Marchi mirror neurons and evolution of language

Mirror neurons and the evolution of language!

Michael C. Corballis (2010) ! ! ! Presentazione a cura di Gregorio Marchi!

21-‐04-‐2011 1 Università degli Studi di Milano-‐Bicocca

Teoria e Tecnologia della Comunicazione – Cognizione e Linguaggio

Le basi!

21-‐04-‐2011 Università degli Studi di Milano-‐Bicocca

Teoria e Tecnologia della Comunicazione – Cognizione e Linguaggio 2

Il neurone!Il neurone costituisce la cellula base del sistema nervoso.!Per le sue peculiari caratteristiche è in grado di trasmettere informazioni, tramite impulsi elettrici e lʼinterazione con molecole dette neurotrasmettitori.!

Le parti del neurone!Soma: il corpo centrale.!Assone: fibra deputata al trasporto in uscita dei segnali.!Dendriti: fibre deputate al trasporto in entrata dei segnali.!

Le basi - 2!



Le sinapsi!Ogni assone si connette con un dendrite di un altro neurone tramite unʼinterfaccia detta sinapsi.!Il potenziale dʼazione arriva alla terminazione dellʼassone, provocando il rilascio di neurotrasmettitori di vario tipo che saranno catturati dai recettori dendritici.!

Le basi - 3!



Tipi di neurone!I neuroni possono venire classificati da 3 punti di vista:!

Morfologico: dalla forma.!Funzionale: a seconda della funzione e della direzione di scarica del segnale.!Citochimico: in base al neurotrasmettitore primario contenuto nelle sinapsi.!

Le basi - 4!



Circuiti neurali!I neuroni si raggruppano per popolazioni formando le zone funzionali del cervello.!Le varie zone funzionali sono delle quasi-isole, nel senso che solo alcune sono interconnesse con altre aree specifiche.!Per fare un paragone immaginate le case come neuroni, le strade come assoni, le città come zone funzionali, il cervello come il pianeta.Solo che qui abbiamo qualcosa come 100 miliardi di case!!

I neuroni mirror – cosa sono?!



I neuroni mirror (specchio) sono un gruppo di neuroni particolari:!Scaricano solo quando il proprietario compie unʼazione o vede lʼazione compiuta da un altro soggetto, “specchiando” così il comportamento altrui come se fosse proprio.!Sono stati osservati e descritti per la prima volta nel 1992, da un gruppo di ricerca dellʼUniversità di Parma coordinato da Giacomo Rizzolatti.!

I neuroni mirror – la scoperta!



La scoperta è dovuta ad un caso fortuito e allʼintuizione dei ricercatori.!Durante un esperimento sulla corteccia premotoria dei macachi, più specificatamente sullʼarea preposta al controllo della mano, un ricercatore ha preso in mano una banana per lʼesperimento.!Gli elettrodi hanno registrato una scarica nei neuroni monitorati e si è subito pensato ad un errore di applicazione degli stessi, ma appurazioni successive hanno escluso errori metodologici e confermato quanto rilevato.!

I neuroni mirror – le ipotesi!



In uno studio successivo, del 1995, lo stesso gruppo di ricerca ha trovato unʼarea con le stesse funzionalità anche nel cervello umano.Studi successivi hanno trovato popolazioni di neuroni specchio dislocati in varie parti del cervello.!La vicinanza con determinate aree funzionali (aree del linguaggio, aree motorie, ecc.) hanno rafforzato le ipotesi sullʼapprendimento per imitazione e addirittura di unʼevoluzione di specie basata su di esse.!Per di più, nellʼuomo sono state viste attivarsi per azioni complesse e discriminate da un determinato contesto.!

Tutto chiaro fino a qui?!



Lʼautore del paper!



Michael C. Corballis!Insegna e ricerca presso lʼUniversity of Auckland, Nuova Zelanda. Esperto in Psicologia Sperimentale.!

Campi primari di ricerca:!• Neuroscienze cognitive!• Percezione visiva!• Linguaggio figurato visivo!• Attenzione e memoria!

Campi secondari:!• Evoluzione del linguaggio: (soprattutto la teoria per cui il linguaggio è evoluto dalla gestualità manuale, ovvero lʼargomento del paper presentato qui)!

Sommario del paper!



1.  Introduzione!2.  Il caso del linguaggio!3.  La teoria gestuale

sullʼevoluzione del linguaggio!4.  Dalla mimesi alla

convenzionalizzazione!5.  Dalla mano alla bocca!6.  Quando il parlato ha preso il

sopravvento?!7.  Un cambio graduale!8.  Sul Tempo!9.  Conclusioni!

1.  Introduction!2.  The case of language!3.  The gestural theory of

language evolution!4.  From mimesis to

conventionalization!5.  From hand to mouth!6.  When did speech

predominate?!7.  A gradual switch!8.  On time!9.  Conclusion!

1. Introduzione!



I neuroni mirror sono stati per la psicologia ciò che la scoperta del DNA ha fatto per la biologia (cit. Ramachandran).!I neuroni mirror sono stati chiamati in causa per spiegare i fenomeni diversi quali imitazione, comprensione di azioni, apprendibilità, teoria della mente, metafora e linguaggio.!Problemi legati al sistema dei neuroni mirror potrebbero spiegare deficit neuropsicologici congeniti quali le sindromi autistiche.!

Nel 2008 è stato appurato che i neuroni mirror non sono direttamente responsabili per lʼimitazione, piuttosto permettono la comprensione di azioni compiute da altri soggetti rimappando tali azioni sul sé agente.!Con questa interpretazione la comprensione non implica lʼestrazione di significato, in senso linguistico.!

1. Introduzione - 2!



Nelle scimmie i neuroni mirror scaricano solo quando lʼazione è transitiva, ovvero diretta verso un oggetto. Ciò non è necessario negli umani.!Ciò implica che in un certo momento evolutivo deve essersi sviluppato un sistema per la comprensione di gesti simbolici piuttosto che diretti ad un oggetto concreto.!

La scoperta dei neuroni mirror ha dato credito verso una concezione della mente detta embodied (incarnata) o grounded (“sul campo”) verso la concezione del cervello come semplice processore di stimoli input-output.!La cognizione incarnata premette che pensiero e azione siano biunivocamente e computazionalmente determinati e che il pensiero sia costruito su simulazioni di eventi reali, stati del corpo e rappresentazioni interne dʼazione.!

2. The case of language!



Le teorie del linguaggio si dividono in un continuum di due estremi:!• Le linguistiche Chomskiane vedono la sintassi come un sistema computazionale, dal quale consegue una manipolazione di simboli con poco interesse verso il loro significato.!

Vs!• Le linguistiche cognitive vedono il linguaggio come unʼesperienza “sul campo”. Da ciò consegue che concetti astratti possano essere derivati dallʼesperienza, ma sono espressi in stile più concreto con la metafora.!

La scoperta dei neuroni mirror ha dato forza a questʼultima interpretazione.!

2. The case of language - 2!



Iacoboni e Wilson hanno scritto che:!“colpisce il fatto che le tre zone cerebrali chiave identificate per lʼimitazione siano tutte considerate cruciali per il linguaggio nei modelli classici della neurolinguistica.”

Lʼarea di Broca è divisa nelle aree di Brodmann 44 e 45.!Lʼarea 45 è stata vista attivarsi per lʼoutput di linguaggio, sia segnato che parlato.!Lʼarea 44 è attivata dalle funzioni motorie non linguistiche, compresi i movimenti complessi delle mani e lʼintegrazione !Lʼarea 44 è considerata omologa dellʼarea f5 delle scimmie, dove sono state localizzate le popolazioni di neuroni mirror.!

2. The case of language - 3!



Ulteriori studi, tramite fMRI, hanno dimostrato che le aree dei neuroni mirror che si attivano quando il soggetto compie un movimento con, per esempio, piede, bocca e mano si attivano anche quando i soggetti leggono frasi pertinenti tali movimenti.!

Lateralizzazione emisferica!Le aree deputate al linguaggio sono perlopiù localizzate nellʼemisfero sinistro. Si ritiene che tale lateralizzazione sia dovuta allo sviluppo della vocalizzazione.!Ci sono evidenze che, negli umani, il sistema mirror sia lateralizzato nellʼemisfero sinistro anche per operazioni manuali non correlate al linguaggio.!

3. The gestural theory of language evolution!



Il linguaggio non richiede necessariamente la capacità di saper vocalizzare, ciò è dimostrato dai linguaggi gestuali sviluppati dalle persone sorde.!Come già detto, lʼarea di Broca si attiva sia per parlare che per fare gesti.!Da ciò prende forza la teoria che il linguaggio sia evoluto dai gesti manuali piuttosto che dalla raffinazione di richiami vocalizzati.!Sinigaglia e Rizzolatti inoltre fanno notare che i circuiti neurali coinvolti nei vocalizzi dei primati sono totalmente diversi da quelli usati per il linguaggio negli umani.!La gestualità comunicativa corporea dei gorilla è soggetta a apprendimento sociale e sensibile allo stato attenzionale del ricevente.!Negli scimpanzé e nei bonobo la gestualità corporea è più slegata dal contesto rispetto alle vocalizzazioni.!Entrambe sono condizioni importantissime per lo sviluppo del linguaggio umano.!

4. From mimesis to conventionalization!



Sembra ragionevole supporre che i precursori del linguaggio umano fossero basati sulla mimesi.!Il corpo e le mani sono liberi di muoversi in 4 dimensioni, con molti più gradi di libertà.!Donald ipotizza che la “cultura mimetica” sia apparsa con lʼhomo erectus 2 milioni di anni fa, dato che le mani non erano più utilizzate per camminare.!Le mani così liberate possono mimare la forma di animali, le dita possono mimare i movimenti di gambe e zampe. I movimenti manuali possono inoltre mimare il movimento di oggetti nello spazio e le espressioni facciali possono dare un enfasi emotiva agli eventi descritti dalle mani.!La mimesi sta alla base di mezzi di comunicazione che vanno oltre le barriere linguistiche e culturali come la danza e il mimo.!

4. From mimesis to conventionalization - 2!



Le moderne lingue dei segni sono parzialmente dipendenti dal mimo.!Nella Lingua Italiana dei Segni è stimato che circa il 50% dei segni e il 67% delle zone corporee sono originate da rappresentazioni iconiche.!I segni possono anche non esserlo trasparentemente, il significato di gesti iconici spesso non è interpretabile da osservatori ingenui.!I segni tendono a diventare meno iconici e più arbitrari lungo lʼevoluzione storica, nellʼinteresse di velocità, efficienza e limitazioni grammaticali.!Questo processo evolutivo prende il nome di convenzionalizzazione.!De Saussure ha scritto che “lʼarbitrarietà del segno” è una proprietà definitoria del linguaggio.!Tuttavia esistono le parole onomatopeiche che in qualche modo mimano lʼoggetto cui si riferiscono.!Quindi “lʼarbitrarietà del segno” è più un mero espediente, determinato dai limiti del medium del linguaggio.!

4. From mimesis to conventionalization - 3!



Il parlato, per esempio, ha bisogno che le informazioni siano linearizzate.!

Con la convenzionalizzazione è possibile che anche il ruolo del sistema mirror sia cambiato.!Con azioni diventate più simboliche, il mapping dei significati si basa ora su associazioni acquisite.!Il ricevente della comunicazione comprende lʼazione del mittente a seconda di come lui (il primo) farebbe lʼazione. !

5. From hand to mouth!



La gestualità manuale ha un ruolo importante anche nello sviluppo della parola nei neonati:!• Tra i 6 e gli 8 mesi i neonati accompagnano il balbettio con movimenti ritmici delle mani.!• La comprensione (tra gli 8 e i 10 mesi) e la produzione (tra gli 11 e i 13 mesi) sono accompagnate, rispettivamente, da gesti di puntamento e di riconoscimento.!Dalla gestualità neonatale si può capire un precoce sviluppo della parola.!

5. From hand to mouth - 2!



Tuttavia un passaggio repentino, in scala evoluzionistica, lascia perplessi alcuni studiosi, ad esempio Burling ha detto:!

“La teoria gestuale ha una pecca quasi fatale. Il suo punto di disaccordo è sempre stato il punto di scambio che sarebbe stato necessario passare da un linguaggio visivo ad uno acustico.”"

Insomma: quando e come è avvenuto?!




Per giustificare la teoria, Corballis riporta i seguenti fatti.!• I neuroni mirror si possono attivare con stimoli acustici, per es. strappare una carta o rompere una noce.!• Il linguaggio parlato può essere visto come un sistema gestuale più che acustico!

(secondo la teoria motoria della percezione acustica i suoni del linguaggio sono percepiti più per come sono prodotti, che per gli elementi puramente sonori e acustici)!

• Il parlato e i gesti manuali condividono una zona cerebrale (Broca, ovvero area 44 e 45 di Brodmann)!

(negli umani i gesti prensili influiscono sulla cinematica del parlato, suggerendo un coinvolgimento dei neuroni mirror, nelle scimmie gli stessi neuroni dellʼarea f5 si attivano sia che un oggetto sia preso con le mani che con la bocca)!




Inoltre:!• Le gestualità facciali, ovvero degli stimoli visivi di movimento, hanno un ruolo importante nella percezione del parlato!• Si presume che la gestualità della bocca, ad un certo punto, abbia predominato su quella manuale, favorendo il passaggio del loco del linguaggio.!

Da questi fatti Collins ipotizza che il ruolo “transizionale” ricoperto dalla faccia possa spiegare come la vocalizzazione sia entrata nel gioco della comunicazione umana.!

6. When did speech predominate?!



Il punto di passaggio quindi, secondo lʼautore, cambia rispetto a quello proposto da Burlings.!Per lʼautore il punto di passaggio si trova quando cʼè stata lʼincorporazione della vocalizzazione nel sistema mirror.!

Nelle scimmie vi sono neuroni mirror che scaricano sia per la percezione che per la produzione di movimenti orali. Questi, sia ben chiaro, non sono coivolti con la vocalizzazione.!

Negli umani sia la percezione che la produzione di parlato attiva alcune delle popolazioni mirror, da qui possiamo dedurre che il parlato è incorporato nel sistema mirror. !

6. When did speech predominate? - 2!



Quando è successo questo incorporamento?!Secondo studi sul genoma, in particolare sul gene FOXP2, vi sono state 2 diramazioni nella storia dellʼumanità.!La più recente si ritiene sia avvenuta fra 10 e 100 mila anni fa, ovvero sincrono con lʼemergenza del genere Homo Sapiens.!Enard sostiene addirittura che questa mutazione sia compatibile con il modello per cui lʼevoluzione moderna umana sia dovuta dallʼapparizione di un linguaggio parlato più efficiente.!

6. When did speech predominate? - 3!



Secondo evidenze paleontologiche invece, i requisiti anatomici per un parlato completamente articolato non si sono viste in maniera completa fino alla comparsa dellʼ Homo Sapiens. Questo vale sia per la forma della bocca che della cassa toracica, poiché il parlare richiede un uso particolare della respirazione.!Lʼavere una faccia piatta contribuisce allʼunicità della vocalizzazione umana.!Da ciò si deduce che il processo di emergenza del parlato sia stato un processo evolutivo lungo e tardivo nel genere Homo.!

7. A gradual switch?!



Alcuni autori propongono una visione della nascita del linguaggio praticamente istantanea. Questa teoria viene soprannominata la teoria del “big bang” dellʼevoluzione del linguaggio.!

Ma il linguaggio è altamente complesso, lʼassunzione che si sia evoluto da gesti manuali prima e facciali poi ci permette di “spalmare” il processo di sviluppo lungo un realistico arco di tempo, addirittura da 2 milioni di anni fa, quando apparve il genere Homo.!

7. A gradual switch? - 2!



Alcuni autori hanno proposto diverse schematizzazioni di questo percorso, con tappe intermedie.!

Arbib ha proposto il livello di “protosegno”, che dà le basi per il “protoparlato”. Insieme i due livelli sono co-evoluti in una “spirale espansiva” verso il linguaggio vero e proprio.!

Christiansen e Chater suggeriscono che sia stato il cervello a plasmare il linguaggio, piuttosto che il contrario. Da qui deriva la non-istantaneità dello sviluppo del linguaggio.!




Le necessità comunicative, lungo il lento processo di sviluppo del linguaggio, hanno portato ad un processo di grammaticalizzazione.!

La grammaticalizzazione comprende il cambio graduale dalle parole contenuto alle parole funzione.!

Tooke (1857) ha proposto che le prime parole, dette “necessarie”, comprendessero nomi e verbi, da cui, tramite mutazioni, sono derivate le parole funzione come aggettivi, avverbi, ecc.!

Es. man (uomo) -> manly (mascolino)!!week (settimana) -> weekly (settimanalmente)!!-ly è ritenuta una contrazione di “like” (come)!




Esempi contemporanei di grammaticalizzazione la possiamo vedere nello sviluppo spontaneo di una lingua dei segni, detta Lenguaje de Signos Nicaragüense (LSN). Qui una popolazione di bambini sordi ha, da sola, sviluppato una propria lingua dei segni, partendo da un sistema spontaneo ed individuale fino ad arrivare ad un vero e proprio sistema grammaticale combinatorio. (ricordate il video visto in aula?)!

8. On time!



Una capacità peculiare dellʼuomo sta nel poter viaggiare mentalmente nel tempo, rivedendo episodi passati nella memoria episodica e immaginando possibili scenari futuri.!Si ritiene che alcune caratteristiche della grammatica siano derivate dalla necessità di comunicare eventi lontani dal qui e dallʼora."Le diverse culture concettualizzano il tempo in maniera diversa.!I Pirahã, per esempio, hanno solo due tempi verbali, uno per lʼadesso e lʼaltro per il “non adesso”.!

8. On time - 2!



Il viaggio mentale nel tempo è generativo, per ciò si potrebbe spiegare la generatività del linguaggio stesso.!Buckner, Andrews-Hanna e Schacter hanno trovato la sede neurale di questi fenomeni, e lʼhanno chiamato “brain default network”, il quale non ha aree in comune col sistema mirror.!

Spiegare le relazione fra i due sistemi potrà sicuramente far luce sullo sviluppo del linguaggio.!

9. Conclusion!



Se il linguaggio quindi prende forma dalle strutture cognitive, come la rappresentazione e la comprensione del tempo e da imperativi culturali, potrebbe non esserci un punto specifico nel quale il “linguaggio” propriamente detto sia emerso.!Il punto sta anche nel fatto che il linguaggio si adatta ai bisogni della cultura nel quale si è sviluppato.!Una volta che il parlato è diventato la modalità dominante, il linguaggio stesso è cambiato in maniera significativa.!Lʼemergenza del parlato ha “liberato” le mani, tale libertà ha permesso lo sviluppo della tecnologia.!Nuova tecnologia nuovi termini, nuovi termini nuove concettualizzazioni astratte, così il linguaggio è andato via via complicandosi.!

9. Conclusion - 2!



Quindi cosa ne facciamo dei neuroni mirror?!Il sistema mirror nei primati sembra servire ad una base naturale per la conseguente evoluzione di un sistema comunicativo intenzionale, nel quale gli input sono prontamente mappati in output.!Da qui si può prevedere uno sviluppo del linguaggio gestuale.!Da qui possiamo intendere il parlato come un sistema gestuale, anche se ulteriori studi debbono essere compiuti per tener conto dellʼincorporazione della vocalizzazione nel sistema mirror degli esseri umani.!

9. Conclusion - 3!



Infine, il linguaggio non può essersi evoluto in un vuoto.!Secondo lʼautore il viaggio temporale mentale è una delle chiavi di volta per lo sviluppo del linguaggio umano.!Il linguaggio può essersi evoluto per permetterci di condividere i nostri “vagabondaggi” mentali, con beneficio per il gruppo e per il singolo.!La potenza generativa del linguaggio e lʼemergenza di strumenti linguistici per indicare il tempo e lo spazio sembrano essere precisamente modellati sui requisiti per la comunicazione di eventi, reali e immaginari.!Lʼautore azzarda che queste due cose si siano coevolute, dando quella particolare scintilla alla mente umana.!

Fine!!



Grazie per lʼascolto!!

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