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Laboratorio di processicognitivi

Anno Accademico 2009-2010

Anna M. Borghi

Annamaria.borghi@unibo.it

Sito web: http://laral.istc.cnr.it/borghi

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Progetto laboratorio

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Condurre una ricerca in psicologia: il metodo sperimentale

Fase 1. Formulazione di un’ipotesi sulla base di una teoria. Predizione sulle relazioni tra variabili. es. Metodo di apprendimento.

Fase 2: realizzazione di un esperimento: si manipolano delle variabili e si compiono misurazioni per scoprire relazioni tra variabili

Fase 3: conferma o rifiuto empirici dell’ipotesi. Validazione o disconferma della teoria.

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Le relazioni tra variabiliVariabile = caratteristica o condizione che cambia o ha valori

diversi per individui diversi.

Modi per cogliere le relazioni tra variabili:

Osservare come sono e che relazione c’e’: METODO CORRELAZIONALE

Determinare se i cambiamenti di una sono CAUSATI dall’altra: METODO SPERIMENTALE. Due elementi distintivi:

Si manipola una variabile e si osservano gli eventuali cambiamenti dell’altraOccorre esercitare dei controlli per verificare che non ci sia l’influenza di fattori esterni

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Ricerche di tipo causale e di tipo correlazionale

Studi di tipo causale e di tipo correlazionale.

Esperimenti: manipolazione sistematica di una variabile (indipendente) per verificare i suoi effetti causali sulla variabile dipendente. Es. Gruppo di controllo (placebo) – gruppo sperimentale (farmaco)

Ma: non sempre e’ possibile manipolare variabili per vederne i loro effetti su altre.

Ricerca di tipo correlazionale. Coefficiente di correlazione (da -1 a +1) = stima di quanto due variabili sono collegate. Es. Visione di spettacoli violenti – personalita’ aggressiva.

A volte si può trasformare uno studio di tipo correlazionale in uno studio sperimentale: assegnazione casuale dei soggetti a condizioni diverse

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Metodo sperimentale: tipi di variabili

Variabile = caratteristica o condizione che cambia o ha valori diversi per individui diversi.

2 tipi di variabili:Variabili dipendenti = misura del comportamento del soggetto, le

risposte dei soggetti Variabili indipendenti (o fattori) = causa delle modificazioni degli

stimoli e risposte. Manipolate dagli sperimentatori. Ogni variabile indipendente ha piu’ livelli.

Spesso esperimenti multivariati, che comportano la manipolazione di piu’ variabili

Esempi di misurazione di variabili: es. Scale di valutazione, tempi di reazione (TR).

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Il metodo sperimentale: il disegno sperimentale

Disegno entro i soggetti o a misure ripetute(within):

Es. Compito di categorizzazione: vivente / non viventePartecipanti: un gruppo di studenti universitariMateriale: nomi di esseri viventi e non.Variabile indipendente: grandezza (oggetti grandi-piccoli), tipo (vivente, non vivente)Variabile dipendente: errori e tempi di rispostaConfronto effettuato all’interno dello stesso gruppo di partecipanti.

Vantaggi:Eliminazione delle differenze individuali tra le condizioni

Svantaggi:Non utilizzabili se i partecipanti devono essere diversi: es. M/FNecessario bilanciare il materiale

Falsificazione dell’ipotesi nulla: c’e’ differenza tra le condizioni?

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+

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Non vivente: si’ con la mano destra

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Il metodo sperimentale: il disegno sperimentale

Disegno entro i soggetti o a misure ripetute(within):

Es. Compito di lettura di favola Partecipanti: 2 gruppi di bambini: un gruppo legge e ripete (gruppo di controllo), un altro

ripete e manipola gli oggetti (gruppo sperimentale) (2 livelli) Variabile dipendente: numero di sequenze del brano ripetute correttamente: migliore

apprendimento se manipolazione di oggetti?Confronto effettuato tra due (o piu’) gruppi di partecipanti.

Vantaggi:Utili per gruppi spontanei, ad es. di eta’ diversa Non hanno il problema del bilanciamento del materiale

Svantaggi:Possono esserci ampie differenze individuali che possono influenzare le prestazioni. Spesso, assegnazione ai gruppi casuale

Falsificazione dell’ipotesi nulla: c’e’ differenza tra le condizioni?

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La scelta del test statistico

La scelta del test e’ funzione di 4 elementi:

il tipo di disegno sperimentale scelto (a misure ripetute o no)

il numero di variabili indipendenti (una oppure due o piu’)

cosa si vuole verificare (differenze, correlazioni)

il tipo di misurazione (test parametrici e non parametrici)

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I livelli di misurazioneLa variabile dipendente deve essere

QUANTITATIVA e OGGETTIVA: stessi risultati indipendentemente da chi effettua la misurazione

Le misure coinvolgono la categorizzazione degli eventi (misure qualitative) o l’utilizzo di numeri per misurare la grandezza degli eventi (misure quantitative)

Es. Altezza delle persone: distinte in bassi/alti o piu’precisa?

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I livelli di misurazioneLa variabile dipendente deve essere QUANTITATIVA e OGGETTIVA:

stessi risultati indipendentemente da chi effettua la misurazione

4 tipi di misurazionea. NOMINALE: per distribuire i dati in categorie

es. valutazione di parole in emotive – non emotiveb. ORDINALE: dati collocati in ranghi

es. valutazione del tasso di emotivita’ di parole, scala a 7 punti –non uguale intervallo

c. INTERVALLO: dati riferiti a una scala numerica continuaes. tempi di risposta a parole emotive / non emotive

d. PROPORZIONI: come la scala a intervallo ma con in piu’ lo zero assoluto

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I livelli di misurazione: scala nominale e ordinale

Scale di misurazione = insieme di categorie usate per classificare gli individui

SCALA NOMINALE: es. sesso, professione

Se misure su scala nominale, si puo’ determinare se due individui / 2 elementi misurati sono uguali / diversi

Se sono diversi, non sappiamo quanto e’ grande la differenza: Le differenze sono qualitative

SCALA ORDINALE: es. indice di gradimento

Categorie organizzate in una sequenza ordinata, in ranghi. Fornisce informazioni sulla direzione della differenza tra due

individui / 2 elementi, ma non rivela la grandezza delle differenza

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I livelli di misurazione: scala a intervallo e proporzioniScale di misurazione = insieme di categorie usate per

classificare gli individui

SCALA A INTERVALLI: es. tempi di risposta

Categorie ordinate in cui le differenze sono intervalli della stessa grandezza. Es. Tempi di risposta

SCALA PROPORZIONI: es. altezza in cm (si parte dallo 0)

Lo zero assoluto indica l’assenza totale di quella variabile.

Dal punto di vista statistico la differenza tra queste due scalenon e’ rilevante.

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La scelta del test statistico

La scelta del test e’ funzione di 4 elementi:

il tipo di disegno sperimentale scelto (a misure ripetute o no)

il numero di variabili indipendenti (una oppure due o piu’)

cosa si vuole verificare (differenze, correlazioni)

il tipo di misurazione (test parametrici e non parametrici)

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Media, mediana, moda

MODAMODA = il punteggio con frequenza assoluta piu’ alta in una serie. In una distribuzione di frequenza, frequenza piu’altaes. 3, 4, 7, 11, 9, 7 = 11

MEDIANAMEDIANA = il punteggio che divide esattamente a meta’ una distribuzionees. 3, 5, 8, 10, 11 = 8es. 3, 3, 4, 5, 7, 8 – se n pari, media dei due valori intermedi / 2: 4.5

MEDIAMEDIA = somma dei punteggi / il n di punteggi

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Test non parametrici

Test non parametrici = non fanno assunti specifici sulla DISTRIBUZIONE della popolazione.

Non richiedono, come i test parametrici, una scala a intervalli o a proporzioni (mediana, non media)

Tipicamente i dati sono di tipo categoriale: es. soggetti distinti in di destra / di sinistra etc.

Non sono sensibili come quelli parametrici; a volte non colgono le differenze che un test parametrico rileva

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Test non parametrici: Chi quadrato

Tabelle incrociateTabelle incrociate: per identificare le relazioni tra 2 variabili incrociate:

Es. Genere / preferenza per il calcio-cinema

Genere M calcio 40, cinema 10 / totale = 50Genere F calcio 10, cinema 40 / totale = 50

Campione affidabile. Ma nella vita reale come misurare la significativita’ statistica?

Es. Studenti di comunicazione / fisica – musica rock / reggae

Es. Adulti/bambini preferenze per patatine/verdure

Es. Preferenze per 3 tipi di bevande. Ipotesi nulla: europei e americani non differiscono per preferenze.

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Test non parametrici: Chi quadratoChi quadro di PearsonPearson: il piu’ comune test di significativita’

per le variabili categoriali

Frequenze atteseFrequenze attese (attese se non ci fossero relazioni tra variabili)

M: 25 calcio, 25 cinemaF: 25 calcio, 25 cinemaPiu’ osservazioni si discostano dal modello, piu’ il Chi quadro

e’ significativo

Assunto sottostante: selezione casualecasuale del campione

Cautela: se numero di osservazioni elevato, piccole deviazioni dal modello atteso possono risultare significative.

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Test non parametrici: Chi quadrato

Usa un campione di dati per testare ipotesi sulla forma o le proporzioni della distribuzione di una popolazione. Quanto e’in accordo con la distribuzione specificata dall’ipotesi nulla.

Tipi di dati NOMINALI- Predizioni: quanti soggetti rientrano in una categoria

Cautele: usare un numero ampio di soggetti (almeno 5 per cella)

ogni frequenza osservata deve essere generata da un soggetto diverso (indipendenza delle osservazioni)

Principio di base: Confronto tra le frequenze osservate in ogni cella / frequenze

attese, cioe’ frequenze che ci sarebbero se non ci fossero relazioni tra variabili: Es 40 studenti di SdC e 40 di Fisica: preferenza tra due

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Test non parametrici: Chi quadratoChi quadro di McNemarMcNemar: quando le frequenze

nelle due celle rappresentano campioni dipendenti

Es. Disegno Es. Disegno prima / dopoprima / dopo il trattamento, il test etcil trattamento, il test etc.

Valore A/D ipotesi dell’uguaglianza della prima/ultima cellaValore B/C ipotesi dell’uguaglianza della seconda/terza cella

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Test non parametrici: Analisi delle corrispondenze

Si basa sulla distribuzione del Chi quadrato: identificazione di un numero ridotto di dimensioni in cui rappresentare le deviazioni dai valori attesi

Tecnica esplorativa, riproduzione semplificata dell’informazione presente in una tabella di frequenze grande (almeno 3x3)

Dati categoriali

Matrice di dati rappresentata graficamente

Identificazione del peso delle diverse dimensioni

Grafico: prossimita’ geometrica dei punti: grado di associazione e somiglianza nella distribuzione

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Test non parametrici: Analisi delle corrispondenze

Relazioni prodotte dai bambini di 5 anni

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Test non parametrici: Analisi delle corrispondenze

Relazioni prodotte dai bambini di 5 anni –Dimensione 1 = 76% - Dimensione 2 = 24%

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CorrelazioneCorrelazione = misura di relazione tra due o piu’ variabili.

Coefficiente di correlazione: da +1 a -1; 0 significa assenza di correl.

R di SPEARMANR di SPEARMAN, non parametricaVariabili misurabili almeno su scala ordinale (ranghi)

R di PEARSONR di PEARSON, coefficiente di correlazione lineareVariabili misurate almeno su scala a intervalloLineare: correlazione elevata se relazione rappresentabile su una

linea retta (inclinazione positiva o negativa)

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Anova di Friedman e Anova per ranghi di Kruskal-Wallis

FriedmanFriedmanVariabili almeno su scala ordinaleCome un’ANOVA a misure ripetuteColonne con campioni della stessa popolazione (con stessa

mediana)

Per ranghi di KruskalPer ranghi di Kruskal--WallisWallisVariabili almeno su scala ordinale (ranghi)Identica a un’ANOVA a una via parametrica

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Test parametrici: t di student e ANOVA

Test t di studentTest t di studentPer campioni dipendentidipendenti (es. Prima e dopo un trattamento)(su Statistica colonne affiancate)

Per campioni indipendentiindipendenti (es. Maschi/femmine)(su Statistica colonna con i codici)Gradi di liberta’ (n. Di cifre libere di variare): N-1 (es. 5 diversi dolci

in un caffe’, con 4 persone)

AnovaAnovaGeneralizzazione del t per campioni dipendenti: ANOVA a misure ripetute (piu’ variabili indipendenti)

Generalizzazione del t per campioni indipendenti:ANOVA tra i gruppi

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Test non parametrici: Un esempio

1. La ragazza apri’ / chiuse il suo cuore. Descrivi dettagliatamente un: libro, frigorifero, armadio

2. Sprofondo’ / riemerse dalla tristezza.Descrivi dettagliatamente un: grattacielo, albero, caseggiato

3. L’uomo si accese / spense improvvisamenteDescrivi dettagliatamente una: candela, lampada, fiamma

4. Il suo umore si innalzo’ / abbasso’ improvvisamenteDescrivi dettagliatamente un: castello, torre, quercia

Cognizione “embodied” e simulazione

Simulare significa che vengono reclutati gli stessi sistemi di percezione e azione coinvolti durante la percezione e l’interazione con oggetti, significa “recupero off-line delle reti neurali coinvolte in operazioni specifiche come percepire o agire” (Jeannerod, 2007; Barsalou, 1999; Decety & Grezes, 2007; Gallese, 2007, 2009)

Idea sottostante: cognizione EMBODIED

Simulazione durante: Osservazione di oggetti: si attiva informazione motoria / le

azioni che compieremmo con essi

Comprensione del linguaggio: si attiva informazione motoria: simuliamo mentalmente le situazioni, le azioni, gli oggetti che le frasi descrivono e cui le parole rimandano

SIMULATION IS NOT DOING:

si tratta di un’attivazione più debole;

comporta in contemporanea l’attivazione di un meccanismo per “bloccare” l’output motorio;

dato che muscoli e arti non si muovono, la simulazione manca del feedback sensoriale che si ha durante l’esecuzione di compiti motori.

- Base neurale: neuroni canonici e neuroni mirror

SIMULAZIONE

Osservare oggetti leggeri o pesanti attiva una simulazione?Questa simulazione differisce tra giovani e anziani?La somiglianza tra mano-prime e mano del partecipante (età, genere) facilita la simulazione?

Setti, Burke, Liuzza, Kenny, Borghi, Newell, in prep.

Prime mano: stesso vs. diverso genere(M F), stessa vs. diversa età (giovanevs. vecchio) o neutro (guanto)Oggetti leggeri o pesantiPartecipanti: maschi e femmine, giovani e vecchi

Un esempio di esperimento: prime mano, oggetti e azione

SOLO GLI ANZIANI rispondono più lentamente agli oggettipesanti con la loro mano NON dominante: simulano disollevare gli oggetti e di avere un po’ di difficoltà nel farlo?

Sia GIOVANI che VECCHI mostrano un vantaggio con la mano dominante in caso di sovrapposizione tragenere della loro mano e genere della mano cheosservano.

*

Artefatto o oggetto naturale?

Un esempio di esperimento: prime mano, oggetti e azione

Borghi, Bonfiglioli, Lugli, Ricciardelli, Rubichi & Nicoletti, Neuroscience Letters, 2007

prime

target

Mano come prime, oggetti e azione: risultati

Oggetti naturali afferrabili con presa di forza più veloci degliartefatti: attivazione dellamanipolabilità?

Effetto di compatibilità, ma solo se prima dell’esperimento in una fase di training soggettiriproducono le posture che poi vedono come prime.

SIMULAZIONE: interazione con l’oggetto

VARIABILI???????

Compito: giudicare se una frase e’ sensata rispondendo con la bocca (microfono) o con il piede destro (pedale). ⇒ l’informazione relativa al tipo di effettore non è rilevante per il compito

Linguaggio, azione ed effettori(piede mano bocca)

frasi relative ad azioni con le mani e con la bocca (es. scartare / succhiare la caramella) -I blocco-

frasi relative ad azioni con le mani e con i piedi (es. cogliere / calpestare il fiore) -II blocco-.

Scorolli & Borghi, 2007

scartare la caramellasucchiare la caramella

cogliere il fiorecalpestare il fiore

Blocco Piede - Mano

580

630

680

730

microfono > Bocca pedale > Piede

device > Effettore

TR (ms) FrasiPiede

FrasiMano

Vantaggio delle frasi di bocca rispetto a frasi di mano piùampio nelle risposte con il microfono che con il pedale.

Blocco Bocca - Mano

580

630

680

730

microfono > Bocca pedale > Piede

device > Effettore

TR (ms) FrasiBocca

FrasiMano

Simmetricamente vantaggio delle frasi di piede rispetto a frasi di mano più ampio nelle risposte con il pedale che con il microfono.

Risultati

Proposte 1: amore, insultiIPOTESI: embodiment maggiore se nella nostra lingua materna?

CAMPIONEprendere persone che hanno fluency in una lingua ma non sono madrelinguase possibile venute nel paese da bambini o da poco

MATERIALEprendere una serie di frasi 'imbarazzanti' (eg d'amore, emotigene etc) da film o letteraturafarle valutare per semplicita' grammaticale e di pronuncia da un gruppo madrelinguaprendere frasi di controllo 'neutre' che abbiano lo stesso livello grammaticale e di pronunciatradurre tutte le frasi nella prima e nella seconda linguaintonazione

Proposte 1: amore, insulti

PROCEDURAfar recitare le frasi 'imbarazzanti' e di controllo (bloccate o mix?) al soggetto meta' nella L1 e meta' nella L2 di fronte allo sperimentatore (tipo teatro)far fare un rating/valutazione di quanto e' difficile recitare quella frase

IPOTESI: frasi imbarazzanti piu' difficili nella L1 che nella L2, Frasi di controllo nessuna differenza

Proposte 1: amore, insulti

PROCEDURAfar recitare le frasi 'imbarazzanti' e di controllo (bloccate o mix?) al soggetto meta' nella L1 e meta' nella L2 di fronte allo sperimentatore (tipo teatro)far fare un rating/valutazione di quanto e' difficile recitare quella frase

IPOTESI: frasi imbarazzanti piu' difficili nella L1 che nella L2, Frasi di controllo nessuna differenza

Proposte 2: prime piede e oggetti pesanti?

Proposte 3: spazio peri-extra e parole di azione?