fMRI sull’immaginazione insegnano molto riguardo all’embodiment, mettendo in luce in modo particolare le circostanze in cui le rappresentazioni incorporate è probabile che giochino un ruolo. Primo: le rappresentazioni percettive incorporate sono usate quando c’è qualche azione mentale o valutazione che dev’essere compiuta sulla rappresentazione percettiva per comprendere la frase o realizzare il compito. Secondo: nella processazione dell’imagery della frase l’attivazione parietale associata con la rappresentazione percettiva è sincronizzata con le aree del linguaggio simbolico con cui sta collaborando. Da ultimo le rappresentazioni percettive sono usate nella comprensione di metafore nuove ma non fredde. Questi rilievi hanno un tema che le percorre: le rappresentazioni incorporate sono attivate più spesso o ad un livello più alto in situazioni in cui l’informazione percettiva è particolarmente utile o saliente.

Pulvermuller (2008, pp. 107-108) chiarisce ulteriormente questa situazione attraverso un modello di incorporazione delle forme delle parole e della semantica a livello cerebrale neuronale. I networks di azione-percezione possono legare insieme informazioni caratteristiche di tipo articolatorio- fonatorio e acustico per produrre rappresentazioni transmodali di forme di parole parlate. Le assemblee neuronali per le forme delle parole possono essere sparse attraverso le parti frontale inferiore e temporale superiore della corteccia perisilviana sinistra del linguaggio. Aspetti delle azioni e delle percezioni rilevanti nella spiegazione di parole referenziali possono essere connessi alle forme delle parole per mezzo di una correlazione neuronale delle attivazioni dell’assemblea perisilviana della forma delle parole e dei neuroni semantici delle regioni cerebrali connesse all’azione e alla percezione. Le differenze di categoria semantica possono essere basate sul coinvolgimento differenziato dei set neuronali nella corteccia visiva temporale inferiore, nella corteccia centrale frontale correlata all’azione ed in altre aree cerebrali. Predizioni precise sul luogo corticale di processi semantici specifici del cervello potrebbero essere prodotte per sottotipi di parole d’azione che si riferiscono ai movimenti di viso, braccia e gambe, come leccare, prendere, calciare. La processazione di queste parole accende il sistema motorio in un modo simile a quello che si verifica quando si svolgono le rispettive azioni. Questa somatotopia semantica è completata da una somatotopia fonologica; ascoltare i suoni del discorso prodotti con le labbra o la lingua attiva le aree coinvolte specificamente nei movimenti del labbro o della lingua, che contribuiscono anche all’articolazione del fonema. L’attivazione specifica dei sistemi motori ha luogo rapidamente durante la processazione del discorso e del linguaggio scritto, è automatica e fornisce un contributo funzionale alla processazione della parola. Questo fornisce un supporto di ordine neuroscientifico al fatto che il linguaggio è fondato in e incorporato attraverso i meccanismi di azione e percezione. In aggiunta alle caratteristiche elementari dell’oggetto e al riferimento all’azione, un modello cerebrale

del significato astratto può essere costruito sulla base delle proprietà conosciute dei circuiti neuronali, per esempio della loro abilità nell’implementare le operazioni logiche. I concetti astratti possono dunque svilupparsi nelle regioni cerebrali adiacenti e anteriori alle aree coinvolte nella processazione delle azioni referenti e degli oggetti.