Memoria a breve termine e Apprendimento Seriale Silvia Stentella

The Problem of Serial Order Come facciamo a memorizzare e recuperare una sequenza di elementi nell'ordine corretto? Perché tali sequenze a volte rimangono a lungo termine e altre volte no? Si tratta di un problema che è da tempo oggetto di studio. Lashley: “The problem of serial order in behavior” (1951) Il lavoro di Richard Nevill e Astley Henson (1996), presenta una risposta a questo problema (la Teoria Posizionale) almeno per quanto riguarda la memoria episodica a breve termine per l'ordine temporale di materiale verbale: una memoria sicuramente sfruttata dal compito di richiamo seriale.

Il paradigma dell’apprendimento seriale Le prove di rievocazione seriale consistono nel rievocare gli elementi di una lista (uditiva /visiva) cercando di ripetere l'ordine esatto con cui gli elementi sono stati presentati. Nello studio della memoria a breve termine le sequenze sono in genere elenchi di elementi verbali (codice visivo:span di cifre, lettere, fonemi) Le prove si dicono guidate se prevedono l'uso di stimoli aggiuntivi (cues) in qualche modo connessi con gli elementi da ricordare, in modo da facilitarne la rievocazione. La ricerca moderna considera l’apprendimento seriale un problema di memorizzazione e recupero, nel quale svolgono un ruolo processi dello stesso tipo operanti in altri test di memoria, e cioè i processi soggettivi di organizzazione (Von Restorff) e suddivisioni in blocchi mnestici.

Il paradigma dell’apprendimento seriale Nel ricordo si possono distinguere tre aspetti: • acquisire ed elaborare l’informazione (codifica) • mantenerla nella memoria (ritenzione) • riportarla allo stato attivo (recupero) La codifica si riferisce al modo in cui la nuova informazione viene inserita in un contesto di informazioni precedenti (elaborazione più profonda traccia mnestica più duratura) La ritenzione varia a seconda del sistema di memoria coinvolto. Ad esempio se l’informazione viene ripetuta mediante la reiterazione subvocalica (ripetizione silente), essa può essere mantenuta nella memoria a breve termine

Il paradigma dell’apprendimento seriale I fattori agenti sicuramente sul processo di fissazione degli elementi seriali: la lunghezza della serie; la modalità d’esercizio: distribuito (pause non brevi tra le presentazioni) o massivo (senza pause o pause brevi) tra una presentazione e l’altra della serie. - l’ "effetto Von Restorff“: in una serie, l’elemento isolato, "singolare", è ricordato meglio di quello ripetuto in modo monotono l’omogeneità, la mancanza di rilievo e di organizzazione appaiono elementi

Il paradigma dell’apprendimento seriale Il recupero Ciò che una persona ricorda non dipende soltanto dalle proprietà della traccia di memoria Le tracce di memoria sono solo disposizioni o potenzialità Affinché il recupero avvenga devono essere presenti uno o più suggerimenti (cue) appropriati che attivino la traccia La compatibilità tra la traccia quale è stata codificata e le caratteristiche dell’informazione presente al recupero determina il ricordo (principio di specificità di codifica): i cue presenti in codifica devono essere presenti anche al recupero I cue devono anche essere sufficientemente distintivi da poter permettere di recuperare la traccia voluta (non devono essere associati a molte altre potenziali risposte)

Teorie dell’ordine seriale Ci sono tre teorie di base relative all’ordine seriale: la chaining theory, la positional theory, la ordinal theory Ogni teoria si basa sulle condizioni generali in base alle quali è possibile ordinare una sequenza di elementi: essi possono essere le cifre in un numero di telefono, i movimenti di un'azione complessa, o gli eventi nella memoria autobiografica

Chaining Theory (Teoria del concatenamento) Questa teoria presuppone che l’ordine di una lista venga memorizzato sulla base della formazione o del rafforzamento di associazioni tra elementi successivi (1-1 o 2-1). L'ordine viene recuperato rinforzando queste associazioni in un processo chiamato concatenamento, in cui ogni elemento stimola il richiamo del suo successore (estensione dello stimolo-risposta). In questi modelli composti dal concatenamento lo spunto consiste in un numero di elementi precedenti (un approccio che è popolare nelle reti neurali ricorrenti)

Chaining Theory (Teoria del concatenamento) I modelli a concatenamento semplice (simple chaining model) assumono solo le associazioni a coppie tra gli elementi adiacenti di una sequenza e un cue che coincide con la risposta immediatamente precedente. I modelli a concatenamento composto (compound chaining models) sono invece quelli in cui il cue consiste nel numero degli elementi precedenti (un approccio che è popolare nelle reti neurali ricorrenti)

Chaining Theory Storage (stoccaggio) Retrieval (recupero) R M Q R M Q Modelli di concatenazione semplici e composti Con i segnali composti (secondo esempio) che consentono la disambiguazione o utilizzando due rappresentazioni simboliche diverse dello stesso cue (es: minuscolo/maiuscolo) R M Q R M Q

Chaining Theory Aspetti critici e possibili soluzioni: Come si possono gestire sequenze con elementi ripetuti, in cui due o più elementi diversi condividono lo stesso cue? Come si possono eventualmente recuperare gli errori dopo che si è associato erroneamente il cue con una risposta errata? a) Con i segnali composti (secondo esempio) che consentono la disambiguazione o utilizzando due rappresentazioni simboliche diverse dello stesso cue (es: minuscolo/maiuscolo) b) Con Modelli specifichi che consentono di recuperare gli errori, ma sono tecniche che necessitano della correttezza della risposta precedente e, dunque, sono utilizzabili solo a patto che “ci si accorga” subito dell’errore.

Chaining Theory Vi sono anche altri argomenti contro l'adeguatezza della teoria del concatenamento come spiegazione generale del comportamento sequenziale: - il problema dell’interferenza per esempio, come potrebbe l'ordine delle lettere nelle parole “pat”, “apt” e “toccare” essere recuperato se ogni lettera è associata con quasi tutti gli altri (Houghton & Hartley, 1996)? - le convinzioni di Lashley, secondo cui: 1) l'ordine coinvolge più la struttura lineare che la teoria del concatenamento, 2) molte azioni vengono eseguite così velocemente che non c'è tempo per un sufficiente feedback prima di dare la risposta successiva. (Es la velocità di scrittura di una dattilografa è tale che non è possibile per lei gestire un feedback propriocettivo)

Positional Theory Questa teoria presuppone che l’ordine venga memorizzato associando ciascun elemento con propria posizione nella sequenza. L'ordine viene recuperato utilizzando ogni posizione di riferimento del suo elemento associato. In altre parole, piuttosto che usare le associazioni voce-voce della teoria di concatenamento, la teoria posizionale utilizza le associazioni posizione-item.

Positional Theory Storage Retrieval R M ? Q ? R M Q

Positional Theory Conrad’s “box” model of short-term memory (Conrad, 1965) Conrad presume che le persone possiedano “un numero di caselle in memoria”, in cui possono essere posizionati gli elementi di una sequenza. Gli elementi possono essere recuperati procedendo attraverso le caselle in base ad una predeterminata routine. Questo modello non ha problemi con gli elementi ripetuti, perché sono memorizzati in scatole separate, né con il recupero da errori, perché il meccanismo di recupero può passare alla casella successiva, indipendentemente dal fatto che il contenuto della scatola precedente sia stato corretto (come nelle reti di Von Neumann)

Positional Theory Come modello psicologico tuttavia, tale semplice modello è inadeguato. - quanti cassetti ha nella sua MBT un soggetto? - il modello comporta errori legati al fatto che: √ i codici di posizione si confondono nel tempo √ i codici posizionali si sovrappongono un caso di ripetizioni La teoria posizionale non risolve inoltre il problema di interferenza già considerato nella precedente teoria. (es. Se dobbiamo archiviare e recuperare l'ordine delle lettere in pat, apt e toccare, allora dobbiamo utilizzare diversi codici di posizione per ogni parola altrimenti ogni lettera viene associato a diverse posizioni).

Positional Theory Tuttavia, Nevill e Henson hanno provato che le persone usano i codici di posizione per la memoria a breve termine applicata ad un apprendimento di ordine seriale. La questione è se un tale modello posizionale è sufficiente anche per la memoria a lungo termine

Ordinal Theory Questa teoria presuppone che l’ordine venga memorizzato lungo una sola dimensione. Esso è definito dalla posizione relativa che ogni oggetto occupa su quella dimensione rispetto agli altri. L'ordine può essere recuperato muovendosi lungo la dimensione, in una o nell'altra direzione (ordine crescente o decrescente, dall’alto in basso o viceversa, da sinistra a destra o viceversa).

Ordinal Theory Storage Retrieval R M Q R M Q

Ordinal Theory Grossberg (1978) presume che l’ordine sia memorizzato in un gradiente che fa riferimento ai “punti di forza” nella memoria del soggetto in modo che ogni elemento è più forte del suo successore. L'ordine degli elementi viene recuperato selezionando l'elemento più forte, sopprimendolo, per poi selezionare quello successivamente più forte, e così di nuovo.

Ordinal Theory Riflessioni sulla teoria (i pro e i contro) I modelli ordinali non richiedono valutazioni di risposte Per quanto riguarda gli errori, i modelli ordinali comportano il susseguirsi degli errori (uno tira l’altro!), perché l’ordine è definito relazionalmente. Alcuni modelli ordinali sono stati perfezionati in modo da superare il problema della interferenza Così la teoria ordinale sfugge ad alcune delle critiche rivolte alle altre due teorie ma non per questo convince gli autori.

Chaining Theory e Phonological Similarity Premessa : L'ordine di elementi che sono pronunciati similmente (anche se sono letti in silenzio), come B, D, P, è più difficile da ricordare che l'ordine degli elementi che vengono pronunciati in modo diverso, ad esempio C, F, J. Questo effetto di somiglianza fonologica (Baddeley, 1986) si verifica nonostante il fatto che gli stessi elementi hanno maggiori probabilità di essere richiamati, proprio in quanto simili, e sebbene nell’ordine sbagliato, nella rievocazione libera. Gli elenchi con elementi fonologicamente simili sono quindi formalmente equivalenti alle liste con elementi ripetuti.

Chaining Theory e Phonological Similarity Gli errori che vengono compiuti sono fonologicamente simili alla lettera da ricordare: parole o lettere dal suono simile generano infatti una confusione nel magazzino fonologico e durante la ripetizione subvocalica (interferenza) Ciò invece non si verifica quando le parole sono semanticamente simili. Il significato, infatti: non interferisce significativamente con il ricordo a breve termine, diventa una variabile cruciale nel ricordo a lungo termine, attiva strutture di memoria a lungo termine che facilitano il ricordo.

Chaining Theory e Phonological Similarity Baddeley ha verificato se la somiglianza fonologica influisce sul cueing degli elementi, come suggerito dai modelli di concatenamento, o se essa riguarda il loro recupero (1968, Esp. V) Ha usato: - una lista di 6 items alternati, elaborati rispettivamente da un insieme di lettere pronunciate similarmente e da una di lettere pronunciate in modo dissimile una lista contenente solo items confondibili una lista contenente solo items non confondibili

Chaining Theory e Phonological Similarity Risultati e Conclusioni: la maggior parte degli errori nelle liste con alternanza di tipologia di items si sono verificati per gli elementi confondibili la somiglianza fonologica agisce per il recupero piuttosto che sul cueing. Infatti, il fatto che gli elementi confondibili negli elenchi alternati hanno poco o nessun effetto sul richiamo delle voci nonconfondibili, se confrontati con quelli in liste nonconfondibili, suggerisce che non vi sia alcun effetto di somiglianza fonologica che agisca per il recupero. Richard Nevill e Astley Henson hanno ripetuto l’esperimento per verificare l’utilizzabilità della Chaining Theory nella MBT per l'ordine seriale

ESPERIMENTO Soggetti 17 maschi e 31 donne, età media del gruppo anni 27 Materiali e Procedura Gli stimoli erano liste di sei consonanti, generate da un vocabolario di dodici. Le lettere sono state classificate secondo la loro confondibilità fonologica (B, D, G, P, T, V) e secondo la loro non-confondibilità ( H, K, M, Q, R, Y.) Sono state composte le liste secondo il criterio esposto in tabella (durante la procedura le varie liste sono state randomizzate con un IBM- computer). Ogni soggetto è stato sottoposte a prove, con ordine randomizzato, consistenti in 4 blocchi da 12 liste. Ogni blocco conteneva un elenco di tipo PC, uno di tipo PN, uno di tipo A1 e uno di tipo A2. Prima del primo elenco di ogni blocco, le 6 lettere che appaiono nei 12 blocchi erano presentate in un cerchio ( in modo da far familiarizzare i soggetti con le possibili risposte)

Composition of lists in Experiment (C=confusable item, N=nonconfusable item). Condition List Type List Lettere Set Number Structure (Example list) of list PC PC CCCCCC BDGPTV 12 PN PN NNNNNN HKMQRY 12 A1 CNCNCN DQTMPK 6 A C A2 CNCNCN BHGYVR 6 A1 NCNCNC QDMTKP 6 AN A2 NCNCNC HBYGRV 6

ESPERIMENTO Performance Circa il 20% delle liste per PC, il 58% delle liste di PN, il 55% delle liste di AC e il 51% delle liste di AN sono state richiamate in modo corretto. Le omissioni hanno riguardato circa il 5% degli errori, mentre le intrusioni sono state pari a solo il 3%. La rarità di tali errori rifletteva il piccolo vocabolario sperimentale, e probabilmente rappresenta il più alto livello di prestazioni di un esperimento del tipo di quello di Baddeley.

Measuring Serial Recall Classification of Errors Error Type List Report (Input Positions) (Output Positions) Omissions R M Q J H V R M K J - - Transpositions R M Q J H V R M Q H J V Intrusions R M Q J H V R M F J Y V Confusions R M Q J H V R M Q K H P Repetitions R M Q J H V R M Q R H M Associates R M Q J H V R M J H V Q Interpositions R M Q J H V R M V J H Q Protrusions F P Y K Z W F P Y K Z W R M Q J H V R M Y P Z V Gli errori sono in grassetto, mentre le voci corrispondenti ad un particolare tipo di errore sono sottolineate Gli errori vengono riportati in un grafico cartesiano (curve di posizione dell’errore) o in forma matriciale

A conclusione dei lavori svolti, visto che gli elementi fonologicamente confondibili hanno mostrato avere poco effetto rilevabile sul cueing, sia attraverso un effetto della somiglianza che attraverso un effetto di errore, è stato difficile con i modelli attuali spiegare il concatenamento. N.B.: per quanto detto, Richard Nevill e Astley Henson ritengono inutile perseguire una Chaining Theory della MBT per l'ordine seriale.

Sostegno per il Modello dei Magazzini Multipli Doppia dissociazione tra - un paziente (KF, Shallice & Warrington, 1970) che aveva problemi alla MBT (span ed effetto recency ridotti) ma non alla MLT - i pazienti amnesici (prestazione scarsa in compiti associati alla MLT ma non alla MBT) Paziente HM (Milner, 1966), con problemi all’ippocampo, che mostra una compromissione selettiva nell’apprendimento, ma non alla MBT o alla MLT • Distinzione sensata tra tre tipi di strutture mnestiche sulla base di una serie di evidenze: durata temporale, capacità, meccanismi del dimenticare, effetti delle lesioni cerebrali Baddeley e colleghi hanno ampiamente impiegato il paradigma del compito doppio (dual tasks) per comprendere quali componenti della memoria di lavoro fossero impiegate in diversi tipi di compito