Controllo cognitivo

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Psicologia cognitiva:Attenzione · * * il processo Decisionale ·Apprendimento · Valutazione ·la Memoria · la Motivazione · Percezione · Ragionamento ·il Pensiero Cognitivo processesCognition -OutlineIndex

controllo Cognitivo è un termine sinonimo di Funzione Esecutiva, vedere sistema Esecutivo, e utilizzato da psicologi e neuroscienziati per descrivere genericamente definito insieme di processi cerebrali, il cui ruolo è quello di guidare il pensiero e di comportamento in conformità generate internamente obiettivi o piani. Spesso, il controllo cognitivo viene invocato quando è necessario ignorare le risposte che altrimenti potrebbero essere automaticamente suscitate da stimoli nell’ambiente esterno. Ad esempio, su essere presentato con uno stimolo potenzialmente gratificante, come un gustoso pezzo di torta al cioccolato, la risposta automatica potrebbe essere quello di prendere un morso. Tuttavia, dove questo comportamento è in conflitto con i piani interni (come aver deciso di non mangiare torta al cioccolato mentre si è a dieta), il controllo cognitivo potrebbe essere impegnato per inibire questa risposta. I meccanismi neurali con cui viene implementato il controllo cognitivo sono un argomento di dibattito in corso nel campo delle neuroscienze cognitive.

Prospettiva storica

Sebbene la ricerca sul controllo cognitivo e sulla sua base neurale sia aumentata notevolmente negli ultimi 5 anni (il medical citations index Pubmed rivela un numero costantemente crescente di citazioni per il termine di ricerca “controllo cognitivo” dal 1995 al 2006), il quadro teorico in cui si trova non è nuovo. Negli anni ’50, lo psicologo britannico Donald Broadbent ha fatto una distinzione tra processi’ automatici ‘e’ controllati ‘ e ha introdotto la nozione di attenzione selettiva, a cui il controllo cognitivo è strettamente alleato. Né il termine stesso è di provenienza recente: nel 1975, lo psicologo statunitense Michael Posner pubblicò un capitolo del libro intitolato “Attenzione e controllo cognitivo”. Il lavoro di ricercatori influenti come Michael Posner, Joaquin Fuster, Tim Shallice e i loro colleghi negli 1980 ha gettato molte delle basi per la recente ricerca sul controllo cognitivo. Ad esempio, Posner ha proposto che vi sia un ramo “esecutivo” separato del sistema di attenzione, che è responsabile di focalizzare l’attenzione su determinati aspetti dell’ambiente. Il neuropsicologo britannico Tim Shallice ha suggerito allo stesso modo che l’attenzione è regolata da un “sistema di supervisione”, che può ignorare le risposte automatiche a favore di un comportamento di pianificazione sulla base di piani o intenzioni . Durante questo periodo, è emerso un consenso sul fatto che questo sistema di controllo è alloggiato nella porzione più anteriore del cervello, la corteccia prefrontale (PFC).

Miller & Cohen (2001) modello

Più recentemente, nel 2001, Earl Miller, Jonathan Cohen pubblicato un autorevole articolo intitolato ‘integrativo di teoria delle funzioni della corteccia prefrontale’ in cui essi sostengono che il controllo cognitivo è la funzione primaria del PFC, e che il controllo è attuato da aumentare il guadagno di deficit sensoriali o motori neuroni, che sono impegnate da attività e / o di obiettivi rilevanti elementi dell’ambiente esterno . In un paragrafo chiave, sostengono:

‘ Assumiamo che il PFC serva una funzione specifica nel controllo cognitivo: il mantenimento attivo di modelli di attività che rappresentano gli obiettivi e i mezzi per raggiungerli. Forniscono segnali di bias in gran parte del resto del cervello, influenzando non solo i processi visivi ma anche altre modalità sensoriali, così come i sistemi responsabili dell’esecuzione della risposta, del recupero della memoria, della valutazione emotiva, ecc. L’effetto aggregato di questi segnali di bias è quello di guidare il flusso dell’attività neurale lungo percorsi che stabiliscono le mappature corrette tra input, stati interni e output necessari per eseguire una determinata attività.’

Miller e Cohen attingono esplicitamente a una precedente teoria dell’attenzione visiva che concettualizza la percezione di una scena visiva in termini di competizione tra rappresentazioni multiple – come colori, individui o oggetti L’attenzione visiva selettiva agisce per “bias” questa competizione a favore di determinate caratteristiche o rappresentazioni selezionate. Ad esempio, immagina di aspettare in una stazione ferroviaria trafficata un amico che indossa un cappotto rosso. Sei in grado di restringere selettivamente il focus della tua attenzione per cercare oggetti rossi, nella speranza di identificare il tuo amico. Desimone e Duncan sostengono che il cervello raggiunge questo aumentando selettivamente il guadagno dei neuroni sensibili al colore rosso, in modo tale che l’uscita da questi neuroni è più probabile che raggiunga una fase di elaborazione a valle e di conseguenza per guidare il comportamento. Secondo Miller e Cohen, questo meccanismo di attenzione selettiva è in realtà solo un caso speciale di controllo cognitivo-uno in cui il pregiudizio si verifica nel dominio sensoriale. Secondo il modello di Miller e Cohen, il PFC può esercitare il controllo sui neuroni di input (sensoriali) o output (risposta), nonché sugli assemblaggi coinvolti nella memoria o nelle emozioni. Il controllo cognitivo è mediato dalla connettività reciproca tra il PFC e le cortecce sensoriali, limbiche e motorie. All’interno del loro approccio, quindi, il termine “controllo cognitivo” viene applicato a qualsiasi situazione in cui un segnale di polarizzazione viene utilizzato per promuovere una risposta appropriata al compito, e il controllo diventa quindi una componente cruciale di una vasta gamma di costrutti psicologici come l’attenzione selettiva, il monitoraggio degli errori, il processo decisionale, l’inibizione della memoria e l’inibizione della risposta.

Prove sperimentali

Gran parte delle prove sperimentali per le strutture neurali coinvolte nel controllo cognitivo provengono da compiti di laboratorio come il compito Stroop o il Wisconsin Card Sorting Task (WCST). Nell’attività Stroop, ad esempio, ai soggetti umani viene chiesto di leggere i nomi dei colori presentati in colori di inchiostro contrastanti (ad esempio, la parola ‘ROSSO’ in inchiostro verde). Il controllo cognitivo è necessario per eseguire questo compito, poiché il comportamento relativamente overlearned e automatico (lettura delle parole) deve essere inibito a favore di un compito meno praticato – nominare il colore dell’inchiostro. Recenti studi di neuroimaging funzionale hanno dimostrato che due parti della PFC, la corteccia cingolata anteriore (ACC) e la corteccia prefrontale dorsolaterale (DLPFC), sono ritenute particolarmente importanti per l’esecuzione di questo compito. Tuttavia, gli studi di neuroimaging funzionale da soli non possono dimostrare che una data regione cerebrale (attivata) è fondamentale per le prestazioni del compito – che richiede neuropsicologia, ad esempio, così come altri studi di perdita di funzione utilizzando la stimolazione magnetica transcranica, ad esempio

Sensibilità al contesto dei neuroni PFC

Altre prove per il coinvolgimento del PFC nel controllo cognitivo provengono da studi di elettrofisiologia a cellule singole in primati non umani, come la scimmia macaco, che hanno dimostrato che (a differenza delle cellule nel cervello posteriore) molti neuroni PFC sono sensibili a una congiunzione di uno stimolo e di un contesto. Ad esempio, le celle PFC potrebbero rispondere a una stecca verde in una condizione in cui quella stecca segnala che dovrebbe essere fatta una saccade verso sinistra, ma non a una stecca verde in un altro contesto sperimentale. Questo è importante, perché l’implementazione ottimale del controllo cognitivo è invariabilmente dipendente dal contesto. Per citare un esempio offerto da Miller e Cohen, un residente degli Stati Uniti potrebbe avere una risposta imparata a guardare a sinistra quando attraversa la strada. Tuttavia, quando il “contesto” indica che lui o lei si trova nel Regno Unito, questa risposta dovrebbe essere soppressa a favore di un diverso accoppiamento stimolo-risposta (guarda a destra quando attraversi la strada). Questo repertorio comportamentale richiede chiaramente un sistema neurale in grado di integrare lo stimolo (la strada) con un contesto (Stati Uniti, Regno Unito) per indicare un comportamento (guarda a sinistra, guarda a destra). Le prove attuali suggeriscono che i neuroni nella PFC sembrano rappresentare proprio questo tipo di informazioni. Altre evidenze dell’elettrofisiologia monocellulare nelle scimmie implicano la PFC ventrolaterale (convessità prefrontale inferiore) nel controllo delle risposte motorie. Ad esempio, sono state identificate cellule che aumentano la loro frequenza di fuoco ai segnali NoGo e un segnale che dice “non guardare lì!” .

Prove di polarizzazione dell’attenzione nelle regioni sensoriali

Studi di elettrofisiologia e neuroimaging funzionale che coinvolgono soggetti umani sono stati utilizzati per descrivere i meccanismi neurali alla base del polarizzazione dell’attenzione. La maggior parte degli studi ha cercato l’attivazione nei “siti” di polarizzazione, come nelle cortecce visive o uditive. I primi studi hanno impiegato potenziali correlati agli eventi per rivelare che le risposte cerebrali elettriche registrate sulla corteccia visiva sinistra e destra sono migliorate quando il soggetto viene incaricato di occuparsi del lato appropriato (controlaterale) dello spazio. L’avvento della circolazione del sangue basato su tecniche di neuroimaging come la risonanza magnetica funzionale (fMRI) e la tomografia ad emissione di positroni (PET) ha consentito la dimostrazione che l’attività neurale in un numero di regioni sensoriali, tra cui colore, movimento e reattivo regioni della corteccia visiva, è maggiore quando i soggetti sono diretti a partecipare a quella dimensione di uno stimolo, suggestiva e di ottenere il controllo sensoriale neocorteccia. Ad esempio, in uno studio tipico, Liu e colleghi hanno presentato soggetti con matrici di punti che si spostano a sinistra oa destra, presentati in rosso o verde. Prima di ogni stimolo, uno spunto di istruzioni indicava se i soggetti dovevano rispondere in base al colore o alla direzione dei punti. Anche se il colore e il movimento erano presenti in tutti gli array di stimoli, l’attività fMRI nelle regioni sensibili al colore (V4) è stata migliorata quando i soggetti sono stati istruiti a partecipare al colore e l’attività nelle regioni sensibili al movimento è stata aumentata quando i soggetti sono stati invitati a partecipare alla direzione del movimento. Diversi studi hanno anche riportato prove per il segnale di polarizzazione prima dell’inizio dello stimolo, con l’osservazione che le regioni della corteccia frontale tendono a diventare attive prima dell’inizio di uno stimolo atteso.

Connettività tra il PFC e le regioni sensoriali durante il controllo cognitivo

Nonostante la crescente valuta del modello “biasing” del controllo cognitivo, le prove dirette per la connettività funzionale tra il PFC e le regioni sensoriali durante il controllo cognitivo sono ad oggi piuttosto scarse. Infatti, l’unica prova diretta proviene da studi in cui una porzione di corteccia frontale è danneggiata e un effetto corrispondente è osservato lontano dal sito della lesione, nelle risposte dei neuroni sensoriali,. Tuttavia, pochi studi hanno esplorato se questo effetto è specifico per situazioni in cui è richiesto il controllo. Altri metodi per misurare la connettività tra regioni cerebrali distanti, come la correlazione nella risposta fMRI, hanno prodotto prove indirette che la corteccia frontale e le regioni sensoriali comunicano durante una varietà di processi pensati per coinvolgere il controllo cognitivo, come la memoria di lavoro, ma sono necessarie ulteriori ricerche per stabilire come le informazioni fluiscono tra il PFC e il resto del cervello

Controllo inibitorio dall’alto verso il basso

Oltre ai meccanismi di controllo facilitatori o amplificativi, molti autori hanno sostenuto meccanismi inibitori nel dominio del controllo della risposta , della memoria , dell’attenzione selettiva e dell’emozione .

Contributi più recenti

Nei 6 anni trascorsi dalla pubblicazione dell’articolo di Miller & Cohen, sono state descritte altre importanti prove per i processi di controllo cognitivo nella corteccia prefrontale. Un articolo di revisione ampiamente citato sottolinea il ruolo della parte mediale del PFC in situazioni in cui è probabile che il controllo cognitivo sia impegnato, ad esempio, dove è importante rilevare errori, identificare situazioni in cui possono sorgere conflitti di stimolo, prendere decisioni in condizioni di incertezza o quando viene rilevata una ridotta probabilità di ottenere risultati di performance favorevoli. Questa revisione, come molti altri, evidenzia le interazioni tra PFC mediale e laterale, per cui la corteccia frontale mediale posteriore segnala la necessità di un maggiore controllo cognitivo e invia questo segnale alle aree della corteccia prefrontale dorsolaterale che implementano effettivamente il controllo. Un’altra teoria importante sottolinea che le interazioni lungo l’asse perpendicolare della corteccia frontale, sostenendo che una “cascata” di interazioni tra PFC anteriore, PFC dorsolaterale e corteccia premotoria guida il comportamento in accordo con il contesto passato, il contesto presente e le attuali associazioni sensomotorie rispettivamente.

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