La Working Memory
INDIRIZZI
Neuroscienze Cognitive
Clinica e Dinamica
Silvia Stentella 198941
Argo Penovi 205876
La memoria
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La memoria non è semplicemente elaborazione di idee,
sentimenti ed emozioni passate, nonostante il senso comune la
consideri così.
Ciò che chiamiamo “ricordo” è il risultato dell’interazione tra
differenti sistemi di memoria (sistema: insieme di elementi
collegati, che formano una totalità strutturale e funzionale)
Memoria→capacità di mantenere informazioni acquisite dal
sistema per più o meno tempo in modo da poterle avere a
disposizione e utilizzarle per lo svolgimento dei compiti che si
porranno all’individuo.
La memoria rappresenta una delle funzioni cognitive più
importanti per l’apprendimento e per la vita di tutti i giorni ed
è per questo che è diventato uno dei principali oggetti della
psicologia
La memoria
(definizioni)
Memoria a breve termine
 memoria immediata per eventi, immagazzina passivamente le
informazioni che possono, o non, essere consolidate nelle
memoria a lungo termine.
 è prettamente dominio-specifica (verbale o visuospaziale)
 mantiene ed elabora le informazioni durante l’esecuzione di
compiti cognitivi
 capacità molto limitata (+ 7/-2 elementi); è di breve durata
Memoria a lungo termine
 memorie relativamente stabili di eventi che sono avvenuti nel
passato. Il processo attraverso il quale le memorie a breve
termine vengono trasformate in memorie a lungo termine viene
detto consolidamento
La memoria
(definizioni)
Esplicita (sistema lobo temporale-mediale)
 Codifica informazioni che riguardano gli eventi
autobiografici e le conoscenze relative a fatti passati

tracce mnestiche attivate mediante un atto intenzionale
di richiamo alla mente

memoria episodica: conterebbe i ricordi episodici di
cui si è stati testimoni diretti e le memorie
autobiografiche
La memoria
(definizioni)
Implicita (varie vie percettive e riflesse)
 Possiede proprietà automatiche o riflessive
 non richiede un richiamo intenzionale volontario
 si fonda sulla ripetizione
 non la si può eprimere con le parole (abilità percettive a
apprendimento di alcuni tipi di tecniche e regole)

memoria procedurale:(svolgimento compiti complessi) magazzino
di memoria che contiene le conoscenze operative del soggetto in
merito ai processi percettivi, cognitivi e motori.
La memoria
(definizioni)
Memorie dichiarative (esplicita)
 Possono essere espresse verbalmente, ad esempio la memoria
autobiografica.
Memorie non dichiarative (implicita)
 Termine collettivo con cui si indicano la memoria percettiva,
quella stimolo-risposta e quella motoria. La loro formazione
non dipende dalla struttura ippocampale.
Memoria Semantica
 Ha a che fare con le conoscenze astratte, rappresentabili in
modo simbolico.
La memoria
(definizioni)
La Memoria di Lavoro (MdL), o Working Memory.
 sistema di memoria che si occupa contemporaneamente
del mantenimento e del processamento delle
informazioni: ha funzioni esecutive,
 mantiene relativamente stabili gli eventi che sono
avvenuti nel passato,
 ha relazioni più strette con l’apprendimento e con altre
funzioni cognitive.
 Si collega alle strutture della memoria a lungo termine.
 Alcuni considerano la memoria a breve termine come
un sottotipo di memoria di lavoro, altri ritengono che le
due funzioni siano due cose distinte e separate.
La memoria
(cenni storici)
Il primo a proporre una classificazione fu James
(1890) che distinse una memoria primaria, che
riguarda il presente conscio, da una secondaria, come il
vasto insieme di informazioni immagazzinate nel corso
della vita.
 I termini di memoria “a breve termine” e “a lungo
termine” sono stati probabilmente coniati da
Thorndike (1910).
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La memoria
(cenni storici)


Nel 1949 Hebb parla di un magazzino temporaneo e
uno permanente di memoria.
Con l’avvento del modello cognitivo della Human
Information Processing (HIP) negli anni ’60, che
paragona l’elaborazione mentale a ciò che avviene in un
computer, la memoria assume un ruolo fondamentale
nei processi cognitivi e viene formulato un numero
cospicuo di modelli, tra i quali quello di Atkinson e
Shiffrin (1968) emerge come il più accettato.
La memoria
(storia recente)

Modello dei magazzini multipli (Atkinson &
Shiffrin, 1968, 1971)
Reiterazione
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Stimolo
MEMORIE
SENSORIALI

Decadimento
Attenzi
MEMORIA
one
A BREVE
TERMINE
MEMORIA
A LUNGO
TERMINE
Spostamento attenzione
Interferenza
La memoria
(storia recente)
Per Baddeley (1974) la memoria a breve termine andrebbe
sostituita da una memoria di lavoro composta da quattro
componenti:
a) un circuito fonologico (phonological loop) che
mantiene l’informazione in forma fonologica nell’ordine di
presentazione
b)un taccuino visuo-spaziale (visuo-spatial sketchpad)
specializzato per il mantenimento e l’elaborazione di
informazione visiva e spaziale
c) un buffer episodico che è il sistema nel quale viene
integrata l’informazione (proveniente dagli altri magazzini o
dalla MLT) in nuovi elementi, che possono poi essere
ulteriormente elaborati
d) un sistema esecutivo centrale (centralexecutive) che
svolge funzioni di controllo, coordinamento e allocazione delle
risorse
UN MODELLO PER LA MEMORIA
Il modello multicomponenziale
della Working Memory

Baddeley (1974) ha dunque sostenuto il concetto di
un sistema comune che è "a capacità limitata e opera
attraverso una serie di compiti che comportano codici
di lavorazione diversi e differenti modalità di input”

Tale modello è un modello funzionale di memoria di
lavoro che,all’inizio, prevedeva solo tre componenti:un
esecutivo centrale, un taccuino visuospaziale e un
circuito fonologico.
IL MODELLO MULTI-COMPONENZIALE DELLA
MEMORIA DI LAVORO
In una serie di esperimenti basati sull’ipotesi che se un
sistema comune a capacità limitata è impiegato in un
range di compiti cognitivi, allora l’assorbire una quantità
sostanziale della sua capacità per un compito
supplementare concorrente dovrebbe avere effetti
deleteri sulla performance di tali compiti, Baddeley e
collaboratori ottennero risultati che fornirono:
1) un argomento convincente a sostegno del
generale concetto di un sistema di memoria di lavoro,
2) le informazioni che hanno portato alla
formulazione del loro primo modello multicomponente
di memoria di lavoro.
IL MODELLO MULTI-COMPONENZIALE DELLA
MEMORIA DI LAVORO
Nel 2000. a seguito di ulteriori studi, Baddeley, sempre più
convinto del fatto che la memoria a breve termine andasse
sostituita con la memoria di lavoro, perfezionò il modello
aggiungendo, come detto, il quarto componente: il buffer
episodico.
Il circuito fonologico
Il circuito fonologico comprende due componenti
Magazzino fonologico
tracce mnestiche in
forma acustica o fonologica
che sfumano in pochi secondi
(circa 2sec)
ripetizione subvocalica
( ripetizione silente)
mantiene l’informazione nel
magazzino fonologico
Il magazzino fonologico è paragonato ad un registratore, che registra le
informazioni vocali su un nastro di durata determinata, tali informazioni
vengono cancellate se il meccanismo di reharsal non le continua a
registrare sul nastro (Dehn 2008)
Il circuito fonologico
Mentre l’input verbale entra nel magazzino fonologico
automaticamente, le informazioni da altre modalità
entrano nel magazzino fonologica solo attraverso la
ricodifica in forma fonologica, un processo eseguito dalla
riterazione subvocalica.
Span limitato
Poiché l'articolazione opera in tempo reale, la capacità del
magazzino fonologico è limitato dal numero di elementi
che possono essere articolati in tempo reale prima che
le tracce mnestiche siano svanite (5 - 8 voci o parole
circa)
Il circuito fonologico
L'effetto somiglianza fonologica
 Tuttavia, come molti esperimenti mostrano, il numero di
punti rinviati, dipende dalle loro caratteristiche.
 Le sequenze di lettere dal suono dissimile come W, X,
K, R,Y e Q sono più facili da ricordare che sequenze di
lettere con suono simile, come V, B,G, T, P e C.
La similarità di significato ha poco effetto.
Il significato non interferisce significativamente con il
ricordo a breve termine, mentre diventa una variabile
cruciale nel ricordo a lungo termine.
Il significato delle parole infatti attiva strutture di memoria
a lungo termine che facilitano il ricordo.
Il circuito fonologico

L'effetto sonoro irrilevante.
L’esposizione a termini irrilevanti (cue o altro) riduce
in modo significativo il ricordo seriale di materiale
verbale (sia in presentazione visiva che uditiva).

L’effetto lunghezza delle parole.
Sembra che la misura di span sia influenzata dalla
lunghezza delle parole e dal tempo necessario per
articolarle
Il circuito fonologico

Il meccanismo di ripetizione subvocalica è fondamentale
per lo span verbale, poichè è stato dimostrato che impedire il
rehearsal, ad esempio chiedendo ai soggetti di ripetere una
parola, riduce notevolmente la lunghezza dello span stesso

Attraverso la soppressione articolatoria è possibile quindi
valutare la capacità pura del magazzino fonologico e dimostrare
anche come il circuito fonologico possa essere distinto in un
magazzino passivo e una funzione di ripetizione

Il circuito fonologico sembra essere una componente
fondamentale del modello di MdL. Numerosi studi ne hanno
dimostrato la relazione con le altre funzioni cognitive (e, dunque,
con l’esecutore centrale) e i processi di apprendimento,
soprattutto quelli che interessano l’acquisizione del linguaggio.
Il taccuino visuospaziale
Il taccuino visuospaziale (visuo-spatial sketchpad):
 E’ responsabile dell’immagazzinamento delle
informazioni visive e spaziali, per esempio memoria degli
oggetti e delle loro posizioni.

Esso sembra anche occuparsi della produzione e
manipolazione di immagini mentali (Baddeley, 2006; De
Beni et al., 2007)
Il taccuino visuospaziale
E’ suddiviso in due sottocomponenti (Baddeley, 2006)
Componente visiva
magazzino informazioni
visive statiche
(colore, forma,…)
Passivo e temporaneo
Componente spaziale
magazzino informazioni
spaziali dinamiche
(movimento, direzione)
Attivo di ripetizione spaziale
(mantenimento di posizioni e movimenti)
Il taccuino visuospaziale

Sia la componente visiva che quella spaziale sembrano avere
capacità e durata limitate.

I pattern visuospaziali complessi sono memorizzati più
difficilmente di quelli semplici, per esempio dei blocchi disposti in
una matrice sono più facilmente rievocabili che se disposti in
ordine sparso, e le figure asimmetriche sono più difficili da
ricordare rispetto a quelle simmetriche

Non è ancora chiaro come funzionino i meccanismi di reharsal
visuospaziale, ma è stato dimostrato che compiti che impegnano i
soggetti in un compito visuospaziale concorrente (per esempio
chiedendo loro di spingere dei tasti o muovere le braccia
seguendo un target in movimento) danneggia l’immagazzinamento
visuospaziale a breve termine (Logie e Marchetti, 1991; Henry,
2001).
Il taccuino visuospaziale

La memoria di lavoro visuospaziale pare sia coinvolta nei
meccanismi di formulazione e manipolazione di
immagini e nella costruzione di modelli mentali
.(Cornoldi et al. 1996; De beni et al.2007) anche se le
due funzioni non possono essere sovrapposte

Lo svolgimento di un compito visuospaziale
concorrente, come abbiamo già sottolineato, può
arrivare a danneggiare la formulazione di immagini: più
o meno a seconda del tipo di compito
Rappresentazione e mantenimento delle
informazioni nella memoria di lavoro visiva

Dopo aver accertato l'esistenza di magazzini separati
per le informazioni visive e spaziali, si può assumere che
anche le rappresentazioni usate siano diverse (via del
what e via del where?)

In una serie di esperimenti Luck e Vogel (1997) hanno
stabilito che gli osservatori sono in grado di conservare
circa 3 o 4 diverse caratteristiche all'interno di una
singola dimensione (ad esempio colore, orientamento),
ma che questi possono essere raggruppati con tre o
quattro elementi di un'altra dimensione quando
vengono integrati in oggetti
Rappresentazione e mantenimento delle
informazioni nella memoria di lavoro visiva


La memoria di lavoro visiva è vincolata dal numero di oggetti e
non dal numero delle caratteristiche distinguibili che
compongono gli oggetti, tali informazioni nella memoria di lavoro
visiva vengono mantenute nella forma di oggetti integrati
(rappresentazioni).
Nella gestione degli oggetti nella memoria di lavoro e nella
selezione di oggetti percettivi in una scena visiva, sono impegnati
anche i meccanismi attenzionali:
- la memoria di lavoro visiva è strettamente legata alla
percezione e all’immaginazione visiva (è stato provato che la
presentazione delle immagini irrilevanti interrompe il mantenimento delle
informazioni nella memoria di lavoro visiva ma non in quella spaziale)
- la memoria di lavoro spaziale mostra una più stretta
connessione con l'attenzione e l'azione: essa utilizza importanti
risorse, come l'attenzione spaziale e/o il controllo oculomotore
(le saccadi)
Rappresentazione e mantenimento delle
informazioni nella memoria di lavoro visiva
Sulla base dei risultati empirici raccolti possiamo supporre che
il mantenimento di oggetti integrati (rappresentazioni) avvenga
grazie ad un meccanismo legato alle risorse attentive.
Un compito importante per il futuro sarà quello di distinguere
chiaramente tra le rappresentazioni che si svolgono nel
taccuino visuospaziale e quelle detenute nel buffer episodico.
Questo fatto è particolarmente rilevante nel caso d immagini
visive che integrano le informazioni visive da varie fonti, tra
cui la memoria a lungo termine: un compito per il quale il
buffer episodico sembrerebbe più adatto.
L’esecutivo centrale
L’esecutivo centrale (central executive) rappresenta il nucleo della
MdL e (a differenza dei servosistemi) appare modalitàindipendente.
Alcune critiche lo considerano come un homunculus, ossia un
cervello nel cervello che prende le decisioni in maniera non
specificata.
Baddeley gli attribuisce delle funzioni specifiche:
1- il coordinamento dei servosistemi (es. compiti di dual-task, come
quelli che impegnano simultaneamente il circuito fonologico e il taccuino
visuospaziale o che richiedono simultaneamente l’immagazzinamento e il
processamento delle informazioni
2- la capacità di alternare le strategie di recupero delle
informazioni e di focalizzare l’attenzione su uno stimolo
(inibendo l’interferenza di quelli irrilevanti)
3- la capacità di recuperare e manipolare informazioni dalla
memoria a lungo termine
L’esecutivo centrale

Secondo Baddeley esso si occupa anche della regolazione
attentiva delle funzioni cognitive collegate alla memoria di lavoro
(paragonato al SAS di Shallice, sistema attentivo che entra in funzione quando ci si presenta uno
stimolo nuovo che non concorda con gli schemi automatizzati che regolano il nostro normale
comportamento)
Baddeley nel 1996 ne ha anche sottolineato la stretta connessione
con la memoria a lungo termine, attribuendogli:
- il compito di attivazione e recupero delle informazioni dalla
memoria a lungo termine, stabilendo quale fra queste sia rilevante
per il compito che si sta svolgendo,
- il compito di creare delle associazioni tra le nuove informazioni
in entrata e quelle già possedute.
 Miyake et al hanno recentemente confermato l’importanza
dell’esecutivo centrale

L’esecutivo centrale
Miyake gli attribuisce tre funzioni:
 Lo Shifting riguarderebbe la capacità dell’esecutivo centrale di
spostare alternativamente l’attenzione tra compiti multipli,
operazioni o sistemi mentali (es:riprodurre una sequenza alfa-numericai
alternando tra loro le lettere e i numeri, cosa che richiede l’alternativo
ancoraggio e disancoraggio al codice verbale e al codice numerico..

Lo Updating sarebbe il monitoraggio e la codifica di nuove
informazioni rilevanti per il compito e la sostituzione di queste
ultime con le vecchie informazioni non più rilevanti (es rievocare le
ultime tre lettere di serie di lettere, appunto, ogni volta che ne viene aggiunta
una nuova).

L’Inibizione riguarda l’abilità di inibire volontariamente una risposta
automatica fortemente predominante (da non intendere come
inibizione dell’attivazione intesa come il decremento dell’attivazione dovuto ad
un’attivazione negativa)
Il buffer episodico




Il buffer episodico è stato postulato per tenere conto di una
serie di dati empirici che non potevano essere spiegati usando
il modello originale tripartito.
Tampone perché funge da intermediario tra sottosistemi con
codici diversi, che unisce in rappresentazioni unitarie multidimensionali.
Le funzioni ad esso assegnate erano prima incluse nella
componente esecutiva centrale: la capacità di interfacciare i
sottosistemi di memoria di lavoro con il contenuto della
memoria di lavoro a lungo termine nella formazione e gestione di
strutture complesse: scene o episodi, da cui l’aggettivo
episodico.
Viene descritto come un magazzino a capacità limitata e
coscientemente accessibile, che si collega con la memoria
episodica e semantica a lungo termine in modo da costruire
rappresentazioni integrate sulle nuove informazioni.
Il buffer episodico

Viene descritto anche come un componente multimodale, che
riceve informazioni sia dalla componente verbale che da quella
visuospaziale ma anche dalla memoria a lungo termine, per
combinarle in un’unica rappresentazione episodica (Baddeley,
2000).

Si occupa di trasmettere e recuperare le informazioni dalla
memoria episodica e semantica a lungo termine e tale recupero
sembra avvenire in maniera consapevole e cosciente (Baddeley,
2000).

Gli studi fino ad oggi fatti sostengono l’esistenza di tale archivio di
memoria di lavoro separato che consente il mantenimento delle
informazioni in una forma integrata e multidimensionale basandosi
sulle risorse di elaborazione dell'esecutivo centrale.
Scienze cognitive: la connessione tra le
funzioni cognitive e il cervello.
Studi relazionali tra danni cerebrali e disfunzioni cognitive e studi
di neuroimmagine funzionale hanno consentito una
mappatura sistematica tra i processi mentali e le strutture
cerebrali.
Studi su pazienti con grave compromissione della capacità di
richiamo immediato ma con intatte capacità cognitive generali
e MLT, hanno supportato l’esistenza di una MBT e del suo
frazionamento in più componenti.
Henson (2005):
1- se stesse condizioni sperimentali danno modelli qualitativi
diversi
le due condizioni danno luogo a due diversi
processi funzionali,
2- se stesse regioni cerebrali si attivano per condizioni
sperimentali diverse
esistono processi funzionali che
sono ad entrambe comuni.
Memoria e cervello

Ipotesi confermate da studi di neuroimmagine funzionale (PET e
fMRI):
1- separazione tra ciclo fonologico e taccuino visuospaziale,
2- possibilità di gestire le informazioni spaziali, a seconda del
compito, sia in forma di preparati o movimenti oculari che
come memoria percettiva di posizione dello stimolo. (vedi slide
n° 22).

Il modello funzionale della memoria di lavoro che abbiamo
appena
descritto potrebbe non rivelarsi di facile mappatura.
Alcuni hanno infatti sostenuto che la memoria di lavoro
esaminata che potrebbe rivelarsi essere una proprietà
emergente, un prodotto della interazione di un sistema neurale
altamente distribuito.