Lo studio interdisciplinare del linguaggio e la sfida delle neuroscienze cognitive Mirko Grimaldi...

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Lo studio interdisciplinare Lo studio interdisciplinare del linguaggio e la sfida del linguaggio e la sfida delle neuroscienze delle neuroscienze cognitive cognitive Mirko Grimaldi Mirko Grimaldi Centro di Ricerca Centro di Ricerca Interdisciplinare sul Interdisciplinare sul Linguaggio Linguaggio Università del Salento - Università del Salento - Lecce Lecce

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Lo studio interdisciplinare Lo studio interdisciplinare del linguaggio e la sfida del linguaggio e la sfida

delle neuroscienze cognitivedelle neuroscienze cognitive

Mirko GrimaldiMirko Grimaldi

Centro di RicercaCentro di RicercaInterdisciplinare sul Interdisciplinare sul

LinguaggioLinguaggioUniversità del Salento - LecceUniversità del Salento - Lecce

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Neuroscienze cognitiveNeuroscienze cognitive:: Programma comune e prospettive di ricerca:Programma comune e prospettive di ricerca:

linguistica, psicologia, neuroscienze, intelligenza linguistica, psicologia, neuroscienze, intelligenza artificiale (robotica umanoide), ecc.:artificiale (robotica umanoide), ecc.: unificate con l’obiettivo di studiare congiuntamente:unificate con l’obiettivo di studiare congiuntamente:

la natura della conoscenza del linguaggiola natura della conoscenza del linguaggio i processi di acquisizionei processi di acquisizione i meccanismi di elaborazione di tale conoscenzai meccanismi di elaborazione di tale conoscenza le computazioni neurali implicate in questi processi.le computazioni neurali implicate in questi processi.

Programma di ricerca Programma di ricerca neurobiologiconeurobiologico interdisci-plinare:interdisci-plinare: descrivere le basi neurofisiologiche e descrivere le basi neurofisiologiche e

cognitive del linguaggio umanocognitive del linguaggio umano..

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Formula tutto sommato sempliceFormula tutto sommato semplice:: dati dei dati dei comportamenticomportamenti linguistici prodotti linguistici prodotti

da determinati ‘strutture’ cerebrali:da determinati ‘strutture’ cerebrali: ci deve essere un ci deve essere un modello teoricomodello teorico che li possa che li possa

descriveredescrivere

e un ventaglio sufficiente di e un ventaglio sufficiente di tecniche tecniche neurofisiologiche e di neuroimmagineneurofisiologiche e di neuroimmagine che li che li possa monitorare, analizzare, ed interpretare.possa monitorare, analizzare, ed interpretare.

Se la formula è sempliceSe la formula è semplice:: non lo è la relazione fra il livello teorico e quello non lo è la relazione fra il livello teorico e quello

empirico dell’analisi dell’attività cerebrale.empirico dell’analisi dell’attività cerebrale.

esistono fra gli studiosi consistenti divergenze esistono fra gli studiosi consistenti divergenze di opinioni circa le unità e i procedimenti di di opinioni circa le unità e i procedimenti di analisi fondamentali. analisi fondamentali.

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Origini delle neuroscienze e gli ultimi 15 Origini delle neuroscienze e gli ultimi 15 annianni:: Vantaggio storico-empirico dei neuroscienziati Vantaggio storico-empirico dei neuroscienziati

rispetto allo studio dei processi cognitivi (Cajal, Golgi, rispetto allo studio dei processi cognitivi (Cajal, Golgi, Broca, Wernicke):Broca, Wernicke): descrizione sempre più precisa dei descrizione sempre più precisa dei processi neuraliprocessi neurali che che

controllano il linguaggio.controllano il linguaggio. organizzazione areale dei processi in reti intercomunicanti fra organizzazione areale dei processi in reti intercomunicanti fra

loro.loro.

Per fare ciòPer fare ciò:: alcuni studiano le parolealcuni studiano le parole alcuni le frasialcuni le frasi alcuni i fonemialcuni i fonemi altri ancora:altri ancora:

non studiano unità linguistiche ma attività come parlare, non studiano unità linguistiche ma attività come parlare, sentire e leggere, ed è complicato trovare un’unità di analisi sentire e leggere, ed è complicato trovare un’unità di analisi intorno alla quale far converge un consenso unanime intorno alla quale far converge un consenso unanime (Grodzinsky 2003: 551). (Grodzinsky 2003: 551).

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Lo studio neuroscientifico del linguaggioLo studio neuroscientifico del linguaggio:: situazione per certi versi unica, se paragonato, per situazione per certi versi unica, se paragonato, per

esempio, allo studio del sistema visivo, dove il esempio, allo studio del sistema visivo, dove il dibattito esiste, ma non riguarda le unità d’analisi dibattito esiste, ma non riguarda le unità d’analisi fondamentali.fondamentali.

La facoltà del linguaggioLa facoltà del linguaggio:: al contrario della visione, ha la caratteristica unica al contrario della visione, ha la caratteristica unica

di combinare liberamente una manciata di suoni di combinare liberamente una manciata di suoni senza significato per costruire parole dotate di senza significato per costruire parole dotate di senso, che instaurano relazioni particolari fra loro senso, che instaurano relazioni particolari fra loro producendo le frasi delle lingue.producendo le frasi delle lingue.

Semplice e intuitiva constatazioneSemplice e intuitiva constatazione:: Sta alla base della perenne inafferrabilità Sta alla base della perenne inafferrabilità

scientifica del linguaggio, che giustifica, in parte, la scientifica del linguaggio, che giustifica, in parte, la frammentazione delle direzioni di ricerca appena frammentazione delle direzioni di ricerca appena esposte. esposte.

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La ricerca linguistica rispetto alle La ricerca linguistica rispetto alle neuro-scienze: un paradosso…neuro-scienze: un paradosso… il più incisivo progresso nella direzione di il più incisivo progresso nella direzione di

catturare in un modello biologico la catturare in un modello biologico la caleidoscopica natura del linguaggio è caleidoscopica natura del linguaggio è arrivato dall’arrivato dall’approccio chomskianoapproccio chomskiano..

Ma a quale prezzo?Ma a quale prezzo? Un caro prezzo rispetto alle neuroscienze Un caro prezzo rispetto alle neuroscienze

cognitive.cognitive. La grammatica generativa separa La grammatica generativa separa

teoricamente lo studio delle teoricamente lo studio delle rappresentazioni linguistiche dai processi rappresentazioni linguistiche dai processi neurofisiologici che le producono.neurofisiologici che le producono.

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Linguistica CartesianaLinguistica Cartesiana Processo di separazione abbastanza Processo di separazione abbastanza

agevoleagevole:: Basato sull’idea, sviluppata dagli scienziati del XVII Basato sull’idea, sviluppata dagli scienziati del XVII

secolo, secondo cui gli aspetti definiti secolo, secondo cui gli aspetti definiti mentalimentali altro altro non sono che il risultato di una struttura organica: non sono che il risultato di una struttura organica: il il cervellocervello (Chomsky 2004: 3-4). (Chomsky 2004: 3-4).

Eliminato così il problema mente-corpoEliminato così il problema mente-corpo:: Ci si può concentrare sulla mente, senza preoccuparsi delle Ci si può concentrare sulla mente, senza preoccuparsi delle

proprietà fisicheproprietà fisiche che la generano. Si possono fare che la generano. Si possono fare assunzioni teorico-emipriche sul prodotto cognitivo di tali assunzioni teorico-emipriche sul prodotto cognitivo di tali proprietà:proprietà:

il linguaggioil linguaggio..

Da questo punto di vista la Grammatica Universale (GU) Da questo punto di vista la Grammatica Universale (GU) sarebbe una proprietà del cervello che si proietta sulla sarebbe una proprietà del cervello che si proietta sulla mente.mente.

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Da un latoDa un lato:: le neuroscienze, pur avendo sviluppato delle metodiche fini per le neuroscienze, pur avendo sviluppato delle metodiche fini per

studiare l’architettura del cervello, non hanno avuto il supporto di studiare l’architettura del cervello, non hanno avuto il supporto di un modello teorico del linguaggio che le guidasse nell’impresa:un modello teorico del linguaggio che le guidasse nell’impresa:

““La teoria è la Cenerentola delle neuroscienze. I teorici La teoria è la Cenerentola delle neuroscienze. I teorici sono i poveri e i diseredati dei grandi centri dove si studia sono i poveri e i diseredati dei grandi centri dove si studia il cervello. […] Le neuroscienze sono ormai una disciplina il cervello. […] Le neuroscienze sono ormai una disciplina ferocemente empirica. Ciò che conta sono i dati, e i dati ferocemente empirica. Ciò che conta sono i dati, e i dati vengono dagli esperimenti. I dati conferiscono prestigio e vengono dagli esperimenti. I dati conferiscono prestigio e potere, costituiscono l’alfa e l’omega di ogni progresso. potere, costituiscono l’alfa e l’omega di ogni progresso. Ogni volta che si scopre una nuova molecola, ogni svolta Ogni volta che si scopre una nuova molecola, ogni svolta che si sviluppa una nuova tecnica per sbirciare all’interno che si sviluppa una nuova tecnica per sbirciare all’interno della sinapsi, ogni volta che si genera un animale della sinapsi, ogni volta che si genera un animale transgenico, ogni volta che si registra l’attività di uno, transgenico, ogni volta che si registra l’attività di uno, dieci, mille neuroni, o i mutevoli addensamenti di attività dieci, mille neuroni, o i mutevoli addensamenti di attività di intere aree cerebrali nelle mappe metereologiche del di intere aree cerebrali nelle mappe metereologiche del cervello umano in funzione, i neuroscienziati celebrano cervello umano in funzione, i neuroscienziati celebrano una vittoria. Negli ultimi anni le vittorie sono state molte una vittoria. Negli ultimi anni le vittorie sono state molte e molto importanti.” e molto importanti.” (Tononi 2003: 25).(Tononi 2003: 25).

DicotomieDicotomie

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Dall’altroDall’altro:: La linguisticaLa linguistica teoricateorica ad un certo punto ha estromesso ad un certo punto ha estromesso

lo studio neurofisiologico del cervello dal proprio lo studio neurofisiologico del cervello dal proprio programma di ricerca.programma di ricerca.

Questa situazione – benché molti presupposti di indagine Questa situazione – benché molti presupposti di indagine delle due discipline potessero coincidere – ha prodotto delle due discipline potessero coincidere – ha prodotto paradigmi sperimentaliparadigmi sperimentali quasi completamente diversi. quasi completamente diversi.

ProblemaProblema:: sviluppare teorie sulla conoscenza del linguaggio sempre sviluppare teorie sulla conoscenza del linguaggio sempre

più sofisticate e dinamiche…più sofisticate e dinamiche…

riuscire a conoscere ogni neurone, forse ogni sinapsi e riuscire a conoscere ogni neurone, forse ogni sinapsi e ogni molecola…ogni molecola…

senza però riuscire a capire come un’accozzaglia cieca di senza però riuscire a capire come un’accozzaglia cieca di scariche neurali dentro un cranio produca un sistema scariche neurali dentro un cranio produca un sistema cognitivo così sofisticato come quello del linguaggio?cognitivo così sofisticato come quello del linguaggio?

DicotomieDicotomie

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non sappiamo ancora molto su come le regole non sappiamo ancora molto su come le regole della grammatica vengano neuralmente della grammatica vengano neuralmente rappresentate.rappresentate.

i complessi livelli strutturali che sottostanno i complessi livelli strutturali che sottostanno al processo di produzione e comprensione del al processo di produzione e comprensione del linguaggio paiono neuralmente inafferabili.linguaggio paiono neuralmente inafferabili.

Come a livello temporale e spaziale gruppi di Come a livello temporale e spaziale gruppi di neuroni si attivano per sincronizzare unità neuroni si attivano per sincronizzare unità diverse di una frase in un’unica entità diverse di una frase in un’unica entità portatrice di significato?portatrice di significato? Gianni guarda la ragazza col binocolo…Gianni guarda la ragazza col binocolo… Fenomeni fonologiciFenomeni fonologici

SfideSfide

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Problema EpistemologicoProblema Epistemologico::

una stessa entità naturale e scientifica una stessa entità naturale e scientifica osservata da due prospettive diverse produce osservata da due prospettive diverse produce realtà ontologiche inconciliabili.realtà ontologiche inconciliabili.

Le sovrastrutture che contribuiscono alla Le sovrastrutture che contribuiscono alla costruzione di una solida impalcatura teorica costruzione di una solida impalcatura teorica condizionano a loro volta la conoscenza della condizionano a loro volta la conoscenza della realtà osservata.realtà osservata.

Se questo è veroSe questo è vero::

Prima necessità:Prima necessità:

una profonda riflessione epistemologica che provi ad una profonda riflessione epistemologica che provi ad unificare ontologicamente l’oggetto di studio.unificare ontologicamente l’oggetto di studio.

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Ricerca linguisticaRicerca linguistica:: l’osservazione dei dati (e dei fenomeni ad essi l’osservazione dei dati (e dei fenomeni ad essi

correlati) è guidata dagli assunti teorici.correlati) è guidata dagli assunti teorici. Ricerca neuroscientificaRicerca neuroscientifica::

è l’osservazione diretta dei dati (e dei fenomeni è l’osservazione diretta dei dati (e dei fenomeni ad essi correlati) che guida gli assunti teorici ad essi correlati) che guida gli assunti teorici (benché anche le predizioni sui dati dipendano (benché anche le predizioni sui dati dipendano alla fine da una teoria embrionale dei processi alla fine da una teoria embrionale dei processi sperimentali).sperimentali).

All’interno della linguisticaAll’interno della linguistica:: la teoria ha però posto delle forti restrizioni la teoria ha però posto delle forti restrizioni

sulle predizioni che si possono fare sui dati.sulle predizioni che si possono fare sui dati. da un certo punto in poi, si è continuamente da un certo punto in poi, si è continuamente

creata una tensione forte tra adeguatezza creata una tensione forte tra adeguatezza descrittiva ed adeguatezza esplicativa, che descrittiva ed adeguatezza esplicativa, che ancora oggi assorbe gli sforzi maggiori dei ancora oggi assorbe gli sforzi maggiori dei ricercatori. ricercatori.

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Prospettive futureProspettive future Una teoria neurale del linguaggio:Una teoria neurale del linguaggio:

può nascere solo:può nascere solo: se all’interno di una prospettiva se all’interno di una prospettiva

multidisciplinare una determinata comunità multidisciplinare una determinata comunità scientifica può riferirsi epistemo-logicamente scientifica può riferirsi epistemo-logicamente alle stesse entità concettuali.alle stesse entità concettuali.

Il raggiungimento di questo obiettivo Il raggiungimento di questo obiettivo potrebbe senza dubbio facilitare i potrebbe senza dubbio facilitare i protocolli sperimentali, e condurre a un protocolli sperimentali, e condurre a un elaborazione coerente di una teoria elaborazione coerente di una teoria neurolinguisticaneurolinguistica unificata. unificata.

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Interfaccia teoria e dati empirici Interfaccia teoria e dati empirici neuralineurali

Integrazione della prospettiva Integrazione della prospettiva teorica con i protocolli sperimentali:teorica con i protocolli sperimentali:

Elaborare un modello epistemologico Elaborare un modello epistemologico capace di catturare ‘regole neurali’ che capace di catturare ‘regole neurali’ che generano ‘regole grammaticali’.generano ‘regole grammaticali’.

Modello in grado di fare predizioni sulle Modello in grado di fare predizioni sulle complesse reti di attività corticali e complesse reti di attività corticali e sottocorticali che sovrintendono alla sottocorticali che sovrintendono alla produzione e percezione del linguaggio.produzione e percezione del linguaggio.

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Capovolgere ChomskyCapovolgere Chomsky Ipotesi:Ipotesi:

vedere la mente-cervello come un’unica entità.vedere la mente-cervello come un’unica entità.

la mente è il prodotto dell’attività neurale.la mente è il prodotto dell’attività neurale.

possiamo quindi pensare di partire dai meccanismi possiamo quindi pensare di partire dai meccanismi neurofisiologici del cervello per fare inferenze sul neurofisiologici del cervello per fare inferenze sul funzionamento della mente, sulla base di una teoria funzionamento della mente, sulla base di una teoria passibile di verificazione continua.passibile di verificazione continua.

Capovolgere la prospettiva chomskiana – pur restando Capovolgere la prospettiva chomskiana – pur restando sempre all’interno dello stesso modello – per rispondere sempre all’interno dello stesso modello – per rispondere ad un problema formulabile in questi termini:ad un problema formulabile in questi termini:

in che modo le strutture neurologiche sono in che modo le strutture neurologiche sono specializzate per produrre tipi specifici di specializzate per produrre tipi specifici di computazioni, come quelle linguistiche?computazioni, come quelle linguistiche?

Ovvero, come la grammatica del linguaggio verbale Ovvero, come la grammatica del linguaggio verbale umano viene computata nel cervello?umano viene computata nel cervello?

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AssumereAssumere:: le computazioni neurofisiologiche avvengono in tempo le computazioni neurofisiologiche avvengono in tempo

reale: rappresentazione mentale e computazione sono reale: rappresentazione mentale e computazione sono contenute nello stesso processo neurale, non possono contenute nello stesso processo neurale, non possono essere separati.essere separati.

Principi come: Principi come: linearitàlinearità, , discretezzadiscretezza, , ricorsivitàricorsività, , dipendenzadipendenza, , localitàlocalità sono contenuti nello stesso processo neurofisiologico, per cui sono contenuti nello stesso processo neurofisiologico, per cui

indagando la natura profonda dei circuiti neurali si indagano indagando la natura profonda dei circuiti neurali si indagano automaticamente i prodotti cognitivi che essi producono.automaticamente i prodotti cognitivi che essi producono.

passare dalle computazioni simulate all’interno di un passare dalle computazioni simulate all’interno di un modello teorico a quelle che avvengono nel cervello.modello teorico a quelle che avvengono nel cervello.

Se scopriamo che ci sono alcune restrizioni in questo Se scopriamo che ci sono alcune restrizioni in questo tipo di computazioni, vuol dire che abbiamo tipo di computazioni, vuol dire che abbiamo individuato alcune proprietà neurali del linguaggio individuato alcune proprietà neurali del linguaggio umano.umano.

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Le proprietà neurali del linguaggio non possono Le proprietà neurali del linguaggio non possono essere indagate senza una qualche teoria di essere indagate senza una qualche teoria di riferimento.riferimento.

Evitare accumulo di dati senza teorie Evitare accumulo di dati senza teorie (predizioni).(predizioni).

Una teoria neurale del linguaggio dovrà Una teoria neurale del linguaggio dovrà poggiare su fondamenta interdisciplinari:poggiare su fondamenta interdisciplinari: forte tensione fra studiosi che hanno programmi forte tensione fra studiosi che hanno programmi

differenti, strumenti di ricerca diversi, e soprattutto differenti, strumenti di ricerca diversi, e soprattutto diversi modelli teorici per rispondere alle domande diversi modelli teorici per rispondere alle domande che si pongono.che si pongono.

Il successo di ricerche interdisciplinari, e quindi degli Il successo di ricerche interdisciplinari, e quindi degli obiettivi prefissi, dipende solo dallo sforzo comune di obiettivi prefissi, dipende solo dallo sforzo comune di rendere compatibili queste differenze.rendere compatibili queste differenze.

ConclusioniConclusioni