laboratorio evoluzione Marcello Sala IL PARADOSSO DELLA LETTURA [Stanislas Dehaene, “I neuroni della lettura”, Cortina 2009]

La scrittura è stata inventata circa 5400 anni fa Gettoni e bullae (Mesopotamia) Scrittura protosinaitica La scrittura è stata inventata circa 5400 anni fa e l’alfabeto fonetico 3700 Il nostro cervello appare finemente adattato alla lettura: può essere un prodotto dell’evoluzione biologica? Per H. sapiens il tempo trascorso è 250 e 170 generazioni, troppo poche per un processo di adattamento attraverso variazione e selezione naturale = paradosso della lettura

Si mettono con il fianco verso la 1^ Elementare, Penna in Teverina (TR), 1994 Si mettono con il fianco verso la lavagna e di fronte hanno lo specchio appoggiato perpendicolarmente al piano della lavagna;io tengo un cartone di fianco alla loro testa in modo che non possano vedere direttamente la propria mano che scrive. Come prevedevo c'è una grossa difficoltà a collocare le lettere una a destra dell'altra e a mantenere l'allineamento orizzontale; addirittura alcune come Katia non riescono nemmeno a tracciare la prima lettera. Soltanto Chiara e Stella portano a termine in breve tempo il compito: quasi senza esitazioni è il movimento e lo spostamento della mano; il loro nome in stampatello è chiaramente leggibile, discretamente allineato e spaziato. ...

Stefania, la loro maestra, mi dice che Katia è ... Stefania, la loro maestra, mi dice che Katia è la bimba che scrive con più sicurezza e disinvoltura, mentre Chiara e Stella sono quelle che ancora hanno bisogno dell'assistenza assidua dell'adulto. Quale spiegazione? La spiegazione che ci scambiamo è quella di una non completa lateralizzazione, cioè una difficoltà a distinguere l'orientamento destra/sinistra da quello sinistra/destra, che porta bimbe come Chiara e Stella a "sbagliare“ la direzione dei tratti della scrittura "normale" orientata, ma che le avvantaggia rispetto alle compagne quando si tratta di passare da tale orientamento a quello inverso. [Marcello Sala, Il volo di Perseo, Junior 2004]

C’è un vantaggio nella generalizzazione per simmetria? Si tratta di un comportamento perfettamente normale, che si manifesta in tutte le culture [...]. Si osserva nell’età in cui il bambino produce i suoi primi scritti. [...] Il bambino legge e scrive spontaneamente in maniera speculare grazie al fatto che il suo sistema visivo, prima ancora di cominciare a leggere, ubbidisce a un forte vincolo strutturale, assai antico nell’evoluzione, che lo forza a rendere simmetrici gli oggetti che vede. L’apprendimento della lettura esige di superare questo stadio speculare e di “disimparare” la generalizzazione per simmetria. [Stanislas Dehaene, “I neuroni della lettura”, Cortina 2009] C’è un vantaggio nella generalizzazione per simmetria? ...

invece la destra e la sinistra... “Perché gli specchi invertono la destra con la sinistra e non l’alto con il basso” in una 4^ elementare; ELISA - Se siamo di fronte e io mi metto a testa in giù, allora anche tu, se fai la stessa cosa dello specchio, ti metti a testa in giù, invece la destra e la sinistra... mi sembra come se il su e il giù sono due cose troppo... troppo grandi, invece la destra e la sinistra sono già più complicate, più... ADULTO - Vuoi dire che c'è come una diversità di qualità tra sopra/sotto e destra/sinistra? ELISA - Sì. [...] CHIARA - Perché io vedo la mia immagine allo specchio, e quindi non sto a pensare se è girata, in quel momento vedo che sta di fronte a me e penso "quello alza la stessa mano mia“; non sto a fare il caso se sta girato. [Marcello Sala, Il volo di Perseo, Junior 2004]

[...] l’intuizione fondamentale che esiste una diversità tra gli assi spaziali, diversità che però non si colloca a livello geometrico ma psicologico (“mi sembra come se il su e il giù sono due cose troppo... troppo grandi, invece la destra e la sinistra sono già più complicate, più...”). Di un fenomeno di simmetria, come quello che si verifica tra soggetto e immagine speculare, ci sono tre descrizioni equivalenti, se si utilizzano tre assi ortogonali nello spazio: a) "è invertito l'asse destra-sinistra, se gli altri due assi coincidono", b) "è invertito l'asse davanti-dietro, se gli altri due assi coincidono”, c) "è invertito l'asse alto/basso se gli altri due assi coincidono”. La c) diviene evidente nel caso di uno specchio collocato sul pavimento, ma la b) è sicuramente la più evidente nel caso standard della persona di fronte allo specchio, eppure viene scelta la a): perché? La ragione che viene suggerita è che la descrizione b) coglie un dato più evidente ma meno "urgente" in termini di sopravvivenza, di contro alla a) che insiste là dove c'è una difficoltà. Se infatti il sapersi orientare immediatamente nello spazio è importante per la sopravvivenza, è nel distinguere percettivamente la destra dalla sinistra che l'uomo ha una difficoltà (sono “più complicate”), rispetto alla distinzione immediata e percettivamente evidente del basso/alto (“troppo grande”) e del davanti/dietro.

Perché il nostro sistema nervoso è così poco sensibile all’inversione sinistra-destra? Probabilmente perché ci siamo evoluti in un ambiente dove questa distinzione non era molto utile. [...] Discriminare la verticale dall’orizzontale, ciò che è lontano da ciò che è vicino, o ancora la faccia di un animale dal suo posteriore, sono operazioni essenziali alla sopravvivenza. [...] La terza direzione dello spazio , quella che differenzia la sinistra dalla destra, non riceve tanta considerazione [...] Dopo tutto, una tigre è altrettanto minacciosa, che presenti il suo profilo destro o il suo profilo sinistro... mentre una tigre sdraiata di schiena presenta una minaccia assai minore di una tigre le cui zampe toccano il suolo! [Stanislas Dehaene, “I neuroni della lettura”, Cortina 2009]

EMANUELA - Secondo me è un po’ tutte e due le cose. “Perché gli specchi invertono la destra con la sinistra e non l’alto con il basso” in una 4^ elementare LISA - Io dico che fanno la stessa cosa, se uno va indietro anche l'altro va indietro. ROMEO - Ma anch'io dico che fanno la stessa cosa, tutte e due vanno avanti o indietro. Sono d'accordo con Lisa, solo in una cosa son contrario: che cambiano direzione. EMANUELA - Secondo me è un po’ tutte e due le cose. CHIARA - Vanno dal lato opposto però fanno la stessa mossa. ADULTO - Come può essere che hanno ragione tutti e due come dice Emanuela? LISA - Quello che dice Romeo è quello che si vede e quello che dico io è quello che fa. PAMELA - Questo vale anche per le mani. Prima Chiara ha detto che non ci importa se quello che riflette è la mano destra o sinistra, cioè la mano opposta, ma che quella praticamente è la stessa mano; questa cosa che ha detto Chiara è la stessa che dice Lisa, cioè che vanno indietro tutti e due, e non ci interessa la posizione in cui stanno [nello spazio], mentre quello che diceva qualcun altro, cioè che io alzo la mano destra e lo specchio riflette la mano sinistra, è la stessa cosa di quello che dice Romeo: che vanno in direzioni opposte. ADULTO - Sono affermazioni tutte e due vere, se cambiamo il punto di vista. Allora da quale punto di vista è giusto dire che la persona e l'immagine sono invertite? Chi è che può dire così? Chi guarda? chi fa? per usare il linguaggio di Lisa. VOCI - Chi guarda. ADULTO - E chi dice che non c'è l'inversione chi è? STEFANIA - Chi fa, perché si trova nella stessa posizione, invece se uno guarda da fuori e non sta facendo, vede che sono diversi, uno è a destra e l'altro a sinistra. [Marcello Sala, Il volo di Perseo, Junior 2004]

[...] è come se ci fossero dentro il nostro cervello due persone diverse. Una, che potremmo chiamare il “collezionista”, riconosce ed etichetta gli oggetti, ma è incapace di interagire con loro o di percepirne l’orientamento nello spazio. L’altra, il “manuale”, agisce, compara, manipola... ma non identifica gli oggetti [...] [Stanislas Dehaene, “I neuroni della lettura”, Cortina 2009]

Il paradosso della lettura: il cervello di un adulto appare finemente adattato alla lettura ma la sua organizzazione su base genetica non può essere molto diversa da quella di un primate che non legge Che ipotesi si può fare? L’adattamento alla lettura si costruisce in ogni individuo a partire da una generale capacità ereditaria di apprendimento Qual è la base materiale di questa capacità di apprendimento? La plasticità dell’organizzazione del cervello nello sviluppo basata sulla possibilità dei neuroni di stabilire nuove sinapsi in conseguenza dell’attività di relazione con l’ambiente

Qual è la difficoltà di un apprendimento a “tabula rasa”? L’adattamento all’ambiente è differito alla fine dello sviluppo Difficilmente un organismo così organizzato può sopravvivere e quindi la specie evolvere Quale altra ipotesi ? Riconversione di funzionalità ereditate in relazione all’esposizione a oggetti culturali I neuroni possono rinforzare selettivamente sinapsi che realizzano connessioni che permettono di codificare immagini più pertinenti (“riciclaggio neuronale”)

Ma questo discorso come può applicarsi alla lettura? Darwin: i comportamenti umani hanno origine animale (primati) Anche il linguaggio si sviluppa da una istintiva (= ereditaria) tendenza a parlare (vedi lallazione) Ma questo discorso come può applicarsi alla lettura? Plasticità cerebrale: “riciclaggio neuronale” A quali condizioni? Una sostituzione di funzione (modifica nelle connessioni) richiede che le funzioni siano simili Nella zona temporale ventrale del cervello dei primati gerarchia di neuroni che rispondono a frammenti di scene visive le cui combinazioni sono in grado di rappresentare qualunque oggetto [Stanislas Dehaene, “I neuroni della lettura”, Cortina 2009]

Perché sono state chiamate “protolettere”? Specifici neuroni dei primati reagiscono allo stesso modo alla visione di forme semplificate e stilizzate Perché sono state chiamate “protolettere”?  “alfabeto” di forme elementari le cui combinazioni sono in grado di rappresentare qualunque oggetto anche artificiale e ignoto [Stanislas Dehaene, “I neuroni della lettura”, Cortina 2009]

Come mai queste unità percettive dei primati sono entrate nel patrimonio ereditario? Costituiscono un repertorio di forme utile alla codifica di scene visive frequenti nell’ambiente (componenti di oggetti e relazioni spaziali tra oggetti) e quindi sono un vantaggio per la sopravvivenza Perché le unità percettive dei primati somigliano ai caratteri della scrittura?  Perché i caratteri della scrittura somigliano alle unità percettive dei primati? Perché agevolano il “riciclaggio neuronale”

Le strutture ereditate pongono dei vincoli I movimenti oculari durante la lettura hanno configurazioni dinamiche diverse a seconda del tipo di scrittura (tipi di caratteri, direzione di lettura ecc.): perché? Sono funzionali a mantenere una unità (parola ideogramma) al centro della fovea, unica area dove la visione è adeguata al riconoscimento Vincolo visivo

Si tratta dello stesso carattere? Alfabeto ebraico Si tratta dello stesso carattere? Il lettore culturalizzato differenzia forme simili sulla base del riconoscimento di pertinenza di particolari tratti F f F F f f f F F F F F F F F f f F f f F f si tratta dello stesso carattere? L’identità dei caratteri è riconosciuta indipendentemente dalle diversità grafiche (font , maiuscolo...): invarianza Vincoli ortografici di pertinenza e invarianza

In cosa consiste la lettura? Riconoscimento visivo di unità lessicali e delle loro relazioni Ma questo avviene al culmine di una sequenza di funzionalità sostenute da strutture neuronali ad alta specificità organizzate gerarchicamente Tratti: forme elementari (segmenti, curve, nodi, angolazioni) Caratteri: associazioni di tratti pertinenti in forme invarianti Grafemi: sequenze di caratteri che corrispondono a fonemi (= minime unità di suono significante una o più lettere: es. francese eau) Sillabe: sequenze di grafemi (s-bot-to-na-re) più probabili in una certa lingua Morfemi: minime unità di significato (es. s-botton-are) rivelati dall’effetto di priming (la lettura precedente facilita la seguente) Parola: unità lessicale

la comprensione passa attraverso il suono o il significato? Tratti  Caratteri  Grafemi  Sillabe  Morfemi  Parola: unità lessicale Lettura sonora e silenziosa: la comprensione passa attraverso il suono o il significato? ... Leggete: spricito è una parola “ben formata” ma la lettura rallenta: perché? È una parola senza significato Non c’è accesso diretto al significato ma la parola ignota può essere decodificata in suoni intelleggibili (pronuncia mentale) Via fonologica (linguaggio scritto derivato da quello orale) “Quando fu il tempo, lo spricito si fece avanti”

Il lettore esperto tende a non rilevare errori La comprensione passa attraverso il suono o il significato? Leggete: Leggete (francese): Il lettore esperto tende a non rilevare errori o a riconoscere facilmente parole dalla pronuncia irregolare: come mai ? Riferimento immediato della scrittura a un repertorio di significati noti (la pronuncia segue) Via lessicale “Nel cervello i neurani della lettura sono localizzati” “ma femme”

Via lessicale: la parola in ingresso codificata dalla catena di funzioni in una struttura ortografica astratta (gerarchia di grafemi) viene confrontata - con unità lessicali preesistenti dizionari che si attivano in parallelo (reti neurali ) - con unità ortografiche (in cui è registrata la scrittura delle parole) - con unità fonologiche (in cui è registrata la pronuncia delle parole) - con strutture grammaticali (elementi funzionali) e semantiche

“La spunta produsse effetti clamorosi” Leggete: La lettura rallenta: perché? Somiglianza di parole di significato diverso Competizione lessicale: l’unità lessicale “vincente” nel riconoscimento trasmette informazioni ad altre aree del cervello “Il mare e l’avere erano ugualmente cari a un proprietario di barche come lui”

Leggete e spiegate il significato: “Una vecchia legge In esperimenti di riconoscimento di significato (es. identificare le parole che si riferiscono a oggetti) rallentamento ed errori se si tratta di parole con pronuncia simile ad altre di diverso significato: perché? A un livello profondo le informazioni sulla pronuncia sono comunque attivate automaticamente Integrazione tra le due vie di elaborazione Vincoli lessicali vincoli fonologici e ortografici a volte in contrasto la regola” [Stanislas Dehaene, “I neuroni della lettura”, Cortina 2009]

Qual è la base fisiologica? [Stanislas Dehaene, “I neuroni della lettura”, Cortina 2009] Qual è la base fisiologica? Aree neuronali specializzate per funzioni specifiche e fasci di fibre nervose che li connettono gli stessi per qualsiasi cultura: che cosa significa? Vincoli di struttura anatomica

da quale deficit è affetto? Come si fa a saperlo? Deficit di prestazioni specifiche in relazione a lesioni cerebrali localizzate Un paziente d’improvviso non riesce a leggere nonostante sia in grado di parlare con proprietà di linguaggio, riconoscere oggetti e persone, leggere cifre e calcolare, scrivere, decifrare lettere tracciate sulla mano: da quale deficit è affetto? Disfunzione specifica nel riconoscimento visivo della scrittura collegata alla lesione di una delimitata area cerebrale: regione occipito-temporale ventrale sinistra

Imaging cerebrale: tecniche che permettono di Come si fa a saperlo? Autopsia Imaging cerebrale: tecniche che permettono di identificare la parte del cervello attiva in relazione a una specifica azione percettiva/motoria (maggiore flusso di sangue, attività magnetiche) [Stanislas Dehaene, “I neuroni della lettura”, Cortina 2009]

nelle diverse scritture? Elementi simili nelle diverse scritture? - piccolo repertorio di tratti base combinati gerarchicamente - invarianza, ma non alla rotazione - denotazione di elementi sia sonori sia semantici Simili o diverse? ...

dei sistemi pittografici rispetto a In Egitto la scrittura pittografica riservata a una élite di scribi; più diffusa la scrittura demotica Nella storia la scrittura passa rapidamente dalla pittografia a una combinatoria di caratteri stereotipati o a un sistema misto (ideogrammi + indicatori fonetici o semantici): che cosa suggeriscono queste informazioni? Una maggiore difficoltà nella lettura dei sistemi pittografici rispetto a quelli che combinano grafemi

Che vantaggio ha un sistema pittografico? Dare accesso immediato al significato Che svantaggio ha un sistema pittografico rispetto a uno che combina grafemi (che rappresentano fonemi)? Lentezza di esecuzione arbitrarietà del disegno vs. ortografia difficoltà a rappresentare idee astratte memorizzazione di migliaia di forme simboliche vs. combinatoria di un repertorio di poche decine di suoni eseguibili Che vantaggio ha un sistema misto? Risolvere le omofonie (uguale pronuncia diverso significato) Questi sistemi hanno una base fisiologica? Strutture del cervello per la “via lessicale” e la “via fonologica”

Come mai le forme di scrittura sviluppatesi separatamente nelle diverse culture umane hanno delle strutture/modalità comuni? Sono adatti al funzionamento del cervello umano Caratteri ereditari della struttura cerebrale pongono vincoli alla struttura anatomica e fisiologica che pongono vincoli alla scrittura vincoli visivi vincoli di invarianza e pertinenza vincoli fonologici e ortografici vincoli lessicali Che vantaggio danno questi vincoli? Si sono evoluti nei primati perché permettono il riconoscimento invariante degli oggetti visivi

La lettura non funziona grazie alla base di fisiologia cerebrale ereditaria di specie, ma attraverso un processo di apprendimento individuale: come mai allora le diverse scritture hanno strutture/modalità comuni? Le scritture si sono evolute culturalmente sotto la pressione selettiva dell’ambiente cerebrale quindi biologico che pone vincoli alla plasticità e al “riciclaggio neuronale”

Supponiamo che l’umanità adotti una lingua comune: nell’evoluzione della specie umana a) si andrebbe nella direzione di una capacità ereditaria specifica per la lettura Quale vantaggio? b) si manterrebbe il riconoscimento visivo generico delle forme come capacità ereditaria e la lettura resterebbe frutto di apprendimento individuale Quale vantaggio?