In tempi recenti l interesse della Neuropsicologia Cognitiva per lo studio della memoria si è

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1 LA MEMORIA DI LAVORO In tempi recenti l interesse della Neuropsicologia Cognitiva per lo studio della memoria si è spostato dalla tradizionale visione strutturale dicotomica fra Memoria a breve termine e Memoria a lungo termine (Atkinson e Shiffrin, 1968; Norman, 1970; Baddeley, 1976; Cornoldi, 1978, 1986), verso il concetto di memoria di lavoro ( working memory ). Con il termine working memory ci si riferisce ad un aspetto funzionale molto importante della memoria a breve termine che consiste nel mantenimento e l elaborazione temporanea dell informazione necessaria per l esecuzione di un compito cognitivo, come ad esempio il calcolo mentale, la ripetizione di parole e frasi, la lettura, la scrittura, ecc. Secondo il modello proposto da Baddeley (1981,1986, 1990, 1992) la Working Memory è costituita da sottosistemi specializzati per l elaborazione di un certo tipo di informazione e da un Sistema Esecutivo Centrale a capacità limitata e indipendente dalla modalità di codifica, che agisce come anello tra i sistemi periferici e che ha funzioni attentive e di controllo-decisione. I sottosistemi sono due: il Taccuino visuo-spaziale ( Visuo-spatial scratch pad ), implicato nell elaborazione dell informazione di tipo spaziale e visivo ed il Loop Articolatorio ( Articulatory Loop ), specializzato per l elaborazione di materiale linguistico. Il loop articolatorio è la parte maggiormente studiata dell'intero sistema. Il suo ruolo è di ritenere e manipolare il materiale verbale. Esso si compone di due parti: un magazzino fonologico, che è relativamente passivo e attraverso il quale il materiale verbale presentato uditivamente ha un accesso obbligatorio; e un meccanismo di reiterazione che aiuta a mantenere gli item immagazzinati e serve per la ricodificazione del materiale verbale presentato visivamente. Il loop articolatorio è temporalmente limitato: esso contiene un numero di item tale da poter essere recuperati in circa da 1.5 a 2 secondi. E' così ovviamente legato alla velocità articolatoria. Il funzionamento di questo 1

2 sottosistema rende conto dei fenomeni ripetutamente osservati negli studi sulla memoria verbale a breve termine, come la lunghezza della parola, la soppressione articolatoria e gli effetti di somiglianza fonologica. Il taccuino visuo spaziale è responsabile del mantenimento e della manipolazione dell'informazione visiva e spaziale ma gli studi sperimentali a questo riguardo sono meno numerosi, sebbene il loro numero sia aumentato sensibilmente negli ultimi 5 anni, con risultati talora di difficile interpretazione. In particolare, il meccanismo di recupero e i limiti del sistema rimangono largamente sconosciuti. Lavori recenti (Baddeley,1988; Logie e Baddeley,1990; Logie e Marchetti, 1991) tendono a dimostrare che esso consiste di due distinte componenti, una spaziale e una visiva. L'Esecutivo centrale è un sistema attentivo a capacità limitata che può anche usare i sistemi "schiavi" per liberare alcune delle sue risorse proprie. E' ancora relativamente poco studiato. Un compito tra gli altri che sembra richieda l'esecutore Centrale è la generazione random di numeri poichè probabilmente richiede il recupero attivo di istruzioni e l'inibizione di routine automatiche. E' dunque visto come un meccanismo per il monitoraggio e il coordinamento del processamento di informazioni. Ruolo del loop articolatorio in relazione a funzioni linguistiche: La memoria fonologica a breve termine gioca un ruolo importante nell esplicazione di molte competenze cognitive, come ad esempio i processi di comprensione verbale, orale e scritta, di acquisizione di nuove informazioni, di lettura. E stata spesso riscontrata una copresenza di deficit di memoria verbale a breve termine e difficoltà di comprensione verbale (Saffran, 1985; Vallar e Baddeley, 1987, 1989; Baddeley e Wilson, 1988). 2

3 Il problema di comprensione è soprattutto evidente in situazioni in cui è cruciale l ordine delle parole, dal momento che, da dati neuropsicologici relativi a casi singoli, si è rilevato nei pazienti con deficit di MBT verbale un deficit della capacità di mantenere l informazione sequenziale nel magazzino fonologico, di ridotta capacità, e in particolare in situazioni in cui l informazione rilevante è trasmessa dagli aspetti superficiali della frase e la frase supera in lunghezza la capacità ridotta del magazzino fonologico (Vallar e Baddeley, 1987). Il magazzino fonologico a breve termine dunque avrebbe il ruolo di finestra mnemonica (Baddeley e Wilson, 1988) che facilita certi aspetti della comprensione di frasi, dal momento che permette di mantenere in forma più o meno letterale l informazione relativa all ordine delle parole in modo che il livello sintattico sia da supporto per un analisi semantica successiva, soprattutto in quelle condizioni in cui l informazione arriva ad una velocità troppo elevata per poter entrare a far parte di qualche forma di rappresentazione mentale o in quelle condizioni in cui l informazione presenta ambiguità, non risolvibile fino all arrivo di informazione successiva con cui confrontarla. Martin e al. (1987) propongono che il ruolo del magazzino fonologico nella comprensione consista nel mantenere le parole successive in una frase mentre è completata l analisi sintattica della prima parte. Ulteriore conferma all ipotesi del ruolo della MBT verbale nella comprensione linguistica viene dallo studio di Wilson e Baddeley (1993) su un paziente adulto, T.B., in cui al recupero del deficit di memoria fonologica è associato un recupero del deficit di comprensione. Dagli studi su casi neuropsicologici si è potuta evidenziare una dissociazione tra deficit del magazzino fonologico e deficit di comprensione. Tale dissociazione rende dubbio l effetto di generalizzabilità del successo di un intervento mirato alla memoria di lavoro sulla comprensione. Tale dissociazione potrebbe far pensare all utilizzo di strategie alternative soprattutto se in ambito evolutivo (Campbell e Butterworth, 1985; Butterworth, Campbell e Howard, 1986). 3

4 C è anche chi, come Waters e al. (1987, 1991) comunque sostiene una posizione alternativa, cioè che la MBT non è usata nel primo stadio di elaborazione della frase o del discorso, ma può essere usata in maniera opzionale per rivedere l input quando l elaborazione fallisce nel produrre una rappresentazione coerente della frase stessa, ossia nell interpretare i contenuti semantici estratti dalla struttura sintattica. Il difetto di comprensione verbale a seguito di deficit del magazzino fonologico è limitato a situazioni particolari in cui è cruciale per la comprensione un interpretazione a livello lessicale semantico e sintattico e non può essere usata la strategia di concentrarsi su aspetti specifici in quanto serve un analisi completa degli aspetti multipli del materiale da comprendere. SVILUPPO DELLA MEMORIA DI LAVORO Dal punto di vista evolutivo, il modello di Baddeley è stato ampiamente applicato nel tentativo di trovare un riscontro degli effetti sperimentali su bambini. Diversi studi hanno dimostrato come il sistema fonologico cresca di importanza con l'età, anche se l'età alla quale il recupero è stato osservato variava nelle diverse situazioni sperimentali. Con una presentazione uditiva di stimoli verbali, l'effetto di lunghezza della parola si ritrova a partire dai 4 anni di età (es. in Hulme, Thomson, Muir e Lawrence, 1984); mentre con la presentazione visiva (disegni o oggetti), gli effetti di lunghezza di parola non compaiono prima dei 7 o 8 anni di età- I bambini dagli 8 anni in su usano spontaneamente la reiterazione articolatoria con presentazione sia visiva che uditiva. Questi risultati convergono con quelli di Flavell (Flavell e Wellmann, 1977). Nei lavori più recenti, Hitch e collaboratori suggeriscono che la codifica verbale non soppianta semplicemente quella visiva, ma che lo sviluppo consiste nella moltiplicazione del numero dei possibili sistemi di codifica. 4

5 Secondo Baddeley (1986) l'incremento della capacità del loop articolatorio con l'età sarebbe da imputare più allo sviluppo della velocità di articolazione piuttosto che allo sviluppo dell'esecutore Centrale: più velocemente le parole possono essere pronunciate più ne saranno rievocate. Secondo de Ribaupierre e al.(1994) l'incremento della capacità articolatoria non avrebbe un ruolo causale ma dipenderebbe da un meccanismo più generale di sviluppo che influenzerebbe sia la velocità che lo span. MODELLI NEUROPSICOLOGICI E PROCESSI DI MEMORIA IN ETA EVOLUTIVA Le ricerche sperimentali e gli studi clinici sulle capacità mnestiche si sono per lo più interessati dell adulto mentre gli studi relativi all età evolutiva si presentano come un area indipendente. Gli studi evolutivi permettono di dissociare componenti cognitive funzionalmente indipendenti e di convalidare distinzioni che emergono dagli studi su singoli pazienti adulti, contribuendo così alla definizione dell architettura dei sistemi cognitivi. E ormai definitivamente acquisita la distinzione tra due distinti sistemi di memoria : un magazzino di memoria a breve termine, a capacità limitata, in cui le informazioni rimangono solo il tempo necessario per essere elaborate o utilizzate, e un magazzino di memoria a lungo termine di capacità forse illimitata, in cui le informazioni e le conoscenze sono depositate e archiviate permanentemente. La memoria a breve termine è concepita come una memoria operativa (Baddeley e Hitch, 1974), uno spazio di lavoro che consente di tenere in mente nello stesso tempo parecchie informazioni, permettendo così l esecuzione di attività cognitive complesse, come la comprensione del linguaggio orale e del linguaggio scritto, la soluzione dei problemi e il calcolo mentale.. Viene definita anche memoria immediata perchè il contenuto della memoria operativa è immediatamente disponibile per un elaborazione cosciente. La capacità di memoria a breve termine è limitata a poche informazioni, l ampiezza (span) di tale capacità è misurata mediante le prove di rievocazione seriale immediata. 5

6 Gli stimoli (cifre o parole) possono essere presentati mediante la modalità visiva o quella uditiva. La capacità di memoria a breve termine, o span, è data dalla sequenza più lunga che un soggetto è in grado di ripetere correttamente in almeno il 50% delle prove. Lo span medio in età adulta è 7, e nessuno ha una prestazione inferiore a 4 (Orsini et al., 1987). Nel corso dell età evolutiva (Fig.1), lo span aumenta progressivamente con gli anni (Venneri et al., 1991). Secondo il modello di Alan Baddeley (1986) la memoria a breve termine non consiste in un passivo magazzino unitario, ma è un complesso sistema, gerarchicamente organizzato, in cui una Centrale Esecutiva dirige e controlla autonomi sottosistemi, responsabili dell immagazzinamento e dell elaborazione di informazioni specifiche (verbali, visive, spaziali e motorie). Figura 1: evoluzione span di memoria di lavoro 6

7 Modello corrente di loop articolatorio (da Vallar e Cappa,1987,modificato) In questo modello, il Magazzino fonologico è concepito come una struttura capace di immagazzinare, per un periodo limitato, informazioni codificate fonologicamente. Si tratta di un magazzino passivo (che si limita a ricevere informazioni) al quale il materiale uditivo accede direttamente, mentre il materiale visivo deve essere prima ricodificato fonologicamente. Il Magazzino Fonologico sembra giocare un ruolo decisivo nella comprensione di frasi e nella ripetizione di parole nuove e pseudoparole. Il meccanismo di Reiterazione articolatoria è invece concepito come un processo attivo che deve svolgere due funzioni: ripassare il contenuto del magazzino passivo (impedendo così il decadimento delle tracce) e permettere al materiale visivo di entrare nel Magazzino fonologico. La sua attività è bloccata dalla soppressione articolatoria. La maturazione del sistema uditivo-fonologico-articolatorio, nei bambini sarebbe già avvenuta all età di 5 anni (Hulme,1984) in quanto sarebbero già presenti gli effetti di somiglianza fonologica e di lunghezza articolatoria. Se gli stimoli sono visivi i due effetti sembrano comparire più tardi. Venneri e al. (1991) hanno dimostrato che fino a sei anni le informazioni visive non sono codificate 7

8 fonologicamente e non possono accedere al magazzino fonologico attraverso la reiterazione articolatoria, ma a questo proposito i dati sono contrastanti in quanto in altri studi sembrerebbe che l effetto lunghezza della parola non compaia che tra i 10 e gli 11 anni. Non sembra al momento possibile trarre una conclusione definitiva in proposito. Un ridotto span di cifre rivela una memoria verbale a breve termine deficitaria. In età evolutiva, a un difetto di memoria verbale a breve temine conseguono importanti difficoltà di acquisizione lessicale e di apprendimento della lettura (Benton,1991). Una normale capacità del magazzino fonologico è indispensabile per l apprendimento di parole nuove (Baddeley e al., 1988). Gathercole e Baddeley (1989;1990) hanno trovato una stretta relazione tra conoscenza lessicale e memoria verbale immediata. I bambini che conoscono il maggior numero di parole sono anche quelli che presentano le migliori prestazioni di memoria verbale a breve termine. Per valutare la capacità dei bambini di mantenere materiale verbale nel magazzino fonologico si utilizzano le prove dello span di cifre (digit span) e di ripetizione di non parole. Quest ultima è una prova molto sensibile e specifica: valuta l elaborazione di stimoli fonologici escludendo l influenza di variabili semantiche e lessicali. Nel processo di acquisizione lessicale, dunque, per costruire una stabile rappresentazione lessicale nella memoria a lungo termine, è necessario che l informazione fonologica sia mantenuta ed elaborata nella componente fonologica del loop articolatorio. Se un bambino ha difficoltà a mantenere la forma fonologica di una nuova parola nella memoria a breve termine, difficilmente riuscirà ad apprenderla e a produrla a distanza di tempo. Il corretto funzionamento del meccanismo di reiterazione articolatoria sembra indispensabile inoltre per un normale apprendimento della lettura (Rugel,1974). 8