Prof. Diego Marconi(Universit degli Studi di Torino)

La competenza lessicale e il cervello

I Mercoled dellAccademia19 febbraio 2014

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2Sistemi di comprensione del linguaggio naturale

Anni 70-80: sistemi (programmi) di elaborazione del linguaggio naturale:- traduttori automatici- sistemi capaci di rispondere a domande sul contenuto di un testo- elaboratori di riassunti di testi

Limiti dei sistemi di ELN:- copertura lessicale limitata- prestazioni imperfette- monofunzionali

MA non era per questi limiti che molti pensavano che questi sistemi non comprendessero illinguaggio naturale.

3Sistema idealizzato:

- analizzatore sintattico perfetto- base lessicale completa (ricca)- componente semantico capace di compiere tutte le inferenze di cui capace un

parlante umano di media cultura (postulati di significato + meccanismo composizionale):

Ci sono quattro elefanti in salottoCi sono quattro mammiferi in salottoC' un numero pari di elefanti in salottoCi sono proboscidati in una stanzaE probabile che i mobili del salotto si rovinino.

Nessuna difficolt di principio (enormi difficolt pratiche). Eppure...

Perch continueremmo a dire che il sistema non comprende davvero?

4La risposta di Searle ("Minds, Brains and Programs", 1980): la stanza cinese

Un sistema computazionale (computer + programma) un puro manipolatore di simboli;I simboli manipolati non acquisiscono significato (per il fatto di essere manipolati), n hanno significato (per il sistema) per altra via;Dunque il sistema non comprende i simboli che manipola o genera.

Il sistema non ha intenzionalit originaria; lintenzionalit deriva dai poteri causali del cervello umano.

5Manipolazioni e significato

Il significato luso (Wittgenstein): padroneggiare un linguaggio saperlo usare.Che cos' la capacit di usare un linguaggio, se non la capacit di manipolare certi simboli?

Searle- ha ragione a insistere sull'inadeguatezza delle manipolazioni del sistema;- ma ha torto a estendere la critica a qualsiasi insieme di capacit di manipolazione.

Quali sono le manipolazioni di cui il sistema idealizzato non capace?

RISPOSTA STANDARD: "Non conosce le condizioni di verit degli enunciati"

Non proprio. Se una situazione presentata in un linguaggio che il sistema sa trattare, ilsistema in grado di stabilire se un certo enunciato vero o falso in quella situazione (almenonella misura in cu lo siamo noi).

QUEL CHE NON SA FARE rispondere a domande come "Quanti elefanti ci sono in questastanza?, se la stanza in questione non descritta nel linguaggio. Non sa rispondere adomande che richiedano un accesso non linguistico al mondo.

6Due aspetti della competenza semantica

- Da un lato, la conoscenza di relazioni tra parole:- sapere che per mangiare bisogna aprire la bocca- che per camminare bisogna muoversi- che i gatti sono animali.

- Dall'altro, la capacit di applicare parole al mondo reale attraverso la mediazione dellapercezione:

- obbedire a ordini come "Portami un cucchiaio (non una forchetta)",- descrivere una persona che passa come "uno che corre" piuttosto che come "uno

che cammina",- riconoscere un gatto e chiamarlo 'gatto'.

Competenza inferenziale - alla base delle inferenze semantiche, come quella da "Torino anord di Napoli" a "Napoli a sud di Torino".

Competenza referenziale (i filosofi hanno chiamato 'riferimento' la relazione tra le parole ele cose o propriet o classi che le parole designano).

7Inferenziale/ReferenzialeNoi possediamo (normalmente) entrambe le competenze, il sistema idealizzato ha solo competenza inferenziale. Quindi la sua competenza semantica incompleta, e profondamente diversa da quella di un parlante umano.

Possediamo entrambe le competenze in misura variabile. Lo scienziato libresco e ilbambino cresciuto nella foresta.

Le due competenze sono cooperanti ma indipendenti.

- per ragioni di principio:

- non si pu imparare il cinese da un dizionario cinese monolingue.

- ci sono argomenti logici (Quine, Putnam) che fanno vedere che nessun sistemadi connessioni inferenziali in grado di determinare univocamente il riferimento delleparole. Mettiamo che voi sappiate che i cantarelli sono funghi: ebbene, c' un numeroindefinito di assegnazioni del riferimento diverse di 'cantarello' e 'fungo' che compatibilecon questa vostra credenza. E se aggiungete che i cantarelli sono gialli, che hanno lelamelle, certe dimensioni, un determinato habitat, le cose non cambiano.

- di fatto: possibile essere molto compententi su certe parole a livello inferenziale ma nonreferenziale, e viceversa.

8Filosofia del linguaggio: senso e riferimento

Frege (1892). senso e riferimento (pi tardi: intensione e estensione, Carnap 1947).Il senso un contenuto cognitivo associato a una parola (=ci che si conosce per il fatto dicomprendere la parola); il riferimento ci che la parola designa (il riferimento diSocrate Socrate, il riferimento di gatto il concetto di gatto [pi tardi: la classe deigatti. Ancora pi tardi: la propriet essere un gatto].Per Frege, il senso determina il riferimento (P si applica a x se e solo se x soddisfa lepropriet associate a P, che costituiscono il senso di P).Nel 1970, Saul Kripke fece vedere che -nel caso di molte parole- nessun contenutocognitivo soddisfa questa condizione. Il senso non determina il riferimento.

Da allora, molti filosofi hanno cercato di formulare una teoria del significato che tenesseinsieme la dimensione cognitiva dell'uso linguistico -noi associamo alle parole e aglienunciati credenze che hanno un ruolo essenziale nel nostro uso del linguaggio- e ladimensione referenziale: il fatto che, indipendentemente dalle mie o dalle vostre credenze,la parola 'acqua' si riferisce a tutto e soltanto ci che H2O.

Io ho scelto di occuparmi non del significato delle parole ma della nostra capacit diusarle, delle conoscenze e capacit che sono alla base dell'uso competente del linguaggio.

9Cervello I: Neuropsicologia

La distinzione fra competenza inferenziale e referenziale: un modo utile di descrivere il nostro uso del linguaggio. Nessuna presunzione di realt cognitiva (= realizzazione mentale della distinzione). Il nostro uso del linguaggio pu essere descritto come sedipendesse da due sistemi distinti ma cooperanti.

MA: risultati della ricerca neuropsicologica (anni 70-90) sui deficit connessi a lesioni cerebrali.

Pazienti cerebrolesi che erano in grado di dare definizioni articolate e precise di molte parole, ma non erano in grado di denominare oggetti (cio di associare parole a immagini di oggetti). (Nella mia terminologia, possedevano una buona competenza inferenziale, mentre la loro competenza referenziale era gravemente danneggiata). Fine anni '90:

- molti casi di competenza inferenziale preservata e competenza referenziale pi o menogravemente deficitaria;

- alcuni casi complementari: competenza referenziale preservata, competenza inferenziale pi o meno ridotta (in seguito se ne sono trovati parecchi altri: ad es. Kemmerer et al. (2012) riportano 14 casi di competenza referenziale buona e competenza inf. variamente deficitaria).

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Parentesi: dissociazioni (1)

I neuropsicologi parlano di dissociazione quando, di due capacit possedute dai soggetti normali, una conservata mentre l'altra perduta.

- dissociazione classica: sia la conservazione sia la perdita sono complete, -- forte: c' una grossa differenza di efficienza tra le due capacit (per es. 70% di

errori in un caso,

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Parentesi: dissociazioni (2)

NB: Parlare di moduli non parlare di aree cerebrali pi o meno nettamente delimitate, bens in primo luogo di unit funzionali.

La localizzazione di queste unit funzionali pu anche essere (e in molti casi probabile che sia) distribuita tra diverse regioni e aree cerebrali. La lesione di una qualsiasi di queste aree pu determinare il non funzionamento, o il cattivo funzionamento di un modulo che utilizza quell'area.

Perci non c' corrispondenza biunivoca tra deficit e lesioni: diverse lesioni possono produrre lo stesso tipo di deficit, e una stessa lesione pu determinare pi deficit distinti, se colpisce un'area utilizzata da pi moduli.

Nel caso della dissociazione fra competenza inferenziale e referenziale le dissociazioni osservate non erano quasi mai classiche, ma erano spesso forti. Per esempio EST (Kay & Ellis 1987) faceva il 73% di errori in un compito (referenziale) di denominazione di figure, mentre faceva 0 errori in un compito (inferenziale) di accoppiamento di sinonimi. JB (Riddoch & Humphreys 1987a) faceva 0 errori in un compito (inferenziale) in cui doveva valutare la vicinanza/lontananza semantica fra parole, mentre faceva il 56% di errori quando il compito riguardava oggetti.

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Un caso paradigmatico: HJA (Riddoch & Humphreys 1984)

HJA era perfettamente in grado di definire dettagliatamente tutte le parole che gli erano presentate, e le sue definizioni includevano dettagli dellapparenza percettiva degli oggetti che erano descritti. Ad esempio, la sua definizione di DUCK era la seguente:

This has two meanings. First, the noun version. A duck is a water bird with theability to swim, fly and walk. It can be wild or kept domestically for eggs; whenwild it can be the target of shooting. In the wild it has a wingspan between 15 and18 inches and weighs about 2 or 3 pounds. Domestic ducks are heavier []

Inoltre, aveva buone prestazioni in compiti referenziali di applicazione, come nellassociare immagini a parole scritte o pronunciate o produrre disegni di animali o oggetti il cui nome gli era stato presentato oralmente.

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(HJA )

Invece, HJA non era in grado di recuperare il nome di oggetti anche molto familiari (coltelli, forchette, cucchiai, tazze, ecc.) che gli erano presentati attraverso la modalit visiva, nonostante che i suoi processi visivi di base (campo visivo, acuit, percezione dei colori, ecc.) fossero intatti. In un compito di denominazione visiva, ad esempio, HJA aveva denominato correttamente solo 23 oggetti comuni su 44, e in tutti i casi i tempi di risposta erano molto lunghi, tra i venti e i quaranta secondi per ciascuna risposta.

HJA mostra con evidenza un aspetto che anche vari altri studi suggeriscono, cio che c' dissociazione tra la capacit di denominare oggetti (oggetto/immagine parola), che in HJA era fortemente deficitaria, e la capacit di scegliere o produrre un oggetto a partire da una parola (parola oggetto/immagine), che in lui era intatta. La competenza referenziale ha due lati (denominazione e applicazione) che esibiscono dissociazione.

Bisogna aggiungere che il danneggiamento selettivo della competenza referenziale stato osservato in tutte le modalit: visiva, tattile, acustica e olfattiva, e anche in tutte le modalit insieme (LEW, Duke & Shallice 2000).

14Unimmagine della competenza lessicale

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Parole nel cervello e concetti

Per motivare pienamente limmagine bisogna aggiungere che vari casi suggeriscono che il riconoscimento di oggetti sia un sottomodulo della denominazione vera e propria, cio del recupero della parola associata a un oggetto.

Ci sono pazienti che, di fronte a un'immagine,- mostrano di sapere benissimo di che cosa si tratta (ad es. attraverso il mimo), - ma non sono in grado di recuperare il nome comune associato a quel genere

di oggetti.

Questa una buona ragione per distinguere fra realizzazione neurocerebrale delle parole (tracce di configurazioni acustiche, articolatorie, grafiche, motorie) ("lessici periferici") e "concetti" (unit del lessico semantico)

Ma non ci dice molto su che cosa sono i concetti - strutture a rete, prototipi, esemplari, atomi rappresentativi come pensa Fodor , altro ancora. Ci dice solo che non sono realizzazioni mentali di unit di una lingua naturale ("parole [ad es. italiane] nel cervello).

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Strategie compensative

Ad attestare la realt cognitiva della distinzione fra competenza inferenziale e referenziale, i casi pi impressionanti sono quelli di pazienti con competenza inferenziale molto ridotta o nulla, che di loro iniziativa suppliscono al loro deficit attraverso strategie compensative, che sfruttano la competenza referenziale conservata.

PR (Marangolo 2004) non sapeva ricuperare una parola a partire dalla sua definizione.Allora disegnava l'oggetto descritto dallo sperimentatore, e poi lo denominava a partire dal suo disegno. PR Sfruttava le sue capacit di applicazione (descrizione disegno) e denominazione (disegno parola) per svolgere indirettamente un compito inferenziale.

John Voit (ultimi anni del XIX secolo; il paziente pi studiato della letteratura neuropsicologica tedesca). In una fase della sua storia aveva una competenza inferenziale praticamente nulla per quanto riguarda le propriet percettive: non era in grado di rispondere a domande come "Qual il colore delle foglie?" o "Che gusto ha lo zucchero?". Ma era in grado di rispondere alla prima domanda se andava alla finestra e osservava gli alberi e le loro foglie; e alla seconda domanda assaggiando una zolletta di zucchero.

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Cervello II: Neuroimmagine

E legittimo domandarsi se l'esecuzione di compiti inferenziali e rispettivamente referenziali comporti l'attivazione di aree cerebrali distinte.

2004-2008, ricerca S. Raffaele (S.Cappa, R. Manenti et al.); Marconi et al. 2013

Nel frattempo: Tomaszewski Farias et al. (2005) (U Calif. San Diego). Colpiti dal fatto che le ricerche sulle capacit di denominazione non distinguevano fra denominazione da definizione [auditory responsive naming, = inferenziale] e denominazione di figure [confrontation naming, = referenziale]. Mentre non era detto che i due compiti fossero identici o anche solo simili in termini di attivazione.

20 soggetti, due tipi di compiti. I pattern di attivazione erano diversi nei due casi:

La denominazione da definizione [=compito inferenziale] produce attivazionepi diffusa del lobo temporale rispetto alla denominazione di figure [=compitoreferenziale]. Nella denominazione da definizione l'attivazione include leregioni temporali anteriori pi spesso di quanto avvenga nel caso delladenominazione di figure.

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Parentesi sulla localizzazione del linguaggio

Qualche decennio fa:

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2009 (Binder et al., semantica)

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Esperimento TF 2005: un compito inferenziale vs. un compito referenziale.

Noi (Cortex 2013) abbiamo cercato di vedere se il pattern di attivazione comune alle prestazioni inferenziali era significativamente diverso dal pattern comune alle prestazioni referenziali.

Due compiti inferenziali (denominazione da definizione e match di parole) e due compiti referenziali (uno di applicazione, parola immagine [scegliere la figura associata a una parola], e uno di denominazione di immagini).

I pattern comuni, inferenziale e referenziale, erano effettivamente diversi.

Le differenze non sono grandi:

- c' un'area di attivazione comune ai due tipi di prestazioni, diffusa nei due emisferi, che grosso modo coincide con la "rete semantica comune.

MA, in aggiunta, i compiti inferenziali attivano aree del temporale sinistro (giro temporale medio e superiore, giro precentrale) che non sono attivate nei compiti referenziali:

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Invece, i compiti referenziali attivano il giro fusiforme destro, che significativamente meno attivo nei compiti inferenziali:

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Questo risultato di neuroimmagine corrobora i ritrovamenti della ricerca neuropsicologica sui deficit:

la distinzione tra processi inferenziali e processi referenziali realizzata a livello cerebrale;

i due tipi di prestazioni danno luogo a pattern di attivazione largamente coincidenti e tuttavia in parte diversi;

come ci si pu aspettare, i processi inferenziali attivano aree pi linguistiche, i processi referenziali coinvolgono un'area "visuo-semantica".

Ora ci stiamo occupando, insieme ad un gruppo di Torino, di vedere se questultima attivazione che in parte presente anche in compiti puramente inferenziali- funzione del carico visivo degli stimoli linguistici:

L'animale che simbolo di stupidit femminile ...L'animale da cortile bianco col collo lungo e il becco giallo ...

Dire deliberatamente il falso dire una...A Pinocchio si allungava il naso quando diceva una

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Risvolti clinici

I pazienti affetti da epilessia temporale non trattabile farmacologicamente devono essere sottoposti alla resezione di alcune porzioni del lobo temporale e dell'ippocampo. Questo intervento viene fatto precedere da una "mappatura" delle aree pi coinvolte nell'elaborazione linguistica, inibendo selettivamente specifiche porzioni del lobo temporale e chiedendo al paziente di svolgere semplici compiti linguistici. indicazioni al chirurgo per rimuovere la maggior quantit di tessuto patologico nel lobo temporale conservando quanto pi possibile le capacit linguistiche del paziente.

Fino a qualche tempo fa, mappatura compiti (referenziali) di denominazione visiva. L'intervento di resezione procedeva coerentemente con questa identificazione: asportazione standard delle aree antero-mesiali del lobo temporale, che non sono considerate necessarie.

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Risvolti clinici

Ma recentemente (Hamberger et al. 2001), osservando dopo l'operazione un campione di pazienti che erano stati sottoposti a questo tipo di mappatura, si trovato che avevano s conservato la capacit di denominazione, ma avevano una notevole difficolt di recupero delle parole nelle situazioni di conversazione quotidiana in assenza di stimoli visivi.

Queste difficolt si presentavano anche nei contesti sperimentali se i pazienti erano valutati con compiti differenti dalla denominazione di immagini, come ad esempio compiti inferenziali di produzione di sinonimi o di denominazione da descrizione verbale.

Su questa base, Hamberger et al. hanno condotto uno studio di stimolazione corticale su 20 pazienti epilettici candidati alla resezione temporale utilizzando sia il tradizionale test di denominazione visiva, sia un test inferenziale di denominazione da definizione. I risultati confermano che la stimolazione delle aree posteriori del giro temporale danneggiano la denominazione di immagini, mentre la denominazione da definizione viene danneggiata sia dalla stimolazione delle aree posteriori, sia soprattutto dalla stimolazione delle aree anteriori del giro temporale.