Introduzione
Uno degli sviluppi più interessanti della psicologia contemporanea è l’uso di teorie formali per formulare ipotesi sui meccanismi alla base dei fenomeni psicologici. I modelli matematici sono strumenti essenziali per concettualizzare la cognizione umana e prevedere i comportamenti osservabili. Tali modelli mirano a fornire una formalizzazione matematica dei processi cognitivi, mappando i costrutti cognitivi latenti sui parametri del modello e descrivendo come questi ultimi generano i dati osservati.
La maggior parte dei modelli cognitivi tradizionali considera i dati umani come osservazioni indipendenti e identicamente distribuite (IID). Questa assunzione implica che tali modelli spesso trascurano le variazioni temporali dei costrutti cognitivi latenti. Tuttavia, questi costrutti sono intrinsecamente dinamici, a prescindere dalla scala temporale considerata. Negli esperimenti psicologici, le capacità cognitive sono influenzate non solo dalle richieste esterne del compito, ma anche dai processi mentali interni e dagli stati cerebrali che cambiano nel tempo. Le fluttuazioni che ne derivano, sia sistematiche che non sistematiche, possono avere diverse spiegazioni, come la fatica, la pratica, la divagazione mentale o i fattori motivazionali. Come evidenziato da Schumacher et al. (2023), i meccanismi cognitivi dovrebbero essere trattati come sistemi dinamici complessi e i modelli cognitivi dovrebbero tenere conto delle dinamiche dei loro componenti per comprendere appieno e catturare la ricca struttura dei dati empirici umani.
La teoria dei sistemi dinamici (Dynamic Systems Theory, DST) fornisce un quadro concettuale per comprendere i fenomeni psicologici come processi complessi, non lineari e spesso auto-organizzanti che evolvono nel tempo. In psicologia, la DST sottolinea come il comportamento e la cognizione emergano dalle interazioni di molteplici componenti sia all’interno dell’individuo sia tra l’individuo e il suo ambiente. Di seguito, verranno presentati alcuni esempi di fenomeni psicologici che possono essere compresi attraverso la lente dei sistemi dinamici.
Apprendimento per rinforzo. L’apprendimento per rinforzo è un processo attraverso il quale gli individui imparano a modificare il proprio comportamento in base alle conseguenze che ne derivano. In termini di sistemi dinamici, l’apprendimento per rinforzo può essere considerato come un processo adattativo in cui le decisioni di un individuo vengono costantemente aggiornate e migliorate attraverso l’interazione con l’ambiente circostante. In questo contesto, le ricompense (o rinforzi positivi) e le punizioni (o rinforzi negativi) svolgono un ruolo cruciale nel modellare il comportamento futuro, creando un ciclo di feedback che rafforza o indebolisce determinate azioni. Ad esempio, un comportamento che porta a una ricompensa tende a essere ripetuto, mentre un comportamento che porta a una punizione tende a essere evitato. Questo meccanismo di apprendimento, che può essere descritto matematicamente attraverso modelli probabilistici, permette di prevedere come un individuo possa modificare il proprio comportamento in situazioni diverse sulla base delle esperienze passate e delle aspettative future. I modelli di apprendimento per rinforzo, come il modello di Rescorla-Wagner, sono ampiamente utilizzati in psicologia per spiegare non solo comportamenti semplici come il condizionamento classico e operante, ma anche fenomeni più complessi come la dipendenza, i disturbi d’ansia e i disturbi dell’umore. In questi casi, le aspettative disadattive e i bias cognitivi possono essere considerati il risultato di un apprendimento per rinforzo anomalo, in cui le associazioni tra stimoli e conseguenze sono distorte o esagerate. Studi recenti in psichiatria computazionale utilizzano questi modelli per sviluppare interventi terapeutici più efficaci, mirati a ristrutturare le associazioni disfunzionali e a promuovere schemi di apprendimento più adattivi.
Regolazione delle emozioni. La regolazione delle emozioni implica l’interazione dinamica di processi fisiologici, cognitivi e comportamentali. Ad esempio, il modo in cui una persona gestisce le proprie emozioni in risposta a un evento stressante può essere influenzato da diversi fattori, quali esperienze passate, contesto attuale, condizioni fisiologiche (come la frequenza cardiaca o i livelli ormonali) e valutazioni cognitive. Nel tempo, questi componenti possono interagire in modo non lineare, creando dei circuiti di retroazione. Ad esempio, una persona potrebbe inizialmente cercare di sopprimere le proprie emozioni, cosa che potrebbe portare a un aumento dell’eccitazione fisiologica e, di conseguenza, a un’intensificazione dell’emozione che si stava cercando di regolare.
Attaccamento e relazioni sociali. Anche gli stili di attaccamento e le relazioni sociali sono sistemi dinamici. La teoria dell’attaccamento spiega come le prime relazioni con le figure di accudimento influenzino le dinamiche interpersonali per tutta la vita. Queste relazioni possono essere viste come sistemi in cui i comportamenti, le emozioni e le cognizioni di una persona influenzano continuamente e sono influenzati da quelli degli altri. Ad esempio, in una relazione genitore-figlio, il comportamento del bambino può influenzare le risposte del genitore, che a loro volta modellano il comportamento e gli stati emotivi futuri del bambino, creando un ciclo di retroazione che evolve nel tempo.
Sviluppo cognitivo. Lo sviluppo cognitivo, soprattutto nei bambini, viene spesso modellato come un sistema dinamico. La teoria dello sviluppo cognitivo di Jean Piaget, sebbene non esplicitamente in termini di DST, può essere reinterpretata in questo modo. Ad esempio, il processo di raggiungimento dell’equilibrio cognitivo prevede interazioni continue tra le strutture di conoscenza del bambino (gli schemi) e le nuove esperienze. Questo processo è dinamico, in quanto il sistema cognitivo del bambino si adatta e si riorganizza costantemente in risposta a nuove informazioni, il che può condurre a cambiamenti qualitativi nel pensiero.
Controllo motorio e coordinazione. Lo sviluppo e il controllo delle azioni motorie, come camminare o afferrare, sono esempi classici di sistemi dinamici. Il controllo motorio prevede il coordinamento di numerosi muscoli, circuiti di retroazione sensoriale e aggiustamenti basati sull’ambiente. L’approccio dei sistemi dinamici allo sviluppo motorio sottolinea come i comportamenti motori emergano dall’auto-organizzazione di numerosi sistemi interagenti, quali i sistemi neurali, muscolari e percettivi. Imparare a camminare, per esempio, non è solo un’accumulazione lineare di forza ed equilibrio, ma comporta cambiamenti non lineari nel coordinamento muscolare, nell’integrazione sensoriale e nei processi di retroazione.
Decision making e problem solving. Il processo decisionale e la risoluzione dei problemi richiedono l’integrazione di numerosi fattori cognitivi ed emotivi che variano nel tempo. La natura dinamica di questi processi è evidente nel modo in cui le decisioni iniziali possono portare a cambiamenti negli obiettivi, nel comportamento di ricerca delle informazioni e negli stati emotivi, che a loro volta influenzano le decisioni successive. Ad esempio, quando si prende una decisione in condizioni di incertezza, i livelli di fiducia, le reazioni emotive e le interpretazioni delle nuove informazioni di una persona possono interagire dinamicamente, creando un modello di comportamento decisionale fluttuante.
Salute mentale e psicopatologia. La salute mentale e la psicopatologia possono essere comprese anche da una prospettiva di sistemi dinamici. I disturbi, come la depressione o l’ansia, non sono considerati entità statiche, ma piuttosto schemi dinamici di cognizione, emozione e comportamento che evolvono nel tempo. Ad esempio, i sintomi depressivi possono creare un ciclo di retroazione in cui i pensieri negativi portano a una riduzione dell’attività, che a sua volta genera pensieri ed emozioni ancora più negativi, perpetuando il ciclo. Comprendere la psicopatologia come un sistema dinamico aiuta a sviluppare interventi mirati a interrompere questi cicli di retroazione e a promuovere schemi di pensiero e comportamento più adattivi.
Sviluppo del linguaggio. Lo sviluppo del linguaggio è un altro ambito in cui è possibile applicare la teoria dei sistemi dinamici. L’acquisizione del linguaggio nei bambini implica l’interazione di diversi fattori, quali la conoscenza fonologica, sintattica e semantica, nonché l’interazione sociale e le esperienze percettive. Lo sviluppo del linguaggio non avviene attraverso un’accumulazione lineare di vocabolario e regole grammaticali, ma emerge dall’interazione dinamica di questi fattori mentre i bambini interagiscono con l’ambiente e i caregiver, portando a cambiamenti qualitativi nelle loro capacità linguistiche nel tempo.
Dinamiche di gruppo e influenza sociale. Il comportamento di gruppo e l’influenza sociale sono fenomeni che possono essere modellati come sistemi dinamici. Nei gruppi sociali, i comportamenti e gli atteggiamenti di ciascun individuo possono influenzare gli altri, portando a cambiamenti nelle norme e nelle dinamiche di gruppo. Questi cambiamenti possono influenzare nuovamente i comportamenti individuali, creando un ciclo di retroazione. Ad esempio, in un contesto di gruppo, l’emergere di un leader o la diffusione di un’opinione particolare possono portare a cambiamenti dinamici e talvolta imprevedibili nel comportamento del gruppo.
Autoregolazione e funzioni esecutive. L’autoregolazione e le funzioni esecutive implicano la capacità di controllare l’attenzione, le emozioni e i comportamenti per raggiungere obiettivi a lungo termine. Questi processi sono dinamici, in quanto implicano un monitoraggio continuo e l’aggiustamento delle azioni in base al feedback dell’ambiente. Ad esempio, rimanere concentrati su un compito richiede di regolare dinamicamente l’attenzione in risposta alle distrazioni, processo che richiede l’integrazione di molteplici processi cognitivi, come la memoria di lavoro, l’inibizione e la pianificazione.
Apprendimento e memoria. L’apprendimento e la memoria sono processi intrinsecamente dinamici. La codifica, l’immagazzinamento e il recupero dei ricordi coinvolgono l’interazione di numerosi sistemi neurali e cognitivi che mutano nel tempo. Ad esempio, il processo di consolidamento della memoria, in cui i ricordi a breve termine vengono stabilizzati in ricordi a lungo termine, è dinamico e può essere influenzato da vari fattori quali il sonno, lo stato emotivo e le esperienze successive.
In questa sezione della dispensa, forniremo un’introduzione ai modelli dinamici, concentrandoci sul modello di revisione degli obiettivi, così come viene spiegato nel tutorial di Knight et al. (2023).