Reinforcement learning, parte terza: la novità

Al già citato convegno in Turchia era presente anche Emrah Duzel, scienziato emergente di origine turca, cresciuto in Germania; al momento lavora a Londra. Il suo lavoro è molto interessante: avendo considerato che nell'ippocampo, regione ritenuta il motore primo della memoria episodica, giungono impulsi dopaminergici, si é messo a studiare gli effetti della ricompensa sulla memoria episodica. Cerca, insomma, di mischiare campi che i luminari hanno cercato disperatamente di separare!

Una delle teorie a cui lavora ultimamente è che la novità sia, per gli esseri umani, una ricompensa in sè stessa. Pertanto, essere esposti alla novità prima dell'apprendimento dovrebbe rinforzare l'apprendimento. Ebbene, egli è riuscito a dimostrarlo. Esponendo i suoi soggetti a immagini di luoghi esotici, e successivamente testandone la memoria utilizzando tutt'altri stimoli, ha verificato che i soggetti esposti alla novità ottenevano performance più alte. Il tutto in contemporanea con una attivazione significativa nelle aree responsabili della ricompensa.

Il lavoro di Duzel è bello perchè non é costruito per tentativi, ma deriva da uno studio profondo della neuroanatomia e della neurobiologia, a partire dal quale egli ha formulato le sue ipotesi ed ha avuto successo. Egli raccomanda quindi ai suoi studenti di osservare immagini bizzare per 5 minuti prima di studiare, così da attivare l'ippocampo. Vi hanno detto: "Prima il dovere, poi il piacere?" Ebbene, un altro dogma da sfatare!
I buoni insegnanti hanno sempre saputo che é necessario per prima cosa incuriosire gli studenti!

Reinforcement learning, parte seconda: la punizione

Abbiamo già visto in precedenza qualche aspetto della ricompensa, e come sia possibile modificare i comportamenti appresi, e parliamo in particolare di abitudini, cambiando ricompensa. Questo è un meccanismo molto potente, ancorchè inconscio. Ed è un meccanismo basilare per l'educazione. Ci si domanda spesso, in questo contesto, quale sia il valore della punizione. Se, infatti, la ricompensa è il feedback positivo che ci insegna a ripetere comportamenti che ci procurano soddisfazione, la punizione certifica, per il cervello, che è sconveniente ripetere l'azione.

Faccio subito una precisazione: bisogna distinguere, sebbene in natura siano mescolati, l'apprendimento per feedback negativo da quello di natura emotiva. L'apprendimento per feedback negativo non è che l'altra faccia del rinforzo positivo: facendo numerosi errori pian piano impariamo ad aggiustare il tiro. Abbiamo bisogno, per questo, di diverse occasioni di errore. L'apprendimento emotivo, invece, necessita di una singola occasione: mangio cibo avariato, sto male, eviterò in futuro di mangiarne ancora. Trasferito sul piano educativo, questo meccanismo può regolare il comportamento tramite la paura. Un padre assesta un ceffone a un bambino: questi a tutta prima è sorpreso e spaventato. Il meccanismo della paura è legato al concetto di deterrente, ossia non commetto un crimine per evitare un futuro sgradevole. Nell'apprendimento tramite punizione, invece, l'episodio è ripetuto e si fa esperienza delle conseguenze negative.
Questo distinguo è importante, perchè non si fraintenda quanto segue.

Allan Collins nella sua lezione parlava di una sperimentazione in atto sui recettori niconitici, che ha in sè la grande promessa di rendere più facile l'interruzione del fumo. Abbiamo detto che ci sono recettori responsabili del piacere conseguente al fumo, e ce ne sono altri responsabili di conseguenze negative sull'apparato digerente. Ebbene, pare siano allo studio farmaci specifici per bloccare i recettori positivi, così da renderli insensibili alla nicotina, intaccando poco o nulla quelli negativi! Dopo la somministrazione del farmaco il soggetto è invitato a... fumare! Non traendo più rinforzo positivo dal fumo, ma sperimentandone solo gli inconvenienti, il soggetto pian piano perde il vizio.
Benchè i risultati siano migliori di quelli ottenuti tramite applicazioni cutanee di nicotina (cerotti), lo zoccolo duro dei fumatori non smette, probabilmente perchè resta un'associazione psicologica molto forte tra i gesti compiuti nell'atto di fumare e la ricompensa, o per altre caratteristiche individuali. Per fortuna è così: la complessità umana non si lascia ridurre a una manciata di molecole!

Il maccanismo della punizione è utilizzabile anche per imparare, come avviene quando uno gioca a freccette e mancando ripetutamente il bersaglio affina la mira. Ma quello per cui è probabilmente insostibuile è disimparare.

Chi desidera approfondire l'argomento può consultare, tra gli altri, gli articoli di Michael J. Frank.

Reinforcement learning, parte prima: la ricompensa

Ho partecipato di recente a un convegno in Turchia, al quale era presente, tra gli altri, Allan Collins, il guru della nicotina.
Quando si parla di fumo si va subito alla dipendenza, al consumo di droghe, a come smettere. Ed ecco la prospettiva offerta dal luminare.

La nicotina è un composto agonista dell'aceticolina, un neurotrasmettitore presente nel sistema nervoso centrale e periferico. Normalmente l'aceticolina liberata da un neurone trasmittente si lega al recettore presente sulla superficie del neurone ricevente e scatena una certa risposta, a seconda delle proprietà del recettore. Quando é presente la nicotina, questa si lega al recettore al posto dell'aceticolina, attivandolo: perciò è detta "agonista".

Esistono recettori diversi per lo stesso neurotrasmettitore. Nel caso dell'aceticolina c'é un recettore chiamato "nicotinico", perchè vi si lega la nicotina, e uno chiamato "muscarinico", perché vi si lega la Muscarina. Quest'ultimo non ci interessa al momento.
Il recettore nicotinico é un canale, cioè una proteina con una cavità che, qualora "aperta" dalla giusta chiave, permette il passaggio di molecole responsabili della trasmissione del messaggio.
Il panorama é ancor più vario: ogni canale è costituito da piú subunità, che vengono assemblate per costruire il canale. Il nostro organismo è in grado di fabbricare subunità diverse anche per lo stesso canale, combinandole poi variamente per ottenere canali con proprietà leggermente diverse.

Quando si fuma si attivano indiscriminatamente tutti i canali nicotinici. Alcuni sono responsabili del benessere dato dal fumo per via del loro collegamento con neuroni dopaminergici. Altri canali agiscono nel sistema nervoso periferico procurando dolori di stomaco e altre sensazioni sgradevoli. Quello che in ultima analisi il fumatore ricerca é una po' di dopamina in piú, e per farlo si accolla il rischio di cancro, il sapore amaro della nicotina, le sgradevoli sensazioni intestinali.
Questo è un comportamento appreso: nessuno "nasce fumato".
Si apprende grazie a un particolare circuito che sfrutta la dopamina. Semplificando, una certa azione guida a un rilascio di dopamina nel cervello, e da ciò l'organismo "capisce" che l'azione che ha preceduto il rilascio di dopamina è una cosa buona, ed è bene prendere l'abitudine di compiere questa azione. È un tipo di condizionamento operante. Detto con un esempio, il mio andare in pizzeria é ricompensato da una buona pizza (cibo, rinforzo primario), mi sento bene e ci voglio tornare. Mi costa denaro, quindi devo lavorare per tornare in pizzeria. Lavorando ottengo i soldi necessari a procurarmi la pizza: col tempo il recarsi in pizzeria perde di significato e sposto l'azione decisiva sul lavoro e la ricompensa sul denaro (rinforzo secondario).

Così ragionava Allan Collins: perchè devo fumare e procurarmi inconvenienti per una spremutina di dopamina? Non esiste un farmaco più specifico, che si attacchi solo ai recettori responsabili delle sensazioni positive? Ma certo. Il concetto non é la nicotina, ma la ricompensa. Ebbene, ci sono altre ricompense: il sesso, ad esempio, fornisce col piacere un rinforzo primario. Col tempo questo rinforzo primario può essere parzialmente o interamente sostituito da un bacio, dal parlare con la persona amata, dal vedere la persona amata.

L'amore è il farmaco piú specifico per procurarci il benessere.

Livelli di apprendimento

Uno degli argomenti più importanti delle neuroscienze è l'apprendimento; è una sfida fondamentale capire quali sono gli algoritmi che permettono l'apprendimento. E, ovviamente, se tali sono veri algoritmi nel senso turinghiano del termine.

Oovviamente non ci riferiamo solamente all'apprendimento scolastico, o, in generale, in ambito umano. Ci riferiamo, invece, ad un concetto molto più ampio. Adesso andremo ad esaminare alcuni livelli a cui può avvenire l'apprendimento.

Piccola premessa: queste sono solo le mie personali opinioni in proposito, e non intendo dire nulla di definitivo, o anche solo di autenticamente scientifico, sulla questione.

Apprendimento esplicito eteronomo: con questo indico l'apprendimento che sono in grado di portare a termine esseri viventi se addestrati. In questo rientrano gran parte dell'educazione umana, ma anche l'addestramento di cani e cavalli da parte dell'uomo; l'educazione alla caccia negli animali. La trasmissione, insomma, di comportamenti non-innati fra individui diversi. La cultura, in senso lato, se volete.

Apprendimento implicito autonomo: ogni essere vivente, se esposto ad una pressione ambientale, modifica il suo comportamento per adattarsi all'ambiente. Questo vale sia per animali dotati di facoltà intellettive mediamente superiori, diciamo mammiferi ed uccelli, sia per animali dotati di facoltà inferiori, come i pesci o gli insetti. Vi faccio due esempi che mi hanno colpito molto.

Allo zoo di Stoccarda ci sono molte zone per animali delimitate da fossati, piuttosto che da gabbie. In tali fossati vivono carpe. Se vi avvicinate per osservare gli animali proiettando un ombra sul fossatto, osserverete che le carpe vengono a galla aprendo la bocca. Evidentemente hanno appreso che spesso e volentieri i visitatori lanciano loro da mangiare.

Ad un livello ancora più primitivo: il C. Elegans memorizza durante i primi stadi del suo sviluppo la temperatura a cui è stato cresciuto, e tende a muoversi sempre verso temperature simili.

L'esempio di C. Elegans è decisamente estremo! Infatti il nostro nematode dispone di poche centinaia di neuroni; quindi vediamo come il comportamento di movimento deve essere in qualche maniera codificato all'interno di questa piccola rete neurale, tramite le sue connessioni con i neuroni sensoriali. Questo ci porta all'apprendimento di livello più basso.

Apprendimento parametrico: questo è quello che realizzano le reti neurali; un certo output della rete neurale viene premiato o meno con una ricompensa (virtuale) e, a seconda di questa ricompensa, vengono rinforzate o modificate le connesioni, in maniera tale che la rete tenda ad ottimizzare la ricompensa che ottiene. Questo è il principio del reinforcement learning. Ovviamente, per questo tipo di apprendimento è necessaria un'istanza superiore che elargisca la ricompensa.

Quali sono le grande sfide delle neuroscienze? Vediamone alcune:

- capire quali sono i meccanismi esatti dell'apprendimento parametrico;
- cosa sono le istanze ricompensanti dei vari circuiti;
- capire quali e quanti sono i livelli dell'apprendimento implicito e come sono legati fra loro;
- capire come è possibile l'emergenza dell'apprendimento esplicito ad un livello più alto.

Capite la difficoltà dell'impresa?

Apprendimento e memoria I : Tecniche 3. Lettura rapida

Mai sentito parlare di quei corsi che, una volta sborsata la cifra dovuta, vi permetteranno di leggere libro in un terzo, un quarto o un quinto del tempo? "Lettura rapida" la chiamano, e forse puó non attrarre il lettore di romanzi, che trae dalla sua attività svago e relax, ma quando si tratta di divoratori di saggi, la lettura rapida é un miraggio, una bellissima fata Morgana.

In quanto membro della seconda categoria di lettori ho letto un libro, completo di esercizi, sulla lettura rapida, dopo che alcuni amici avevano fatto un corso, senza peraltro ottenere alcun risultato degno di nota.
Generalmente si leggono 200-250 parole al minuto (ppm). Chi applica le tecniche di lettura rapida viaggia sulle 1000 ppm con una comprensione ancora apprezzabile, e alcuni leggono 5000 oppure 10000 ppm.
Io mi sono fermato a 700 ppm, poi ho smesso.

Il punto è che noi vorremmo, sì, leggere più rapidamente, ma non vogliamo rinunciare a comprendere e ricordare ciò che abbiamo letto. Per garantire l'apprendimento alla fine di ogni capitolo ci sono degli esercizi, consistenti in storielle al termine delle quali c'è una serie di domande. In base alle risposte si ricava un punteggio che quantifica la comprensione come percentuale rispetto al massimo punteggio ottenibile. Ho abbandonato la lettura rapida quando ho constatato che, nonostante ottenessi punteggi ragguardevoli su questo libello, i miei tentativi di applicare la lettura rapida a libri di testo conducevano a risultati disastrosi - con una fatica notevole, in quanto la tecnica in sè é piuttosto faticosa.

Vediamo come funziona e perchè funziona così.
Secondo i promotori della lettura rapida, la lettura comune é lenta in quanto procede parola per parola. Eppure il nostro campo visivo ci consente di leggere più di una parola per volta. Non solo: spesso pronunciamo mentalmente quello che leggiamo, rallentando ulteriormente, e tale lentezza conduce a una distrazione fatale. L'argomento tipico è: mentre leggi un libro di storia, la parola "Spagna", lasciata risuonare nella nostra coscienza, rievoca i ricordi dell'ultima vacanza, e della rivoluzione degli anni '30, descritta nel seguito del testo che stiamo leggendo, non ci resta piú nulla. Riassumiamo i punti in cui si potrebbe dunque migliorare:

• Più parole per volta: ci si allena per espandere, o per meglio sfruttare, il campo visivo periferico;
• Eliminare la vocalizzazione mentale: gli occhi sono capaci di cogliere le parole più rapidamente di quanto queste possano essere pronunciate, sia pur solo mentalmente;
• Concentrarsi: é necessario focalizzarsi su ciò che si legge, senza lasciarsi distrarre dalle associazioni spontanee.

In pratica però io non sono il solo a sollevare dubbi sull'efficacia della lettura rapida in merito alla comprensione del testo, in particolare quando il contenuto diventa più difficile. Per farvi vedere come secondo me funziona il tutto, vi faccio un esempio.

Leggiamo questo articolo:

Un ragazzo marocchino di 14 anni è stato ferito con una coltellata alla schiena, dopo una lite per i troppi complimenti rivolti da un giovane alla ragazzina italiana che passeggiava con lui. E' stato giudicato guaribile in pochi giorni, ma poi dovrà vedersela con la giustizia. I carabinieri lo hanno infatti denunciato in stato di libertà, perchè irregolare sul territorio italiano. L'aggressore, probabilmente un connazionale, è scappato.

E' successo a Bergamo la notte scorsa, intorno all'una e mezza, in via Foro Boario, nei pressi di un bar. Il ragazzo marocchino stava passeggiando mano nella mano con una coetanea italiana, quando si è avvicinato un altro giovane, probabilmente già maggiorenne ed extracomunitario, che ha cominciato a rivolgere complimenti sempre più pesanti alla ragazzina.

Il quattordicenne lo ha invitato ad andarsene, ma poi è scoppiata una lite. Il ragazzino e la sua compagna hanno cercato di andarsene, ma a quel punto il più grande ha tirato fuori un coltello e ha colpito il quattordicenne alla schiena.
(27 settembre 2009)

Cerchiamo ora di ottimizzare il rapporto tra la quantità di informazione ricavata e il tempo impiegato. La tecnica qui illustrata si chiama skimming.

Un ragazzo marocchino di 14 anni è stato ferito con una coltellata alla schiena, dopo una lite per i troppi complimenti rivolti da un giovane alla ragazzina italiana che passeggiava con lui. E' stato giudicato guaribile in pochi giorni, ma poi dovrà vedersela con la giustizia. I carabinieri lo hanno infatti denunciato in stato di libertà, perchè irregolare sul territorio italiano. L'aggressore, probabilmente un connazionale, è scappato.

E' successo a Bergamo la notte scorsa, intorno all'una e mezza, in via Foro Boario, nei pressi di un bar. Il ragazzo marocchino stava passeggiando mano nella mano con una coetanea italiana, quando si è avvicinato un altro giovane, probabilmente già maggiorenne ed extracomunitario, che ha cominciato a rivolgere complimenti sempre più pesanti alla ragazzina.

Il quattordicenne lo ha invitato ad andarsene, ma poi è scoppiata una lite. Il ragazzino e la sua compagna hanno cercato di andarsene, ma a quel punto il più grande ha tirato fuori un coltello e ha colpito il quattordicenne alla schiena.

Mettendo insieme le parole in grassetto si ricavano le informazioni principali, che in questo articolo si trovano tutte nella prima parte. E ora vediamo qual era il titolo dell'articolo:

Ferito perché difendeva ragazza italiana Ma è clandestino, e viene denunciato

In pratica questo testo é facile da decodificare velocemente, perchè ha una struttura chiara, logica e poggia su un substrato culturale che ci é ben noto. Basta cercare alcune parole chiave per ricostruire una storia sensata che si memorizza e si ri-racconta con facilità. Se da un lato é molto facile da comprendere, dall'altro siamo abituati a questo genere di struttura, cioè nella nostra mente c'é una struttura preordinata che accoglie bene queste informazioni. Su questo abbiamo già scritto.
Leggiamo un testo diverso:

Il talamo è un ammasso di sostanza grigia, con sostanza bianca nello strato zonale che ne riveste la superficie superiore e nelle lamine midollari interna ed esterna. La lamina midollare interna si biforca anteriormente a Y, e divide il talamo principalmente in nuclei anteriori (compresi nella biforcazione), nuclei mediali e nuclei laterali. I nuclei laterali vengono distinti in dorsali e ventrali. Inoltre vi sono i nuclei intralaminari nello spessore della lamina midollare interna, il nucleo reticolare posto lungo la superficie laterale del talamo e i nuclei della linea mediana del talamo posti sulla superficie mediale dello stesso. La lamina midollare esterna separa il nucleo reticolare dal resto della sostanza grigia talamica.

Proviamo ad enucleare le informazioni più importanti:

Il talamo è un ammasso di sostanza grigia, con sostanza bianca nello strato zonale che ne riveste la superficie superiore e nelle lamine midollari interna ed esterna. La lamina midollare interna si biforca anteriormente a Y, e divide il talamo principalmente in nuclei anteriori (compresi nella biforcazione), nuclei mediali e nuclei laterali. I nuclei laterali vengono distinti in dorsali e ventrali. Inoltre vi sono i nuclei intralaminari nello spessore della lamina midollare interna, il nucleo reticolare posto lungo la superficie laterale del talamo e i nuclei della linea mediana del talamo posti sulla superficie mediale dello stesso. La lamina midollare esterna separa il nucleo reticolare dal resto della sostanza grigia talamica.

Questa volta il gioco di riunire le parole chiave ci lascia con un elenco di nomi privo di significato. Questo testo non solo è molto più denso di informazioni del precedente, ma gran parte dell'informazione sta nei legami tra le parole e in strutture grammaticali, come avverbi e preposizioni ("anteriormente", "sulla superficie mediale"), che non portano altrettanta informazione nel racconto di un fatto. Oltretutto le parole sono poco frequenti, perciò è necessario più tempo per processarle. Leggere questo trafiletto di fretta ha invariabilmente il risultato di avvicinare la comprensione allo zero.
Di sfuggita, aggiungiamo che il linguaggio non é la forma più adatta a questa descrizione, per questo esistono gli atlanti di anatomia, e perciò le mappe mentali hanno un vantaggio considerevole rispetto ai riassunti.

In casi come questo, leggere con calma e decodificare le parole una per volta diventa insostituibile.
E per memorizzare?

Certamente è necessario decodificare l'informazione prima di memorizzarla e attuare una tecnica appropriata, in questo caso non verbale. Ma facciamo alcune osservazioni circa la pronunica mentale delle parole.

In primis, qualunque cosa noi vogliamo memorizzare in modo dichiarativo, ossia tale da permetterci in seguito di ripeterlo, deve passare attraverso la memoria di lavoro. Questo tipo di memoria é multimodale, cioè processa informazioni visive e acustiche. Per cui privarsi di uno dei due canali è uno svantaggio.

In secundis, questo svantaggio lo compensiamo forse distraendoci meno? Improbabile. Per la memorizzazione, infatti, è fondamentale l'elaborazione semantica, benché sia un processo che richiede tempo. In altri termini, è assolutamente utile alla memoria pensare alla vacanza in Spagna mentre si legge della rivoluzione spagnola, in quanto facilita la "cattura" di quello che stiamo leggendo. Anche se costa più tempo.

In tertiis, potremmo obiettare che risparmiando l'80% del tempo possiamo leggere il trafiletto 3 volte, così da ridurre il nostro risparmio al 40%, ma ottenere una comprensione migliore. Senz'altro questo migliora la performance. Ma anche così i primi due punti che ho menzionato restano, e la lettura rapida è alquanto stressante.


Non comprate un corso di lettura rapida. Spendete al massimo 10 € per un libro, piuttosto che 500 € per un corso: sappiate, infatti, che se non avete la motivazione per arrivare alla fine del libro, neppure facendo un corso vi eserciterete a sufficienza per impadronirvi della tecnica. Tecnica che, in ogni caso, va bene solo per leggere il quotidiano ;)

Apprendimento e memoria I : Tecniche 2. Mappe mentali

Cos'è una mappa mentale? Giusto per avere un'impressione visiva, ecco un esempio.
Ho provato vari metodi di studio: lettura ripetuta, ripetizione ad alta voce, riassunti, schemi lineari, mappe mentali. Nessun dubbio: le mappe mentali sono il più efficace.

In una mappa mentale si disegna al centro il concetto chiave. Intorno ad esso quelli che sono un gradino gerarchico più in basso, in termini di importanza. Piú ci si allontana, più si va nel dettaglio. La mappa deve essere colorata, illustrata e avere un forte impatto visivo. Abbiamo già visto che questo agevola la memorizzazione sfruttando la memoria episodica.

Per costruire il discorso la mappa va letta in senso orario. Trattandosi di una figura complessa, per la memorizzazione si utilizza la tecnica discussa nel post Tecniche 1.

Perchè le mappe mentali sono così potenti? Tony Buzan afferma che il nostro cercello pernsa per mappe mentali. Un'affermazione forse non sostenuta da sufficienti dati, ma intrigante senza dubbio! Vediamo un po':

1. Noi possiamo tenere in mente pochi concetti alla volta, ma possiamo richiamarli in un flusso costante formando una serie di pensieri teoricamente infinita. Ergo non bisogna puntare al ricordare il più possibile - non abbiamo spazio! - ma a concatenare nel modo più efficace possibile i concetti. Ecco perchè a ogni "radiazione" della mappa si sconsiglia di disegnare più di 5-6 branche (guarda un po', numero inferiore al nostro buffer di memoria di lavoro, 6-8). Le mappe servono appunto a concatenare i concetti.

2. Lap(l)aciano sostiene che le mappe aiutano ancor più a comprendere la materia studiata che a memorizzarla. Ha ragione, e il motivo è che costringono lo studente a dare un ordine ai concetti, a raggrupparli e dividerli, insomma a padroneggiarli. Sono impegnative, richiedono sforzo. Che a lungo termine paga.

3. L'ippocampo, struttura centrale per la memoria, secondo alcune ipotesi si é sviluppato originariamente come strumento di navigazione. Se questo è valido per i topi, è vero anche anche che i tassisti di Londra hanno un ippocampo più sviluppato della norma. Ecco perchè organizzare i concetti spazialmente, piuttosto che con lunghi riassunti, aiuta tanto! Mentre la rilettura di un riassunto è sequenziale e di natura puramente verbale, la rilettura di una mappa mentale è una esplorazione spaziale nella quale si trovano anche stimoli verbali. E ripetendola si impara subito a "orientarsi"!

4. Le mappe mentali si prestano non solo allo studio, ma anche agli appunti e alla organizzazione mentale di relazioni, scalette, etc.

Ci sono anche svantaggi, ovvio. Le mappe mentali sono finalizzate a uno scopo: tenere a mente un gruppo di concetti. Quello che non entra nella mappa non ha chances di essere ricordato all'esame. Diversamente, leggendo e rileggendo da diverse fonti ed esaminando criticamente il materiale si guadagna una conoscenza un po' più enciclopedica che può aiutare qualndo all'esame vi chiedono un minuto dettaglio che non avete ritenuto opportuno ripetere. Questo le mappe mentali non ve lo danno. In cambio, guadagnate almeno il 20%-30% del tempo dedicato allo studio!

Concludendo: leggete questo libro e buon divertimento!

Stanchezza mentale

Prendo spunto dalla serie che ha cominciato Bluebeardburns sulle tecniche di apprendimento per compiere un exkursus dai soliti temi computazionali.

Il cervello dissipa circa il 20% dell'energia del nostro corpo. Si è scoperto che la quantità di energia dissipata non dipende da alcun fattore. Se state studiando un'equazione difficilissima di matematica o state imbambolati a fissare il vuoto aspettando l'SMS della vostra bella che anche quest'oggi vi fa penare, questo non interessa nulla al vostro cervello. Lui continua imperterrito a consumare il 20% della vostra energia.

Per prima cosa, deduciamo l'assurdità di portarsi snack e dolciumi vari durante un esame scritto o durante una sessione di studio. Durante quel periodo non avete assolutamente bisogno di più un energia che a casa. Anzi, probabilmente di meno perchè state seduti.

Tuttavia, sappiamo bene di avere una sensazione di "stanchezza mentale" dopo aver studiato a lungo. A cosa è dovuta? Questa è una domanda molto interessante per la quale non conosco una risposta. Vi trasmetto le mie riflessioni.

- Sicuramente non è dovuta a qualche motivo fisiologico: dato che i neuroni non lavorano di più nel vostro cervello, o per lo meno, non sensibilmente di più, è difficile affermare che possa avvenire un deterioramento delle scorte chimiche degli stessi. Escludiamo quindi che sia un problema chimico o fisico.

- D'altra parte, i vari tipi di memoria che utilizzate hanno una capacità limitata. Per esempio, la "memoria numerica naturale", cioè la quantità di numeri che potete ricordare in ordine avendoli sentiti una sola volta (senza usare mnemotecniche) è simile per tutti, e varia fra i 5 e i 7 numeri. Questo è anche il motivo per cui i numeri telefonici hanno fra le 5 e le 7 cifre.

- Si può supporre, allora, che mentre studiate le funzioni analitiche, caricate la vostra memoria primaria con un concetto dopo l'altro. Ad un certo punto, raggiungete la capacità massima di concetti che può contenere, e il vostro cervello vi avvisa che siete al limite della capacità. Questa potrebbe essere la "stanchezza mentale"

La prossima è un'osservazione più elaborata. Se avete caricato un concetto nella vostra memoria primaria e fate qualche esercizio, allora il concetto incomincia a filtrare della vostra memoria primaria al vostro disco rigido. Incominciate a sviluppare un'abilità, una padronanza inconscia delle funzioni analitiche. A questo punto, la strategia giusta è fermarsi e pulire la vostra memoria primaria prima di fare esercizi su di un altro concetto. In questa maniera avrete i vantaggi dell'aver fatto gli esercizi, senza gli svantaggi della stanchezza mentale. Si, ma come?

Supponiamo che la vostra memoria primaria possa contenere concetti (o istruzioni) di un solo tipo alla volta. Matematici, o motori, o sessuali, etc... Sembra ragionevole: se sto facendo matematica, difficilmente potrò contemporaneamente fare volteggi da equilibrista. Al contrario, mi riuscirà semplice passare ad un altro tipo di attività matematicha

Se questa assunzione è vera, allora il metodo di pulizia della memoria primaria è chiaro. Per un breve periodo facciamo qualcosa di completamente diverso, in maniera da svuotare la memoria primaria è caricarla con nuovo materiale. Dopodichè torniamo all'occupazione precedente. Dato che stiamo cambiando tipo di attività,la memoria primaria viene svuotata e ricaricata, e possiamo passare ad occuparci delle funzioni meromorfe, senza provare la stanchezza di aver studiato quelle analitiche.

La cosa bella è che questo è esattamente il metodo che si è soliti usare intuitivamente: fare una pausa e pensate ad altro, o farsi una chiacchierata con un amico. Il limite di questo metodo è che così abbassate solo il livello di concentrazione, ma non avete pulito la vostra memoria primaria. Per fare questo dovete momentaneamente fare qualcosa di diverso che richieda attenzione.

Quando ho fatto il mio corso di lettura fotografica, utilizzavamo questa tecnica: fra un'unità di studio e un'altra facevamo piccoli esercizi di giocoleria. Essi richiedevano una grande attenzione e concentrazione, ma di tipo motorio. In questa maniera, la memoria primaria veniva ripulita e caricata, e potevano riprendere a studiare con rinnovato vigore.

Da allora utilizzo questo metodo con tutti i miei studenti di ripetizioni. 30 minuti matematica - 5 minuti a giocare con le palline. L'aumento della capacità di concentrazione è incredibile, provate su voi stessi per credere.

Apprendimento e memoria I : Tecniche 1. Memotecniche

Queste tecniche permettono di memorizzare con rapiditá ed efficienza elenchi di parole, numeri, immagini, parti di un discorso. Come funziona e soprattutto come é possibile che ciascuno non lo faccia in automatico?
In realtá noi lo facciamo in automatico. Semplificando, diciamo che la natura ci ha messo a disposizione due tecniche per apprendere dal mondo che ci circonda: una, lenta e basata sulla ripetizione, la destiniamo comunemente ai fatti neutri, ad esempio il significato delle parole o la storia del mondo; l'altra, rapida e basata su associazioni, ai fatti autobiografici, che neutri forse lo saranno per gli altri, ma non per noi!! Piú in generale, questa seconda forma di apprendimento memorizza gli episodi, che per definizione ricorrono una volta sola o poche volte, mentre la storia e la geografia sono sempre quelle e ricorrono in continuazione nel corso degli studi. La prima é chiamata memoria semantica, la seconda memoria episodica.
L'obiettivo che tutte le tecniche di memoria si pongono é insegnarvi a usare con metodo la memoria episodica per apprendere materiale semantico.
Questo é il motivo per cui bastano 2 giorni a impararlo: é qualcosa che sappiamo giá fare! Molto tempo in piú e una notevole disciplina serve per modificare le vostre abitudini: ecco perché molti partecipano a questi corsi e non ne traggono il beneficio sperato. Per inciso, questo é il motivo per cui ritengo il prezzo sovradimensionato: é sufficiente un'ora per dimostrarle tutte, il resto é pratica.

Andiamo nello specifico.

La prima cosa che si impara é come apprendere un elenco di parole slegate tra di loro. Nel caso piú semplice si tratta di nomi di oggetti: computer, penna, albero, finestra, bottiglia, etc, fino, poniamo, a venti. È possibile imparare questi oggetti ripetendoli, come si faceva quando imparavamo a memoria le poesie per la scuola; ma serve un sacco di tempo, é noioso e inefficace. Se, invece, si visualizza ogni oggetto e si compone una storia che li leghi, il risultato é garantito, duraturo e velocissimo: anche la prima volta che si tenta si impiegano solo dieci minuti! È importante che ciascun oggetto sia rappresentato in modo visivamente efficace, con colori, movimento, inconsuetudine, impatto emotivo. Queste sono, infatti, le caratteristiche che attraggono la memoria episodica come la luce le falene! Per esempio, un computer rosa grasso e depresso si innamora di una minuscola ed elegante penna che danza il flamenco sotto un albero dalle foglie blu, etc etc.
Una volta memorizzata questa trama, la si ripete a intervalli regolari, fino a un massimo di cinque volte, e pian piano la storiella lascia il posto a semplici, spontanei legami tra le parole. Il gioco é fatto.
Qualora le parole siano piú astratte, é necessario ricorrere a qualche trucchetto per renderle visualizzabili, per cui "oratoria" puó diventare una loquace orata che tiene banco dinanzi al Dio del Mare, oppure Cicerone che insegue Catilina in vestaglia - se siete stati ad Arpino, questa immagine é particolarmente efficace ;) Quando vi ci abituate puó diventare un vero passatempo: molte volte memorizzare qualcosa mi ha messo di buon umore, inducendomi a ridere da solo per le storie inventate!
Tutto ció ritorna a enfatizzare il ruolo particolare della "storia" nella mente umana, giá toccato in questo post.
E se invece avete da memorizzare numeri? Un apposito codice di traduzione delle cifre in elementi fonetici vi permette di trasformare i numeri in lettere, le lettere in immagini, le immagini in episodi.
Oppure il vostro studio richiede di distinguere una sezione del midollo allungato da una a livello delle vertebre cervicali? In questo caso una elaborazione dell'immagine aiuterá molto. In particolare si suddivide l'immagine in quadranti, si esamina separatamente ciascun quadrante, si "prende nota" di alcuni particolari, si ripete. Il fatto di guardare ordinatamente ciascun quadrante consente di avere, in pratica, quattro episodi separati di esplorazione oculare, piú o meno quello che accade quando si entra in casa di qualcuno e si esaminano l'ingresso, il soggiorno, il balcone e il bagno separatamente. Ci pensa il cervello a mettere tutto insieme in una mappa.
Un altro modo comune di memorizzare le immagini é riprodurle, metodo che io ho adottato ampiamente. Questo metodo funziona specialmente se si ha la possibilitá, all'esame, di disegnare; quindi va benissimo per le strutture chimiche e le sezioni istologiche, ma non altrettanto bene per discorrere dell'Annunciazione di Leonardo. Il motivo é che qui si cerca di usare la memoria procedurale (da non confondersi con quanto Lap(l)aciano ha definito "procedurale" in questo post: i passaggi matematici consistono dell'applicazione sequenziale di materiale dichiarativo, e non hanno nulla a che fare con la memoria procedurale), ovvero quella che ci consente di andare in bicicletta, e che regola le nostre abitudini. Quanto si trova in questo magazzino mnemonico é assai difficile da dichiarare, ma facile da eseguire.
L'esempio delle stanze é particolarmente azzeccato, poiché giá Cicerone consigliava di impiegare tragitti mentalmente costruiti o rappresentazioni spaziali come quella delle stanze di una casa allo scopo di memorizzare l'ordine dell'orazione da eseguire - egli imparava tutte le sue orazioni a memoria, non avendo PowerPoint! Ci torneró su, ma il motivo per cui gli indizi spaziali sono cosí importanti é che la memoria episodica é appunto l'immagazzinamento di informazione in un contesto spazio-temporale, perció questo tipo di apprendimento si attacca con pervicacia a ogni rappresentazione spaziale.

In chiusura: se la ripetizione é forse la madre dell'apprendimento (memoria semantica), l'associazione ne é il padre (memoria episodica)!

Molto di piú c'é da apprendere sull'apprendimento: nel prossimo numero, le mappe mentali. Al termine della serie un quadro generale.

Apprendimento e memoria I : Tecniche 0. Introduzione

Da tempo vorrei scrivere qualcosa su quello che studio, ma non trovando ispirazione per un approccio sistematico, comincio con qualcosa che mi diverte di piú: proporre spiegazioni del funzionamento delle tecniche di apprendimento alla luce della letteratura specialistica.

Avrete sentito parlare di quei corsi che in due-tre giorni promettono di insegnarvi come studiare impiegando un terzo del tempo al triplo dell'efficienza. Come sempre con la pubblicitá, questo é vero in parte; la buona notizia é che il risultato non dipende da altri che da voi. Io trovo che il costo di questi corsi sia francamente spropositato e che possiate carpirne il piú leggendo libri sul tema, ma se vi interessa un'esperienza coinvolgente che metta in luce nuovi aspetti della vostra mente e potete permettervelo, allora fatelo, perché é entusiasmante.

Prendiamo in esame le memotecniche, le mappe mentali, la lettura rapida e la fotolettura.

Matrix

Negli ultimi giorni sono stato al nostro "ritiro spirituale" per neuroscienziati computazionali, e gli organizzatori hanno avuto l'interessante idea di invitare questo professore - che sarebbe anche questo.

Ci ha parlato degli ultimi sviluppi degli interfaccia neurali diretti, cioè di quei congegni tecnologici che, uniti a tecniche di analisi dei dati, sono in grado di decifrare (molto parzialmente) il pensiero e le intenzioni di una persona.

Si spera, ad esempio, di poter utilizzare tali interfaccia per poter comunicare con pazienti in pseudocoma

La cosa che ci ha raccontato è che mentre si stanno avendo (parziali) successi in molti campi, sembra impossibile fino ad ora utilizzare tali macchinari per comunicare con persone in pseudocoma.

Quello che mi ha più colpito è che lui attribuisce la mancanza di successi non ad una teconologia mancante o a tecniche di analisi dei dati carenti, ma ad una incapacità di comprendere la dinamica dell'apprendimento nell'essere umano.

La sua tesi, riassunta in poche parole, è che tali persone non riescono ad apprendere ad utilizzare gli interfaccia neurali perchè hanno disimparato ad imparare, essendo continuamente privi di un meccanismo che faccia loro vedere gli effetti causati dai loro pensieri.

Prima ho mentito: quello che mi ha più colpito è lo straordinario trasporto con cui ha parlato del suo lavoro e dei suoi pazienti.