La Convergenza di “Vincoli Deboli”
Il confronto tra metodologie differenti

 

V.1 - La nozione di convergenza
V.2 - Convergenza e localizzazione
V.3 - Coerenza intra- ed intermetodologica
V.4 - Conclusioni

  

V.1  - LA NOZIONE DI CONVERGENZA

 

Abbiamo visto nel capitolo precedente che il brain imaging è venuto a colmare molte lacune che intercorrevano fra le ampie conoscenze di cui da tempo disponevamo circa l’organizzazione funzionale del cervello nelle specie animali e le informazioni frammentarie sull’anatomia funzionale del cervello umano, desunte soprattutto dallo studio delle lesioni. In questo senso, il brain imaging ha rivestito un ruolo fondamentale di conferma e di raffronto interspecifico di diverse ipotesi elaborate in sede sperimentale. D’altra parte, tale metodo è stato investito di un non meno importante ruolo euristico nell’esplorazione di quegli aspetti del comportamento cognitivo in cui l’evidenza dagli studi su animali non ha fornito dati rilevanti (è il caso del comportamento linguistico o di forme particolarmente complesse di problem solving).

In particolare, si è detto, la sua versatilità dipende dalla possibilità di utilizzare modelli di tipo comportamentale per studiare l’anatomia funzionale del cervello e, viceversa, di impiegare informazioni sulla specializzazione di determinate aree cerebrali per restringere le possibili architetture funzionali di dati sistemi cognitivi. Nel corso della nostra rassegna abbiamo cercato di mettere in luce come questa prospettiva “incrociata” possa essere applicata, con determinate precauzioni, al problema specifico dell’identificazione dei componenti funzionali di un sistema e come a tale scopo il brain  imaging si affianchi alle strategie di indagine tradizionali per lo studio della specializzazione funzionale del cervello.

Nell’ambito delle neuroscienze cognitive, diversi studiosi hanno sottolineato l’importanza di questa prospettiva d’indagine pluridisciplinare, in cui i singoli risultati sono confrontati con dati di altra provenienza.

Una posizione esemplare a questo riguardo è quella di Kosslyn, il quale concepisce un quadro sperimentale entro cui diversi metodi concorrono alla costruzione e al controllo di modelli dei processi cognitivi e di ipotesi sulla loro realizzazione neurale. Each of these methods – egli afferma – has its strengths and weaknesses, and no individual finding should be taken as definitive. My strategy is to seek converging evidence from as many different sources as possible. If the same inference follows from very different types of studies, it seems unlikely that the results were a consequence of methodological quirks[1].

Poco oltre egli ribadisce: “If one is led to the same conclusion from several different methods, one can be confident that the potential problems with any individual methods are not leading one astray. In essence, I view individual results as weak constraints on a theory; the goal is to fit together as many such constraints as possible into a mutually consistent interpretation[2].

 

Questa affermazione si presta particolarmente a mettere in luce due diversi problemi che ci interessa approfondire.

Consideriamo innanzitutto l’idea di converging evidence introdotta da Kosslyn. Perché possa considerarsi uno strumento di convalida sperimentale di modelli teorici, tale convergenza richiede una caratterizzazione rigorosa. Riteniamo che una prospettiva di mutue restrizioni fra organizzazione dei processi cognitivi e organizzazione cerebrale non sia possibile senza che abbiamo preliminarmente chiarito che cosa si intenda per “convergenza” di dati sperimentali di diversa provenienza a sostegno di determinate ipotesi.

In secondo luogo, riteniamo poco fruttuosa la fede nel fatto che la convergenza escluda automaticamente (in quanto complessivamente improbabile, “unlikely”) la possibilità di errori metodologici e la convinzione che, anzi, essa garantisca l’affidabilità delle singole osservazioni, indipendentemente dalle assunzioni metodologiche da cui queste dipendono. Riteniamo invece che la prospettiva dei weak constraints proposta da Kosslyn sia troppo generica e, in mancanza di criteri espliciti per stabilire la convergenza fra le osservazioni, potenzialmente ingannevole.

            Nel corso di questo capitolo cercheremo di delineare che cosa si debba intendere per “convergenza” di risultati nell’identificazione delle basi neurali di determinate capacità cognitive. Metteremo in luce, a questo proposito, come spesso l’assunzione localizzazionista che sta alle spalle di questi risultati conduca a conseguenze discutibili all’atto della convalida delle ipotesi con evidenza pluridisciplinare: passeremo in rassegna tre casi emblematici di ricerca del correlato neurale di specifiche capacità, mettendo a fuoco come risultati divergenti siano nondimeno suscettibili di convalida attraverso dati di altra provenienza. A partire da queste osservazioni, concluderemo con alcune riflessioni generali circa il ruolo dei modelli e il loro impiego nella prassi delle neuroscienze cognitive.

 

V.2  - CONVERGENZA E LOCALIZZAZIONE

 

Se torniamo a considerare le due strategie di indagine cui si prestano, come abbiamo visto, imetodi di brain imaging, ricorderemo che l’impiego di informazioni sull’attività di determinate aree cerebrali al fine di identificare quali operazioni siano coinvolte nella realizzazione di un task riposa necessariamente su conoscenze precedentemente acquisite circa la specializzazione funzionale di queste stesse aree[3]: ovverosia, per poter inferire con una qualche plausibilità, a partire dalla visualizzazione di regioni cerebrali attivate da un task, le operazioni che questo richiede è necessario predisporre di ipotesi stabili sull’anatomia funzionale del cervello

Ricorre frequentemente – nella letteratura specifica sull’applicazione del brain imaging a questo tipo di domande – l’uso di espressioni come: “dati neuropsicologici convergono nell’identificazione di quest’area come il correlato neurale del componente in questione”, oppure “la specializzazione di questa regione nel compiere questo tipo di processi è confermata dal fatto che lesioni circoscritte che la interessano producono deficit selettivi nello svolgimento di tali processi”.

Abbiamo già ricordato nel I capitolo i problemi cui soggiace la neuropsicologia nel momento in cui formula, sulla base di deficit, ipotesi di localizzazione cerebrale di componenti funzionali. Cercheremo di mostrare qui di seguito, attraverso un’analisi sommaria (che non intende rappresentare una rassegna esaustiva) di tre casi dibattuti di localizzazione cerebrale di capacità cognitive e delle patologie associate alle rispettive aree, come quest’idea di “convergenza” sia in realtà più problematica di quanto potrebbe sembrare: tenteremo, più precisamente, di mettere in luce come il punto nevralgico dell’impianto inferenziale di questi approcci incrociati stia nel fatto che la “convergenza” dichiarata, più che un risultato, possa essere in realtà il frutto di una cernita di un sottoinsieme di dati compatibili con le scoperte fra i molti a disposizione nella letteratura delle singole discipline. Ci soffermeremo, alla fine di questa rassegna, sul rapporto di convalida e confutazione fra ipotesi ed evidenza sperimentale che da questi casi emerge.

 

·       I disturbi afasici e la  localizzazione del componente fonologico.

 

In una rassegna critica su diversi studi di PET nel campo del linguaggio, Poeppel ha cercato di confrontare i risultati di una serie di indagini volte ad isolare il locus cerebrale del componente funzionale responsabile della decodifica fonologica di stimoli linguistici[4]. Le conclusioni di questa rassegna mostrano risultati palesemente divergenti. Esperimenti molto simili, intesi ad isolare gli stessi processi di elaborazione linguistica hanno rilevato attività in aree corticali differenti e fra loro disgiunte: cinque studi sull’elaborazione fonologica hanno cioè prodotto cinque diverse classi di risultati, ognuna delle quali – si noti – coerenti  con cinque diverse fonti di evidenza tratte dalla letteratura neuropsicologica di correlazione fra deficit e lesione.

Nello specifico, gli studi esaminati impiegavano tutti giudizi di discriminazione di rima – compiti che si ritengono generalmente fra i più adatti a mettere in luce i processi di decodifica fonologica. In ciascuno di questi studi si afferma che un componente linguistico deputato all’elaborazione fonologica  è stato isolato. Gli stimoli in 4 dei 5 studi sono rappresentati da coppie di espressioni linguistiche da confrontare secondo una dimensione predefinita; analoga in questi studi è inoltre la strategia sottrattiva adottata per la scomposizione del task. Dal confronto dei vari studi emerge che 22 aree distinte mostrano un incremento di CBF in risposta a task di elaborazione fonologica. Di queste aree, otto mostrano una attivazione significativa in più di uno studio; nessuna di queste 22 aree, per contro, risulta attivata in tutti e cinque gli studi e nessun sottoinsieme di tali aree è condiviso in 4 su cinque studi. Ai fini della nostra problematica, è interessante rilevare che ogni studio adduce evidenza tratta da studi afasiologici a sostegno delle proprie ipotesi di localizzazione: dal momento che ci sono cinque diversi risultati, ciò significa che i vari ricercatori sono stati in grado di trovare altrettanti casi di lesione compatibili con proprie scoperte.

 

Figura 1. Aree coinvolte nell’elaborazione fonologica in diversi studi di PET,

da Poeppel (1996).

 

 


Le ragioni della divergenza, secondo Poeppel, possono essere molteplici.

Da un lato, un’inadeguata scomposizione del task nel disegno sperimentale e problemi specifici legati alle strategie sottrattive impiegate[5].

Dall’altro uno scarso contatto con le scienze del linguaggio: i diversi studi, in particolare, non si spingerebbero oltre un’idea intuitiva di elaborazione fonologica e non sarebbero in grado di distinguere processi che, pur classificabili entro la categoria delle funzioni fonologiche, risultano fra loro notevolmente differenti[6]. In altri termini, nei vari studi non si riconosce il fatto che l’elaborazione fonologica non può considerarsi come un’operazione unitaria, ma sia piuttosto da ritenersi un insieme complesso di diverse sottoroutine (tra cui la segmentazione delle stringhe verbali, la sillabazione, l’analisi metrica, l’analisi prosodica), ognuna delle quali può coinvolgere aree corticali non necessariamente condivise.

 

L’assunzione più problematica, comune ai vari gruppi di studiosi, è tuttavia secondo Poeppel un’altra: la convinzione di poter localizzare specifiche funzioni  in singole aree circoscrivibili e compatte (clustered) della corteccia, di poter cioè individuare centri cerebrali distinti per specifiche funzioni[7]. Si tratta innanzitutto di una naturale conseguenza del metodo di indagine adottato (il confronto fra dati neuropsicologici e risultati ottenuti tramite PET richiede necessariamente che si assuma la localizzabilità di specifiche funzioni in aree specifiche della corteccia cerebrale); ciò non esclude tuttavia che ci interroghiamo se un simile quadro concettuale, che giustifica l’impiego di evidenza incrociata, si riveli euristicamente proficuo ai fini della comprensione dell’organizzazione funzionale del cervello. L’applicazione sistematica di metodi di brain imaging allo studio dell’elaborazione del linguaggio dovrebbe, al contrario, favorire il superamento dell’idea di una corrispondenza netta fra funzioni linguistiche postulate dai modelli comportamentali e singole aree cerebrali, compatte e localizzabili: si rivela infatti sempre più verosimile l’ipotesi che le varie sottoroutine linguistiche siano svolte non tanto da singole aree quanto da insiemi di aree distribuite nel cervello.  Tale ipotesi ridimensiona fortemente il valore dell’assunzione localizzazionista o ne invoca una revisione alla luce di risultati come quelli che abbiamo descritto.

Recenti indagini di fMRI hanno altresì mostrato che durante task di percezione motoria soggetti affetti da dislessia presentano, rispetto ai soggetti di controllo, una mancanza di attivazione nell’area V5[8] (l’omologo umano dell’area MT nei macachi). Sebbene tale area sia considerata parte di un sistema  molto diverso da quello coinvolto nell’elaborazione degli stimoli linguistici (il ramo dorsale del sistema visivo, che si assume codifichi le proprietà spaziali dei percetti), questa scoperta ha suggerito che disordini nella lettura o nell’elaborazione fonologica possano riflettere piuttosto un deficit nell’elaborazione delle proprietà temporali degli stimoli (coinvolta, per esempio, nel caso dell’analisi del movimento). Simili scoperte richiedono una riformulazione della nozione tradizionale di “elaborazione fonologica” impiegata per valutare l’attivazione cerebrale indotta da particolari compiti e gettano ulteriori dubbi sulla possibilità di localizzare nella corteccia un centro responsabile della decodifica fonologica degli stimoli linguistici.

 

·       L’acromatopsia e la localizzazione del centro cerebrale del colore.

 

La storia degli studi sul sistema visivo raccoglie una nutrita serie di indagini volte a comprendere se sia identificabile o meno nel cervello una singola area responsabile della codifica dell’informazione cromatica proveniente dalla retina.

Analisi di tipo elettrofisiologico hanno mostrato l’esistenza di un’area specializzata nell’elaborazione del colore nella corteccia prestriata del macaco (V4)[9]. In particolare è stato possibile distinguere aree specializzate nell’elaborazione del colore da altre specializzate nell’elaborazione del movimento, mentre non c’è unanimità, sia dal punto di vista anatomico che fisiologico, circa l’esistenza di sistemi distinti per l’elaborazione del colore e della forma[10].

L’ipotesi dell’esistenza di un centro analogo di elaborazione del colore nell’uomo è stata a lungo respinta sulla base dell’evidenza di casi clinici di soggetti che, in seguito a lesioni, non presentavano generalmente deficit nella visione cromatica dissociati da altri difetti percettivi[11]. Tuttavia, a partire dalla dimostrazione della specializzazione funzionale nel macaco, studi affini sul cervello umano hanno cominciato a diffondersi rapidamente.

In particolare, casi di rari deficit cromatici selettivi, acquisiti in seguito a lesione e noti sotto il nome di emiacromatopsia (deficit che comportano una visione acromatica nel campo visivo opposto all’emisfero lesionato), hanno dato un impulso alla ricerca di un centro cerebrale del colore nell’uomo attraverso tecniche non invasive[12].

 

Figura 2. Lesione lateralizzata nell’emisfero destro

in un paziente affetto da emiacromatopsia,

da Damasio & Damasio (1983)

(la numerazione fa riferimento alle mappe di Brodmann)

 

 


In particolare, tramite l’impiego della PET, è stata evidenziata la reattività delle cortecce visive a fronte di stimoli colorati e stimoli identici, ma in bianco e nero: i risultati hanno manifestato differenze minime nella risposta a queste due classi di stimoli nella corteccia striata ed in quella immediatamente adiacente (V1 e V2), mentre la sola area prossima ai centri visivi primari a risultare reattiva in modo selettivo di fronte agli stimoli colorati e non a quelli in bianco e nero si è rivelata un’area dislocata nella regione dei giri linguale e fusiforme, coerentemente con l’evidenza clinica di lesioni localizzate in questa parte della corteccia. Tale area, specializzata nella codificazione dell’informazione cromatica, anche se non in modo esclusivo, è stata da allora considerata l’omologo umano dell’area V4 nel macaco[13].

Quest’ipotesi, tuttavia, si è rivelata incongruente con lo studio della connettività sotto il profilo anatomico, dal quale non emerge alcun canale privilegiato di trasmissione del segnale di opposizione cromatica verso tale area.

Studi successivi effettuati tramite fMRI hanno misurato inoltre risposte a stimoli di opponenza cromatica anche in V1 e V2, ridimensionando notevolmente l’idea dell’esistenza di un singolo centro del colore nelle cortecce visive dell’uomo: ne risulta che la sensibilità al colore non costituisce una specializzazione di un’area esclusiva, ma è già rilevabile ai primi stadi di elaborazione del segnale visivo[14].

Ne consegue inoltre che l’evidenza neuropsicologica delle patologie della visione cromatica va rivalutata al fine di stabilire ipotesi sulla precisa localizzazione di un’area responsabile dell’elaborazione del colore.

 

·       La prosopagnosia e la localizzazione del componente di riconoscimento dei volti.

 

Un lungo dibattito in sede neuroscientifica è nato dalla scoperta di casi di deficit selettivi del riconoscimento visivo di facce, sindromi note col nome di “prosopagnosia”. Oltre alle discussioni in merito al carattere acquisito piuttosto che innato di un simile sistema, ipotesi divergenti sono state fatte rispetto alla localizzazione dell’area cerebrale correlata a tale sistema[15]. Cellule che rispondono selettivamente a stimoli visivi rappresentanti facce sono state individuate in prossimità del solco temporale superiore nei macachi: dal momento che tali cellule sembrano concentrate in particolari regioni corticali, si è cercato attraverso fMRI di identificare aree analoghe nel cervello umano[16]. Diversi studi hanno mostrato aree attivate nella corteccia occipitotemporale ventrale utilizzando facce come stimoli; lesioni bilaterali che producono prosopagnosia, ovvero un’inabilità nel riconoscere volti famigliari non accompagnata da agnosia generica per gli oggetti visivi, sembrano includere questa stessa area[17].

 

Figura 3. Lesione bilaterale dovuta a infarto nelle regioni

temporo-occipitali in un soggetto affetto da prosopagnosia,

da Damasio & Damasio (1983)

(la numerazione fa riferimento alle mappe di Brodmann)

 

 


L’area della lesione corrisponde grosso modo alla stessa che provoca acromatopsia, con la sola differenza che una lesione unilaterale non comporta alcun difetto significativo nel riconoscimento dei volti[18].

Uno studio recente[19] ha tuttavia mostrato che l’area considerata specializzata nel riconoscimento dei volti risulta sensibile al riconoscimento di diversi tipi di oggetti: di questi, i volti non sarebbero che una sottoclasse. Ne segue che la definizione di un’area corticale specializzata selettivamente nel riconoscimento visivo dei volti sebbene euristicamente utile, può rivelarsi complessivamente inadeguata, nel momento in cui i volti sono reinterpretati come istanza di una classe di oggetti più ampia.

Possiamo in altri termini affermare che è individuabile nella corteccia visiva una popolazione neurale reattiva in modo pressoché selettivo a stimoli che rappresentino dei volti, ma in mancanza di una categoria psicologica più adeguata, che renda conto dei casi sopra riportati, non possiamo determinare la specializzazione funzionale di quest’area .

Il punto è fondamentale poiché rappresenta un limite permanente all’interpretazione del rapporto fra attivazione di un’area e sua specializzazione: esso ci rimanda al problema (già affrontato nel capitolo II.2) della sottodeterminazione della risposta di una popolazione di neuroni rispetto ai tratti possibili dello stimolo che possono causarne l’attività e alla questione di come stabilire il ruolo funzionale di un’area all’interno di un sistema disponendo soltanto di test per misurarne la reattività a stimoli[20].

Che la convergenza nei risultati di diversi approcci metodologici dipenda crucialmente dal livello di analisi dei processi di cui si cercano le basi neurali, lo dimostra la rassegna metateorica compiuta da Farah e Aguirre, non dissimile nello spirito da quella di Poeppel, sugli studi di brain imaging volti a isolare i componenti responsabili del riconoscimento visivo di oggetti. Mentre per classi definite di oggetti (cioè – sotto le precauzioni che abbiamo indicato – volti, esseri viventi, oggetti inanimati, lettere, palazzi, etc.) i risultati sono stati in genere soddisfacenti, il tentativo di localizzare in un’area precisa della corteccia il sistema responsabile del riconoscimento di oggetti tout court, coerentemente con l’evidenza neuropsicologica delle sindromi di agnosia visiva, ha prodotto risultati nel complesso divergenti[21].

 

 

V.3  - COERENZA INTRA- ED INTERMETODOLOGICA

 

Dai tre casi che abbiamo considerato nel paragrafo precedente emergono diverse problematiche. Ci interessa, in particolar modo, esaminare due diversi sensi di convergenza che vengono a sovrapporsi in ciascuno di questi studi.

Il primo è quello di una convergenza (o una divergenza) intrametodologica, ovverosia una coerenza (o un’incoerenza) fra osservazioni compiute all’interno di un singolo paradigma metodologico (per esempio, fra le istanze di localizzazione di uno stesso deficit in diversi studi di lesione). Su tale tipo di convergenza non ci interessa qui soffermarci, in quanto essa non rappresenta altro che il criterio in virtù del quale vengono accettate o respinte date ipotesi come descrizioni più o meno valide dei fenomeni rilevati all’interno di ogni singola disciplina.

Il secondo tipo di convergenza che emerge da questi casi è quello che potremmo chiamare intermetodologico, quello cioè  di una coerenza fra osservazioni desunte da paradigmi metodologici differenti: è questo il tipo problematico di convergenza che cercheremo qui di esaminare, in quanto da esso dipende la validità dell’approccio dei “vincoli deboli”.

 

Considerati nel loro complesso, i tre casi che abbiamo passato in rassegna suggeriscono come spesso la convergenza fra ipotesi di localizzazione desunte da studi di brain imaging e da dati di altra provenienza – dati, per la maggior parte dei casi considerati, di natura neuropsicologica – possa rivelarsi fallace e, anziché fornire una base euristica solida per ulteriori analisi, dar luce ad artefatti che ostacolano lo sviluppo di ulteriori analisi.

Ovviamente, ogni scoperta che invalida o ridimensiona un’ipotesi precedentemente accettata deve essere in grado di spiegare le ragioni degli errori che da quest’ultima discendono. È nostra intenzione mostrare come un nodo problematico nella prospettiva dei “vincoli deboli” stia proprio nella mancanza di rapporti espliciti di confronto fra ipotesi e dati sperimentali provenienti da paradigmi metodologici differenti.

 

Una caratteristica fondamentale, in questo senso, di ogni ipotesi formulata in sede sperimentale ci viene dalla nozione di “predittività”. A rigore, “vincolo” (constraint) non significa altro che questo: perché un’ipotesi sia testabile è necessario che essa restringa in modo significativo la classe dei fenomeni osservabili, che escluda – in altre parole – l’osservabilità di un insieme di fenomeni incompatibili con essa.

Ora, in sede neuropsicologica esistono convenzioni largamente accettate circa la predittività dei modelli, le classi di fenomeni che risultano incompatibili con essi e, di conseguenza, il tipo di evidenza sufficiente a invalidarli[22].

La situazione in campo neuroscientifico è notevolmente  diversa. Innanzitutto, non esiste una chiara definizione di che cosa debba considerarsi modello a larga scala del funzionamento di un sistema cerebrale. Mentre a livello microstrutturale (nel caso cioè di modelli di computazione neuronale) si conviene sull’esistenza di criteri espliciti per il confronto e la convalida dei modelli con evidenza neurobiologica (si può parlare propriamente, in questo caso, di vincoli  biologici sui modelli di rappresentazione e computazione neuronale)[23], che cosa possa valere, invece, come vincolo neurobiologico nei confronti di modelli a larga scala di particolari sistemi cerebrali è arduo da stabilire.

Ciò dipende essenzialmente dal fatto che le conoscenze complessive di come le strutture macroscopiche del cervello siano in relazione con gli aspetti del comportamento cognitivo, sono ancora ad uno stadio embrionale. A questo proposito, le neuroscienze non dispongono che di informazioni locali provenienti da diversi paradigmi sperimentali: dati circa la risposta di particolari regioni cerebrali a classi di stimoli sensoriali (evidenza elettrofisiologica), nozioni relative ai percorsi principali del segnale all’interno della corteccia (studi anatomo-fisiologici sulla connettività), evidenza clinica e comportamentale relativa a disfunzioni selettive indotte da lesioni localizzate (evidenza neuropsicologica), conoscenze comparative sull’organizzazione cerebrale di specie filogeneticamente affini all’uomo (studi su primati) oppure informazioni globali sul coinvolgimento di varie regioni e sulle variazioni di parametri metabolici in corrispondenza di determinati compiti (studi elettrofisiologici su larga scala e metodologie di brain imaging). Il problema cardine della modellizzazione dei sistemi cerebrali su larga scala è quello di come impiegare contestualmente e confrontare reciprocamente questa messe eterogenea di dati sperimentali. Abbiamo visto nel capitolo III.6 che i modelli neuroscientifici che descrivono i fenomeni al livello che ci interessa indagare sono quei modelli che abbiamo definito “ibridi”. Abbiamo anche osservato che più corretto sarebbe considerare tali modelli come ipotesi globali, non direttamente testabili, del ruolo di diverse strutture cerebrali nello svolgimento di determinati processi.

È importante qui sottolineare questa caratteristica di non testabilità, dalla quale dipende tutta la problematica sulla convergenza. Tali modelli sono così poco predittivi da sottrarsi in concreto a dirette invalidazioni sperimentali[24]. La loro modifica nella prassi neuroscientifica si attua piuttosto attraverso una progressiva stratificazione di ulteriori ipotesi, sostenute da evidenza empirica, che non attraverso radicali refutazioni[25]. 

 

Ora, lo scarto che intercorre nel rapporto teoria/osservazione fra la neuropsicologia e le neuroscienze non comporta difficoltà rilevanti finché si resta ad un livello strettamente intrametodologico.

Nel momento stesso in cui, però, si passa ad un livello di confronto interdisciplinare, in mancanza di un tessuto teorico comune, diventa fondamentale l’individuazione di criteri espliciti per il confronto fra teorie ed osservazioni di natura eterogenea. In questo senso, l’affermazione di Kosslyn sull’improbabilità che la convergenza di scoperte fatte in dominî di indagine indipendenti sia fallace denota una posizione estremamente pericolosa.

Come abbiamo visto dai tre case studies riportati, i rischi in questo senso sono molteplici. Innanzitutto, ci sono difficoltà relative all’adeguatezza reciproca delle analisi del comportamento e dell’anatomia del cervello: la maggior parte delle critiche mosse a ipotesi di localizzazione da parte di diversi studiosi riguarda infatti da un lato l’inadeguatezza delle analisi comportamentali e la discutibilità dei componenti funzionali da esse isolati (si pensi al problema della ridefinizione del concetto di “elaborazione fonologica” o alla riclassificazione dei volti entro una categoria più ampia nel caso della prosopagnosia), dall’altro l’inadeguatezza dei criteri di definizione dei confini fra aree cerebrali.

 

Più grave ancora, però, è a nostro avviso il rischio di costruire teorie che selezionino ad hoc evidenza sufficiente a suffragarle: sebbene esistano convenzioni in sede neuroscientifica circa l’accettabilità dei dati presentati a sostegno di determinate ipotesi (convenzioni legate al rigore metodologico dei singoli studi, alla ripetibilità delle prove empiriche addotte, alla coerenza dei nuovi risultati con ipotesi largamente acquisite), casi come quello riportato da Poeppel – di palese divergenza dei risultati nell’identificazione delle basi corticali dei processi fonologici –  suggeriscono come tali criteri possano essere labili.

La prospettiva dei “vincoli deboli” minimizza questo problema, accettando tacitamente che la convergenza di dati di diversa provenienza sia di per sé un indice della validità dei metodi stessi, affrancandoli in qualche modo dalle assunzioni da cui, singolarmente presi, essi dipendono. In realtà, se lasciamo cadere alcune delle assunzioni che governano i singoli metodi di indagine, assunzioni non sempre universalmente accettate (si pensi, ad esempio, all’assunzione di trasparenza nel caso della neuropsicologia, o alla pura additività nel caso del brain imaging), vengono automaticamente a cadere le ipotesi di localizzazione che nell’ambito di tali metodi possono essere formulate.

 

A difesa dell’approccio dei “vincoli deboli” si adduce spesso l’argomento della reciproca indipendenza delle assunzioni a partire dalle quali metodologie diverse arrivano agli “stessi” risultati. Se è vero che, da un lato, risultati ottenuti a partire da insiemi di assunti indipendenti si considerano dotati di maggiore robustezza rispetto a risultati ottenuti da metodi che abbiano in comune alcune assunzioni, ciò non basta tuttavia a garantire che la convergenza dichiarata non sia un artefatto.

In generale, possiamo dire che la convergenza fra osservazioni, laddove non è sostenuta da modelli predittivi espliciti, rischia di rendere il rapporto fra dati e teoria più un rapporto di rilevanza o irrilevanza che non un rapporto di convalida o refutazione.

Il fatto che modelli dell’organizzazione dei sistemi cerebrali a larga scala non rispondano a questo requisito di predittività li espone inevitabilmente a questo rischio. Nel caso specifico – che abbiamo considerato nel corso della nostra discussione – quello, cioè, dell’identificazione della base neurale di sistemi cognitivi e della validità dell’ipotesi localizzazionista, addurre evidenza incrociata (neuropsicologica, anatomo-fisiologica o comparativa) a sostegno di ipotesi di localizzazione può, in mancanza di criteri di confronto espliciti, portare a formulazioni ingenue di correlazione fra componenti funzionali e popolazioni neurali, con conseguenze talvolta non trascurabili sul piano euristico.

 

 

V.4  - CONCLUSIONI

 

Cercheremo in quest’ultima sezione di tirare le somme non solo di quest’ultimo capitolo, ma dell’intero impianto del nostro lavoro.

L’applicazione del brain imaging al problema della localizzazione cerebrale di componenti funzionali produce spesso risultati a tal punto influenzati da circostanze estrinseche da non costituire di per sé, come abbiamo visto, evidenza sufficiente a sostegno di ipotesi sull’anatomia funzionale del cervello. Se allora è richiesta, ad integrazione dei risultati del brain imaging, evidenza preacquisita da parte di altri paradigmi metodologici (come l’individuazione di omologie interspecifiche con l’organizzazione cerebrale dei primati studiata su basi elettrofisiologiche, oppure l’evidenza dagli effetti di lesioni locali sul comportamento), sorge il problema di come stabilire la consistenza fra le diverse classi di osservazioni. Abbiamo constatato nei paragrafi precedenti come in diversi casi l’integrazione di dati di diversa provenienza a conferma dei risultati degli studi di brain imaging non fornisca sempre garanzie maggiori alla validità delle ipotesi sull’organizzazione funzionale del cervello.

È proprio su tali questioni che viene messo in gioco il valore dell’ipotesi localizzazionista della quale, nel corso di questo lavoro, abbiamo cercato di sondare la capillarità, tanto nel campo degli studi comportamentali quanto nel campo degli studi neuroscientifici.

L’ambizione di individuare corrispondenze invarianti fra i componenti isolati dal punto di vista funzionale e il loro sostrato neurale deve scontrarsi con diversi limiti:

 

·       In primo luogo, l’assunzione che i sistemi cognitivi siano confrontabili a livello interindividuale, che le procedure attraverso le quali compiti elementari vengono svolti siano costanti da soggetto a soggetto e che l’anatomia funzionale del cervello in individui diversi sia confrontabile con un grado accettabile di precisione. Fenomeni di variabilità interculturale, fattori legati all’apprendimento, diversità rilevanti nella conformazione neuroanatomica, fenomeni di plasticità cerebrale e di riorganizzazione funzionale di sistemi deficitari in seguito a lesione – sono parametri che invocano una estrema cautela nella generalizzazione delle ipotesi di localizzazione.

 

·       In secondo luogo, i limiti metodologici intrinseci ai diversi paradigmi sperimentali. Ogni ipotesi di correlazione fra cervello e comportamento elaborata all’interno di un paradigma sperimentale è fondata su classi complesse di assunzioni e soltanto l’accettazione contestuale di ognuna di queste assunzioni garantisce la validità dell’impianto inferenziale tramite il quale le ipotesi sono formulate. Discussioni circa l’adeguatezza delle singole assunzioni, oltre a mettere in dubbio la robustezza di queste ipotesi all’interno delle diverse metodologie, ne aggravano maggiormente il raffronto con evidenza interdisciplinare.

 

 

·       Un ulteriore limite è quello della rilevanza dei criteri di analisi comportamentale per lo studio dell’anatomia funzionale del cervello e, viceversa, dei criteri di scomposizione dei sistemi cerebrali in aree di elaborazione distinte per studiare le basi neurali della cognizione. Alcune delle difficoltà più significative emerse nel corso del nostro lavoro sono legate, da un lato, a categorie psicologiche inadeguate a descrivere i processi effettivamente realizzati a livello neurale, dall’altro all’irrilevanza dei confini tracciati nella corteccia cerebrale per la localizzazione di strutture che implementino precisi meccanismi comportamentali.

 

·       Grava inoltre su tutta la problematica della correlazione fra cervello e comportamento la domanda circa il valore euristico dell’ipotesi localizzazionista ai fini di comprendere il modo in cui i processi cognitivi siano implementati dal cervello. Lo scarto che abbiamo visto sussistere fra i componenti e le connessioni isolate dal punto di vista comportamentale da un lato, e i componenti e le connessioni isolate dal punto di vista neuroanatomico dall’altro, mette in guardia contro l’idea che sia possibile “proiettare” tout court l’organizzazione architettonica dei processi cognitivi sulla struttura del cervello per individuare significative omologie[26].

 

·       Infine, la questione di come ipotesi di localizzazione provenienti da percorsi metodologici diversi possano essere confrontate. La mancanza di criteri espliciti per il raffronto fra teorie e osservazioni di diversa provenienza può dare adito a ipotesi di localizzazione ad hoc, tali cioè da non essere oppugnabili alla luce di evidenza empirica discordante. Il problema richiede che si indaghino da un punto di vista metateorico i risultati di convergenza interdisciplinare dichiarati dai diversi studi prima di accettare ipotesi di localizzazione cerebrale di determinate capacità cognitive.

 

Attraverso l’analisi di questa serie di difficoltà teoriche abbiamo cercato di problematizzare un aspetto di quell’idea di restrizioni reciproche fra teorie del comportamento e teorie del cervello che sta alla base del programma di ricerca delle neuroscienze cognitive. Dalla nostra rassegna dei vari problemi che ostacolano questo programma sono emerse infine due esigenze epistemologiche spesso trascurate nella letteratura specifica delle singole metodologie.

 

·       Da un lato, la necessità di mantenere rigorosamente distinti i criteri di isolabilità di componenti a livello architettonico e i criteri di isolabilità di aree a livello anatomo-fisiologico: solo dalla rigorosa distinzione fra ciò che è isolabile funzionalmente e ciò che lo è anatomicamente, ovvero solo a partire dal confronto di modelli architettonici dei processi cognitivi e mappe neurali della specializzazione, della connettività e dei rapporti gerarchici fra aree, indipendentemente descritti, è possibile formulare ipotesi sull’organizzazione computazionale a larga scala dei sistemi cerebrali.

 

·       Dall’altro, l’esigenza di esplicitare – nei modelli costruiti all’interno di diversi paradigmi metodologici – le classi di fenomeni che risultano incompatibili con essi, ovverosia di esplicitare i tratti predittivi che essi contengono: soltanto a questa condizione è possibile stabilire in modo epistemologicamente valido se risultati desunti da approcci metodologici differenti convergano in modo significativo nell’individuare le basi neurali dei comportamenti studiati.

 

Lungo queste due principali direttrici di indagine riteniamo sia fruttuoso sviluppare un esame epistemologico dei presupposti latenti nella prassi delle neuroscienze cognitive.

 

 


[1] Kosslyn (1994), p.39.

[2] Kosslyn (1994), p.50

[3] Cfr. sopra, cap. IV.2.

[4] Poeppel (1996).

[5] Cfr. Poeppel (1996), p.323: “The experimental task [quello studiato da Zatorre et al., cit. nel testo] entails a number of components, and a subject has to accomplish at least the following subroutines in the experimental condition: remembering the instructions of the task, listening to and remembering a pair of CVC strings [lo stimolo linguistico impiegato è una coppia di sequenze consonante-vocale-consonante], decomposing the strings, comparing two final consonants and selecting a response. These components, in turn, can likely be broken down into even finer-grained subcomputations. It is clear that phonetic/phonological processing comes into play insofar as the task involves speech input and because the task involves making judgements on auditorily presented word and pseudo-word letter strings. However, it is not immediately obvious that the task and subtraction isolate phonological processing. Listeners typically do not break down the speech stream into pairs of temporally adjacent words, remember them in a format that encourages the comparison of two particular segments in the pair.  There is also no special reason in spoken language to attend exclusively to the final consonant of any given pair. In other words, although the task does require that the subject make contact with particular phonological representations, the task also has very specific and unusual task demands that presumably play a significant role in the execution of the experiment and for the interpretation of the results ”.

[6] Cfr. Poeppel (1996), p.343.

[7] Cfr. Poeppel (1996), p.346. Nella risposta da parte degli autori dei singoli studi appare chiaro che questa assunzione non è affatto richiesta dalle loro indagini: nessuno studio, apparentemente, intende identificare un solo centro di elaborazione fonologica nella corteccia. Che però l’osservazione di Poeppel non sia fuori luogo, lo dimostra il fatto che, pur ammettendo la possibilità di diverse aree coinvolte nell’elaborazione fonologica, questi studi auspicano di poter chiarire “each’s region precise contribution”. In questo riteniamo abbia ragione Poeppel di ravvisare un retaggio dell’ipotesi che ognuna delle aree cerebrali individuate debba implementare una specifica capacità.

[8] Cfr. Courtney & Ungerleider (1997), p.555.

[9] Cfr. Zeki (1973) e Zeki (1978).

[10] Cfr. Moutoussis & Zeki (1997), p.1408. Anche qui rileviamo che il problema può essere interpretato tanto come un’inadeguatezza delle categorie della  “folk psychology” nel suddividere un processo in componenti che abbiano valore ai fini dello studio dell’anatomia funzionale del cervello, quanto come la questione inversa dell’individuazione di sottosistemi distinti realizzati da sostrati neurali non distinguibili. Si confronti la discussione sugli  overlapping subsystems contenuta nel capitolo III.3

[11] Cfr. Zeki (1990).

[12] Cfr. Damasio & Damasio (1983), .

[13] Cfr. Lueck et al. (1989), p.388.

[14] Cfr. Wandell (1999), p.162.

[15] Cfr. Courtney & Ungerleider (1997), p.556.

[16] Courtney & Ungerleider (1997), usano a questo proposito il termine “module” (in un senso che alla luce dei criteri mostrati nel cap. III risulta ibrido).

[17] Cfr. Farah & Aguirre (1999), p.184.

[18] Cfr. Damasio & Damasio (1983), p.425.

[19] Haxby et al., cit. in Courtney & Ungerleider (1999), p.556.

[20] Cfr. Kosslyn (1999), p.1288 – “One problem with all such research rests on the logic of ‘affirming the null hypothesis’. That is, if one shows that area X responds when the subject is engaged in process Y, this doesn’t mean that area X would not also respond when the subject was engaged in the as-yet-untested process Z. Thus, one’s interpretation of what the area does depends on the questions that one puts to it; given only certain stimuli in certain tasks, one can be misled (e.g. into believing that the area has a more specialized function than in fact does). As far as I can see, there is no way around this problem other than continuing to refine one’s theories and one’s tests, eventually eliminating possibilities and narrowing down the range of viable interpretations of the function of the area in question. The best of all worlds, it seem to me, is to have a theory that makes a very specific prediction and to consider the alternative theories in advance, ensuring that they do not also make the same prediction”.

[21] Cfr. Farah & Aguirre (1999), p.185 – “The body of  literature aimed at localizing visual recognition per se does not show great internal consistency or clear correspondence with results of lesion studies. Despite the specific selection of studies for our meta-analysis, including only those that contrasted visual recognition with some reasonable non-recognition control condition, maxima were widely scattered over the posterior half of the brain and lacked any clear segregation by stimulus class (…) More successful have been recent studies that addressed specific questions concerning specialization for particular stimulus classes. By comparing different recognition conditions directly, these studies have revealed the locations of brain regions uniquely involved with the recognition of faces, objects and orthographic material. The results of these studies appear to be mutually consistent and accord well with our understanding of agnosia from lesion studies”.

[22] Cfr. Shallice (1988), p.224-228: “Granted that each task is pure, then each subsystem and interconnection used to perform each task must be intact for normal performance to be obtained. A model is falsified if and only if impaired performance occurs on a task that utilises subsystems ans interconnections that are employed in other tasks on which performance is intact”. Si veda anche Caramazza (1986) sull’uso di associazioni di deficit come evidenza rilevante per la falsificazione dei modelli.

[23] Una trattazione di questo problema non può trovare spazio nel nostro lavoro. Ci limitiamo qui a rimandare, per alcune osservazioni generali sul problema di vincoli convergenti a modelli di computazione neurale, a Feldman (1990) e O’Reilly (1998).

[24] Cfr. Kosslyn (1999), p.1285 – il quale, a fronte dei risultati di uno studio di brain imaging che risultano coerenti con la propria teoria, osserva: “however, many areas were activated and one cannot help wondering what sort of results would have disproved the theory”.

[25] Ci sembra esemplare, a questo proposito, il caso riportato da LeDoux (1996), p.104ss, sulla lunghissima sopravvivenza della teoria del “sistema limbico” come base neurale delle funzioni emotive, teoria che egli definisce una comoda “stenografia anatomica” non direttamente refutabile attraverso evidenza sperimentale: “La teoria [del sistema limbico] potrebbe non essere del tutto sbagliata, il che spiegherebbe la sua longevità: alcune aree limbiche hanno a che fare con funzioni emotive. Siccome il concetto di sistema limbico è piuttosto ampio, anche se tale sistema non è fortemente organizzato né ben definito nel cervello, la prova che una qualche area limbica fosse coinvolta in un qualche processo emotivo è stata a volte generalizzata ed è servita a convalidare l’idea che l’intero sistema fosse coinvolto nelle emozioni. Alla stessa stregua, la dimostrazione che una regione limbica è coinvolta in un processo emotivo tendeva a essere estesa a tutti i processi emotivi”.

[26] Cfr. Wandell (1999) coglie in modo preciso il  punto, quando afferma (p. 168): “As more responsive sites are identified, a theory based on brain centers becomes untenable. And equally important, localization explanations offer only a minimal account of the computational nature of language, memory or perception. Localization results, in which a theory means identifying functional centers, do not advance understanding of the computational mechanisms needed to achieve the behavioral results