Cervello che legge, cervello che scrive

Cervello che legge, cervello che scrive.La ricerca sui processi di lettura e di scrittura ha visto l’elaborazione di numerosi “modelli”, che s’ispirano prevalentemente all’approccio dell’information processing. Pur nella loro diversità, questi modelli condividono l’assunto che il processo implica una elaborazione dell’informazione a differenti livelli di analisi, organizzati gerarchicamente.

I processi di lettura e scrittura

Comprendere il significato di un testo implica processi (o sottoprocessi) d’analisi degli elementi visivi (i segni), degli insiemi di lettere, parole e significati. Ciò che è elaborato a ciascun livello d’analisi può costituire un input per il livello superiore, e può a sua volta essere influenzato dall’analisi a tale livello.

Nella lettura si possono individuare le seguenti componenti cognitive, ossia processi verbali semplici:

a) decodificazione delle parole, cioè la trasformazione di un input stampato nella forma linguistica corrispondente
b) riconoscimento delle lettere o pattern di lettere; questo processo facilita il riconoscimento della parola, anche se questo non significa necessariamente che la lettura sia un processo d’analisi lettera per lettera
c) recupero del nome: è il processo con cui si produce il nome dopo averlo rintracciato nella memoria, ed è evidente nella lettura stessa ad alta voce
d) accesso semantico: è l’attivazione dei tratti che compongono il significato di una parola, immagazzinati con la parola stessa nella memoria

La decodificazione di una parola non implica l’accesso semantico, che è invece condizione essenziale per la comprensione della lettura.

Dalle ricerche di Frederiksen (1982) [2] emerge che i processi d’analisi della parola sono cinque e, precisamente:

1) codificazione percettiva di singole lettere
2) codificazione percettiva di pattern di lettere
3) traduzione fonemica, vale a dire l’applicazione di regole di corrispondenza lettera-suono
4) automaticità dell’articolazione delle parole (accentazione, caratteristiche prosodiche)
5) recupero dalla memoria delle categorie lessicali

Di queste componenti, la codificazione percettiva di pattern di lettere è quella che meglio discrimina i livelli di abilità in lettura. Nei soggetti molto giovani le differenze dipendono da processi verbali semplici; in particolare, la decodificazione è un risultato dell’efficienza acquisita dai bambini nell’elaborazione delle lettere dell’alfabeto; l’efficienza comprende anche una componente generale d’accesso e di recupero del nome dalla memoria.

I segni visuali umani

I segni visuali umani sono stati selezionati per essere letti e distinti sulla sabbia, sul suolo semplice, carta, papiro, pareti e così via, non distinti da sfondi di scenari naturali. La distribuzione di configurazioni trovata negli scenari naturali è costante, in quanto invariata tra ambienti diversi e segni visuali, e le immagini naturali possiedono una distribuzione di configurazione simile.

Nelle forme topologiche dei segni visuali umani sembra esserci regolarità. La distribuzione di configurazione è molto simile in circa 100 sistemi di scrittura non logografica, scrittura cinese e simboli non linguistici. Questa distribuzione di configurazione non deriva da alcuna sovrapposizione semplice, immagini lineari casuali o scarabocchi.

La nozione topologica di “forma” nel senso di “tipo di configurazione” ha un vantaggio su quella geometrica, dove conta la specifica forma del contorno e l’orientamento: tipicamente, ogni dato segno visuale umano può subire una variabilità rilevante nella sua struttura geometrica senza perdere la sua identità ma, tipicamente, la sua topologia non può variare. Ciononostante, ancora non si sa perchè i segni visuali abbiano forme geometriche.

Le forme dei segni visuali sembrano essere selezionate principalmente per la visione a spese del movimento. Questa conclusione è stata tratta esaminando i segni stenografici con quelli dei marchi commerciali: i primi sono selezionati per la scrittura a spese della visione e i secondi sono selezionati per la visione (per essere riconosciuti facilmente dal sistema visivo) a spese del movimento. Più in generale, i segni stenografici non possiedono (ma i marchi commerciali sì), la distribuzione di configurazione trovata nei segni visuali. La complessità motoria non è legata al grado di frequenza dei tipi di configurazione, bensì alla complessità visuale.

Sebbene la forma dei segni visuali possa essere primariamente selezionata per la visione, esistono pressioni selettive dovute alla scrittura. Per esempio, il segno “drum” richiede una minor complessità motoria rispetto ai suoi segni “limitrofi” vicini pur possedendo una complessità visuale simile:

drum

Il segno di “drum” è più comune dei suoi segni vicini (A’ e A-), è inesistente negli scenari naturali e nei marchi commerciali, selezionati interamente per la visione, con poco o nullo contributo motorio. Questo suggerisce che il segno “drum” si può riscontrare come segno visuale semplicemente perché è facile da scrivere e non perché sia facile da vedere (e non perché riscontrabile negli scenari naturali). Inoltre, la nostra nozione di complessità motoria è in qualche modo naturale nella scrittura a mano ma non è appropriata per altri metodi di produzione di segni visuali come, per esempio, scolpire nella pietra o incidere nell’argilla. Sebbene le forme geometriche variano considerevolmente in funzione del genere di strumento, le forme topologiche variano molto meno, essendo primariamente selezionate per la visione (per esempio, i marchi commerciali che tendono a non essere disegnati a mano e possiedono ancora la distribuzione di configurazione).

L’ipotesi ecologica della forma di segni visuali suggerisce una nuova teoria della complessità dello stimolo visuale.  Più che pensare che la complessità dello stimolo visuale sia il risultato di specifiche caratteristiche di stimolo (come il numero di angoli) o proprietà matematiche astratte, sembra maggiormente determinata dalla sua probabilità ecologica: i tipi di configurazione più improbabili sono visualmente più complessi (ossia, sono più complessi perché più improbabili e non il contrario).

A differenza del linguaggio parlato, la scrittura richiede un addestramento formale ma, come il linguaggio parlato, i modelli di competenze di scrittura postulano una dipendenza da feedback polisensoriale (visuale e somatosensoriale). E’ probabile che la scrittura dipenda dalla funzione parietale, dal momento che un controllo dei movimenti degli arti superiori pone un’enfasi sugli spostamenti dello sguardo, sull’attenzione visuale focalizzata e sulle rappresentazioni predittive del movimento visuale. Queste guidano l’atto di raggiungere, puntare, afferrare e posizionare in modo preciso la mano in risposta agli stimoli visivi [3].

La scrittura in corsivo

Nel lavoro di Hellige e coll. (2007) è stata studiata l’asimmetria degli emisferi cerebrali su individui madrelingua inglesi durante l’identificazione delle non-parole “consonante-vocale-consonante”(CVC) presentata in: forma stampata, corsivo scritto a mano o corsivo scritto a mano ma con le lettere separate da piccole distanze. Per tutte e tre le condizioni si sono registrati pochi errori quando gli stimoli erano presentati nel campo visuale destro/emisfero sinistro (RVF/LH), rispetto al campo visuale sinistro/emisfero destro (LVF/RH), e gli errori qualitativi indicavano che l’ultima lettera mancava, molto più della prima, delle prove del LVF/RH ma non del RFV/LH.

Nonostante la somiglianza generale, il vantaggio del RVF/LH era inferiore per entrambi i tipi di corsivo rispetto alla forma stampata. Inoltre, la differenza tra gli errori della prima e dell’ultima lettera era inferiore con il corsivo scritto a mano rispetto alla forma stampata, specialmente per le prove del LVF/RH. Questi risultati supportano il maggior contributo dato dall’emisfero destro all’identificazione del corsivo scritto a mano, probabilmente per la complessità visuale e le differenze qualitative della processazione del corsivo rispetto alle parole stampate [4].

La scrittura narrativa

Lo studio di Brownsett e coll. (2010) è il primo riguardante la scrittura narrativa normale sotto il controllo visuale e somatosensoriale, utilizzando la PET (Positron Emission Tomography). Esiste un accordo generale sul fatto che la corteccia parietale superiore controlaterale (compresa la corteccia all’interno dei solchi intraparietali, IPS) sia coinvolta nella scrittura e ciò concorda con gli studi di lesione focale di pazienti con agrafia dovuta a un deficit nell’esecuzione motoria della scrittura piuttosto che a un deficit linguistico centrale. Tuttavia, questo studio ha dimostrato più ampiamente la diffusione dell’attività parietale.

E’ stata evidenziata un’attività bilaterale nella corteccia parietale superiore e negli IPS, presente anche nella corteccia somatosensoriale parietale superiore per l’arto superiore sinistro, debolmente presente nel SII (corteccia somatosensoriale di secondo ordine) bilaterale e nell’area sensoriale supplementare mediale. Questa attività parietale bilaterale dovrebbe comprendere un numero di processi paralleli.

L’esecuzione della scrittura avviene sotto controllo polisensoriale, incluso l’afferrare la penna e i movimenti dell’arto superiore autodiretti per ottenere la forma delle lettere recuperate dalla memoria procedurale. La saccade è il movimento oculare del tipo più frequente. Consiste in rapidi movimenti degli occhi eseguiti per portare la zona di interesse a coincidere con la fovea. Vengono eseguite in media 3-4 saccadi al secondo. In media, durante la veglia, vengono quindi eseguite circa 150.000 in un giorno. Le saccadi dirette, con sguardo focalizzato soprattutto sulla punta della penna, darebbero un contributo all’attività, sebbene gli studi sui movimenti oculari durante la scrittura siano scarsi.

Lo studio non è stato sufficientemente sensibile nel rilevare la distinzione tra un’attività differenziale coinvolta nel recupero di molteplici lettere differenti a formare parole e recupero ripetitivo della forma di ogni singola lettera. Processi aggiuntivi dovrebbero comprendere risorse attenzionali e visuospaziali richieste per controllare la disposizione e la ripartizione del testo.

L’attività parietale molto estensiva associata alla scrittura non è stata abbinata a quanto osservato durante la produzione del discorso narrativo. Questo studio ha dimostrato un coinvolgimento molto limitato dei lobi parietali nell’organizzazione, esecuzione e monitoraggio dei movimenti complessi dei muscoli che controllano respirazione, laringe e articolazioni durante la produzione di un discorso normale. Questo dato si estende all’assenza (o soppressione) dell’attività all’interno della corteccia somatosensoriale secondaria, regione che risponde, tuttavia, a movimenti articolari senza significato.

Nel complesso, i risultati indicano che l’attività parietale estensiva è coinvolta nella pianificazione, esecuzione e monitoraggio della scrittura, anche se questo coinvolge solo la formazione ripetuta di una singola lettera. I lobi parietali danno un contributo scarso (o nullo) alla pianificazione, esecuzione e monitoraggio dell’articolazione durante la normale produzione del linguaggio parlato. L’attività parietale per il processo linguistico amodale e mnemonico è confinato al giro angolare sinistro; questa regione posteriore è stata spazialmente confrontata con quella associata all’esecuzione della scrittura, ma è un’area osservata ripetutamente negli studi di fMRI del linguaggio [5].

I modelli cognitivi di scrittura

Attivazione della forma ortografica. In analogia ai modelli di lettura, i modelli attuali di scrittura favoriscono quello a due vie secondo il quale la corretta ortografia può essere ottenuta attraverso due meccanismi, sostanzialmente autonomi, il primo sublessicale, basato sul processo di conversione fonema-grafema e il secondo di tipo semantico-lessicale.

Il primo meccanismo è composto dai seguenti stadi:

1) analisi acustico-fonologica dell’input uditivo, con segmentazione in unità più piccole (fonemi, sillabe o alte unità funzionali come i morfemi)
2) conversione di tali unità fonologiche nelle corrispondenti unità ortografiche
3) assemblaggio delle unità ortografiche nella corretta stringa di lettere

Il prodotto finale di questo processo è inviato al buffer grafemico.

La seconda procedura di tipo sublessicale esige tempi maggiori della lessicale ed è valida per ottenere una corretta ortografia di parole regolari, caratterizzate da una corrispondenza fonema-grafema costante. Tuttavia, in italiano e, in misura maggiore, in altre lingue a ortografia opaca, esistono molte parole la cui ortografia non può essere correttamente ottenuta solo attraverso l’applicazione di regole di conversione sublessicale: in italiano, dato che uno stesso suono può essere realizzato con lettere differenti, si potranno ottenere parole omofone, pseudomografe quali quore o cuadro. Per tali ragioni si è proposto che l’ortografia di parole ad alta frequenza e/o ortografia irregolare sia immagazzinata in un lessico ortografico di uscita. La rappresentazione ortografica astratta così ottenuta sarà inviata al buffer ortografico per la scrittura o per lo spelling (compitazione) ad alta voce.

Si ipotizza l’esistenza di una rappresentazione ortografica autonoma da quella fonologica, per la quale la corretta ortografia sarebbe ottenuta come conseguenza dell’attivazione della forma fonologica della parola che si vuol scrivere. Questa ipotesi è sostenuta dall’esistenza nel lessico di parole irregolari e dall’evidenza neuropsicologica; infatti, sono stati descritti pazienti che commmettevano errori semantici nella denominazione di una sola modalità di output: per esempio, i pazienti di Hillis e Caramazza (1991) [6] commettevano errori semantici solo nella nominazione orale, con nominazione scritta corretta, mentre il quadro opposto si verifica nel paziente descritto da Hillis (1999) [7].

Una seconda evidenza neuropsicologica deriva dall’osservazione di pazienti che avevano commesso errori di classe grammaticale solo in una modalità: per esempio, è stato descritto un paziente affetto da un deficit lessicale specifico per i verbi in nominazione orale e per i nomi in nominazione scritta. Tuttavia, nella maggioranza dei casi il danno cerebrale aveva colpito in maniera analoga la rappresentazione ortografica e fonologica: la maggioranza dei pazienti con danno al sistema lessicale o semantico compie un numero simile di errori in nominazione sia scritta che orale, anche se l’errore semantico può essere differente nella modalità scritta rispetto alla nominazione orale (per esempio, richiesto di nominare un “cucchiaio” il paziente dirà “forchetta” e scriverà “coltello”) [1].

Il disegno

Il disegno e la scrittura sono processi complessi che richiedono sincronizzazione dell’attività cognitiva, linguaggio e abilità motorio-percettive e sono stati utilizzati nel trattamento dell’afasia per migliorare la comunicazione. Si ricorda che l’afasia è un disturbo della comprensione e/o produzione del linguaggio non dovuto a deficit sensoriali primari, intellettivi, psichiatrici o debolezza dell’apparato muscolo – scheletrico. E’ causata da lesioni alle aree del cervello primariamente deputate all’elaborazione del linguaggio (area di Broca e Wernicke) o ad altre aree di connessione con diversi centri del cervello variamente implicati nella funzione del linguaggio, in genere collocate nell’emisfero sinistro in soggetti destrimani, nel 60% nei soggetti mancini e, nel rimanente 40%, nell’emisfero destro o in entrambe.

L’atto del disegnare un oggetto facilita la nominazione, mentre scrivere una parola diminuisce l’accuratezza della nominazione nei soggetti con afasia. Tuttavia, il rapporto tra disegnare un oggetto e il successivo output fonologico non è chiaro.

Sebbene l’emisfero destro sia caratteristicamente “muto”, una ricerca sul cervello diviso (“split brain”) evidenzia che l’emisfero destro può integrare disegni e parole, probabilmente attraverso un network semantico. Harrington e coll. (2007) ha ipotizzato che il disegno attivi l’emisfero destro e che le regioni perilesionali sinistre, sparse nei soggetti con afasia, possano contribuire all’attivazione semantica che supporta la nominazione. Undici soggetti destrimani hanno partecipato a uno studio con fRMN che ha coinvolto disegno e scrittura immaginati e 6 su 11 soggetti hanno partecipato a un secondo studio con fMRI che ha coinvolto disegno e scrittura reali.

Disegno e scrittura hanno prodotto gruppi simili di mappe cerebrali d’attivazione che comprendevano l’attivazione bilaterale delle aree premotorie, frontali inferiori, temporali inferiori posteriori e parietali. Il confronto tra disegno e scrittura ha rivelato differenze significative nelle aree del cervello note per la processazione del linguaggio e una maggior attivazione dell’emisfero destro col disegno, nelle aree del linguaggio come le aree di Brodmann BA46 e BA37 [8].

Lo studio di Harrington e coll. (2009) era finalizzato a comprendere come disegnare un oggetto famigliare è legato alle semantiche lessicali e, quindi, trovare un metodo attuabile per la riabilitazione dell’afasia. E’ stato ipotizzato che gli aspetti semanatici del disegnare oggetti famigliari rispetto al disegnare non-oggetti porterebbe a un’attivazione maggiore della corteccia temporale inferiore e frontale inferiore dell’emisfero sinistro. Per verificare questa ipotesi, otto soggetti destrimani sono stati sottoposti a un esperimento basato su fMRI che ha confrontato direttamente il disegno di oggetti famigliari e non-oggetti impiegando immagini mentali.

La simulazione del disegno ha coinvolto una larga, distribuita rete di strutture temporali, parietali e frontali. Confrontando il disegno d’oggetti famigliari a non-oggetti, l’attivazione più forte era nell’emisfero sinistro all’interno delle cortecce frontale superiore, parietale inferiore e temporale inferiore. L’attivazione all’interno della corteccia temporale inferiore era associata alla processazione semantica visuale e la nominazione semantica. I risultati dello studio suggeriscono che l’attivazione frontale inferiore anteriore sia legata alla corteccia temporale inferiore e coinvolta nella selezione di caratteristiche semantiche specifiche dell’oggetto così come il recupero dell’informazione riguardante i suoi aspetti percettivi dell’oggetto [9].

Bibliografia

1) Denes G Parlare con la testa. 2009 Zanichelli editore
2) Frederiksen C Writing. The nature, development and teaching of written communication. Hillsdale New Jersey, Laurence Erlbaum Associated Publishers 1982, vol 2
3) Changizi MA et al The structures of lettera and symbols throughout human history are selected to match those found in objects in natural scenes. The American naturalist 2006; 167(5): E117-E139
4) Hellige JB, Adamson MM Hemispheric differences in processing handwritten cursive. Brain Lang 2007; 202(3): 215-27
5) Brownsett SL, Wise RJ The contribution of the parietal lobes to speaking and writing. Cerebral Cortex 2010; 20: 517-23
6) Hillis AE, Caramazza A Category-specific naming and comprehension impairment: a double dissociation. Brain 1991; 114(Pt 5): 2081-94
7) Hillis AE, Caramazza A Mechanisms for accessing lexical representations for output: evidence from a category-specific semantic deficit. Brain Lang 1999; 40(1): 106-44
8) Harrington GS et al Comparison of the neural basis  for imagined writing and dawing Hum Brain Mapp 2007; 28(5): 450-59
9) Harrington GS et al The neural basis for simulated deawing and the semantic implications. Cortex 2009; 45(3): 386-93.

 Articolo di Rossella Ferrari, biologa molecolare e medical writer (C) 2011 BrainFactor http://brainfactor.it

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