Metoda de determinare a tulburarilor de procesare a informatiei

* Spitalul de Psihiatrie „Voila“ Câmpina, jud. Prahova

INTRODUCERE

Scopul testelor neuropsihologice este sã obtinã rezultate cuantificabile si repetabile si care pot fi comparabile ca scoruri la persoanele normale de aceeiasi vârstã si origine, prin tehnici standardizate.

Examinãrile neuropsihologice sunt indicate sã identifice defecte cognitive, sã deosebeascã depresiile de dementã, evolutia unei boli, sã indice efectele substantelor sau a tratamentului, sã evidentieze tulburãrile de învãtare.

Lucrarea de fatã propune o metodã simplã de testare a tulburãrilor (întârzierilor) de procesare a informatiei (vizuale deocamdatã) si expunerea ei este o provocare la discutii.

Perceptia si cognitia sunt domenii importante în întelegerea psihopatologiei. În ultimii ani cercetãrile s-au focalizat pe atentie, perceptie, memorie, gândire, inteligentã, procesarea informatiei, schematizare si controlul actiunii. Psihologia cognitivã joacã un rol major în studierea acestor arii.

Asocierea neurostiintelor cu antropologia, psiholingvistica, inteligenta artificialã, stiinta computerelor, filosofia, convergenta lor, au extins frontierele cercetãrii în psihiatria de dupã anii 1990.

Cîteva întrebãri de bazã adresate stiintelor cognitive includ urmãtoarele: (1) Cum este sesizatã si perceputã lumea exterioarã? (2) Cum sunt reprezentãrile mentale ale lumii exterioare ce determinã procesele cognitive înalte ca generalizarea, deductia si schematizarea? (3) Ce este gândirea? (4) Ce este imagistica? (5) Care sunt modelele mentale? (6) Ce este constiinta? (7) Cum interactioneazã emotiile cu cognitia?

Emotiile, memoria, dorintele, imaginile, ideile si gândirea emanã din complexa structurã neuralã. Chiar si experienta subiectivã a trezirii de sine poate fi înteleasã ca un proces cognitiv – perceptual care focalizeazã atentia internã asupra procesului cognitiv însusi.

Neuroanatomia aratã cã miliardele de celule din creier sunt distribuite în legãturi de retea complexe. Computerele recente cu procesãri paralele pot mima anumite recunoasteri perceptuale, procese de decizie si învãtare. Psihiatrii nu pot postula o „substantã a mintii“ separatã în locatie, cantitate sau calitate în afara functionãrii creierului. Biologia, psihodinamica si psihiatria socialã pot gãsi o cale comunã si un limbaj în câmpul stiintelor cognitive (Siegel, 1996).

CONSIDERATII TEORETICE

CONCEPTE DE BAZA

Psihologia cognitivã

Modelul de bazã se focalizeazã pe fluxul informatiei de la stimul la rãspuns (figura 1):

Stimulul extern (energia), filtrat în date de perceptie (informatie), foloseste memoria de lucru (ML). în care datele sunt analizate, codate în memoria de lungã duratã (MLD), regãsite în memoria de lungã duratã si returnate spre memoria de scurtã duratã (MSD). Input-ul senzorial poate sã fie codat în forme diferite fãrã sã mai treacã prin memoria de lucru. Reprezentãrile din memoria de lungã duratã sunt disponibile pentru procesele cognitive ulterioare (generalizare, deductii, comparatii). Output-ul sau actiunea pot fi rãspunsuri comportamentale verbale sau non verbale (Siegel, op. cit.).

Procesarea informatiei

Termenul de „senzatie“ se referã la stadiul initial al procesului de intrare (input). Termenul de „perceptie“ se referã la procesul care identificã si interpreteazã imaginea senzorialã initialã si determinã continutul informatiei, sau prin „perceptie“ – procesul transferãrii stimulãrii fizice în informatie psihologicã, proces mental prin care stimulii senzoriali sunt adusi constiintei. Procesul de perceptie extrage anumite trãsãturi din intrarea senzorialã. Termenul „cognitie“ se poate folosi ca referire la întregul proces mental de la intrare pânã la iesire (output). „Cognitia“ este procesul de obtinere, organizare si folosire a cunostiintelor intelectuale. Individul desfãsoarã operatii mentale si depoziteazã biti de informatii în memorie pentru regãsirea lor ulterioarã.

Reprezentãrile mentale (informatiile) produc itemi (articole) în memoria de lucru. Aceasta are o capacitate limitatã în duratã si volum (numar de unitãti de informatie pe unitatea de timp). Studiile au arãtat, de exemplu, cã 7± 2 itemi este capacitatea memoriei de lucru (Miclea, 1999). Procesul cognitiv poate grupa bitii de informatie în fragmente mai mari si poate creste capacitatea memoriei de lucru, fãcând fiecare unitate mai bogatã în informatii. Memoria de lungã duratã este conceputã sã aibã o organizare asociativã sau schematicã care influenteazã procesul de codificare si de regãsire. Regãsirea informatiilor stocate în memoria de lungã duratã este necesarã recreerii reprezentãrilor mentale. Restocarea informatiilor modificate conduce la modificarea datelor initial stocate (Siegel, op. cit.).

Reprezentãri, proces, structurã

Gândurile, ideile, imaginile si adesea emotiile sunt manifestãri ale excitatiei neuronale. Mediul acestor fenomene este un pattern (tipar) de activitate neuronalã manifestatã prin miliardele de conexiuni dendritice de retele distibuite în structurile paralele din creier. Aceste imagini senzoriale (reprezentãrile mentale) sunt tipare de excitatie neuronalã cu activitate caracteristicã a unor neuroni particulari (specifici).

Procesul cognitiv implicã transformarea imaginilor mentale în forme elaborate care contin si relatiile complexe cu alte reprezentãri. „Structura cognitivã“ este un termen care descrie o functe de complexitate înaltã, cum ar fi memoria de lucru, care pare sã fie parte importantã a sistemului de procesare a informatiei. Procesul este analog cu programele software ce actioneazã direct asupra datelor stocate. Reprezentãrile (datele) sunt manipulate-prelucrate de procesul (programul) ce functioneazã în cadrul structurii cognitive (hardware). Trebuie sã avem grijã ca aceastã conceptualizare sã nu depãseascã realul (Siegel, op. cit.).

Arhitectura cognitivã

Încercarea de a construi un model computational al functionãrii cognitive duce la dezvoltarea de structuri asemãnãtoare computerelor cu rezerva limitelor fatã de activitatea mentalã umanã. Schemele prezentate sunt modele seriale sau lineare care functioneazã prin procese secventiale si logice.

Memoria este privitã ca un sistem multiplu de stocare si cu forme distincte de procesare.

Memoria a fost împãrtitã în: proceduralã (implicitã, productivã), episodicã si semanticã. Memoria proceduralã stocheazã rãspunsurile comportamentale învãtate (pattern-uri motorii, vegetative, emotionale, deprinderi); memoria episodicã – episoadele specifice (autobiografice); memoria semanticã – reprezentãrile cunostintelor, abilitãtilor. Memoria a mai fost împãrtitã si în proceduralã si declarativã (explicitã) (figurile 2 si 3).

Modelul cu intrãri multiple este compus din douã sisteme majore interrelationate: perceptual si reflectiv (Siegel, op. cit.).

Consideratiile anatomice sugereazã cã hipocampul si structurile cu care este legat sunt implicate în codarea si regãsirea memoriei de lungã duratã declarative (explicite), iar alte structuri ce includ ganglionii bazali si amigdala sunt fundamentale pentru memoria proceduralã (implicitã).

O nouã abordare a computerelor pe baza structurii retelelor neuronale, care sunt distribuite în mod paralel si nu secvential, aratã o remarcabilã asemãnare cu functionarea mintii umane si procesarea paralelã aduce noi instrumente pentru întelegerea activitãtii mentale normale sau tulburate.

Retelele neuronale nu sunt programate, mai degrabã învatã sã recunoascã modelele de intrare puse la dispozitie prin datele ce trebuie învãtate. Procesul de învãtare foloseste perechi potrivite de seturi de intrare (exemplare) si setul corespunzãtor de la iesire. Fiecare neuron dintr-o retea are o anumitã energie de activare. O retea capabilã sã rezolve majoritatea problemelor de recunoasterea formelor are minim trei nivele (trei seturi de neuroni): de intrare (input), ascunsi (intermediari, hidden) si de iesire (output).

Figura 1. Sus: Elementele de bazã. Jos: Modelul extins al fluxului informatiei de la intrare (input), codare (encoding), la iesire (output). Procesul (de prelucrare) poate actiona la fiecare nivel.

Figura 2. Arhitectura cognitivã care contureazã o abordare computationalã a procesãrii informatiei. Se subliniazã elementele de bazã de intrare, memoria de lucru, memoria de lungã duratã, si iesirea.

Figura 3. Arhitectura cognitivã care contureazã o abordare computationalã a procesãrii informatiei. Se subliniazã elementele de bazã de intrare, memoria de lucru, memoria de lungã duratã, si iesirea.

Pentru optimizarea retelelor neuronale, esentialã este determinarea dimensiunii adecvate a nivelelor intermediare (hidden), dar si a timpului de parcurgere (rulare) (figura 4 sau 5).

Figura 4. Schema unei retele neuronale cu propagare regresivã de erori, simplã cu trei neuroni de nivel intrare (NI), doi de nivel intermediar (NH) si doi de nivel iesire (NO). Fiecare NI este conectat cu fiecare NH si fiecare NH este conectat cu fiecare NO. Aceastã retea foloseste antrenarea supervizatã, reteaua este antrenatã folosind atât datele de intrare, cât si datele (dorite) de iesire.

Timp scurt – numãr redus de nivele intermediare; timp lung – numãr mare de nivele intermediare, dar si detalii mai multe, proces de învãtare mai exact (Watson, 1999).

Functionarea creierului uman este consecinta activitãtii circuitelor neuronale specifice, care se dezvoltã în mai multe etape. Mai întâi fiecare neuron migrat în pozitia finalã îsi extinde un axon (a cãrui crestere este ghidatã de semnale biochimice din spatiul înconjurãtor) si eventual genereazã sinapse cu neuroni tintã. Proiectiile neuronale sunt precise topografic prin producerea initialã a unui numãr excesiv de prelungiri, sau colaterale care pot întîlni ariile de destinatie si în dezvoltarea ulterioarã se curãtã (atrofiazã) si se eliminã proiectiile inadecvate.

Figura 5. Distributia paralelã a intrãrilor influenteazã stãrile ulterioare ale reprezentãrilor. Pattern-urile de iesire derivã din procesãrile paralele urmãtoare.

Conexiunile urmeazã câteva principii de organizare: I – majoritatea conexiunilor sunt reciproce (fiecare regiune tinde sã primeascã impulsuri de la regiunile la care îsi trimite proiectiile axonice); II – conexiunile pot fi divergente (un neuron conduce informatia la mai multi neuroni) sau convergente (iesirile mai multor arii converg cãtre o singurã arie); III – conexiunile pot fi organizate în structuri ierarhice sau paralele, sau ambele; IV – regiunile creierului sunt specializate pentru diferite functii. Rolul unei regiuni particulare, sau al unui anume grup de neuroni în determinarea unui comportament specific sau în fiziopatologia unei tulburãri psihice nu poate fi înteleasã decât prin ansamblul conexiunilor.

Cercetãrile lui Stroop (1935) au arãtat cã unui subiect îi trebuie un timp mai mare sã denumeascã culoarea unui stimul incongruent, ca de exemplu cuvântul rosu scris cu culoarea albastrã, decât sã denumeascã culoarea unui stimul neutru, ca de exemplu un pãtrat rosu. În contrast, când subiectului i se cerea, citea cuvântul (ce desemna o culoare) mai degrabã decât sã denumeascã culoarea, timpii de rãspuns (TR) la stimuli incongruenti sau neutri fiind apropiati. Aceastã asimetrie dintre denumirea culorii si citirea numelui culorii este cunoscut ca fenomenul Stroop. Deoarece efectul Stroop este foarte robust la diferitele schimbãri de experimentare si contine elemente de atentie selectivã, de citirea cuvintelor si de denumirea culorilor, este foarte util la testarea diferitelor teorii cognitive.

La folosirea unui stimul congruent, cuvântul rosu scris cu culoarea rosie, se creeazã o diferentã între TR fatã de stimulul neutru, denumitã facilitare, iar la folosirea unui stimul incongruent diferenta între TR fatã de un stimul neutru se numeste inhibitie.

Kamlet si Egeth (1969) au constatat cã efectul Stroop se mentine si dacã se separã culoarea si cuvântul (de exemplu se prezintã cuvântul alb pe un fond colorat). Când stimulii sunt împãrtiti în acest fel stimulul necesar care produce efectul corect se numeste stimul relevant (culoarea în denumirea culorilor), în timp ce stimulii nenecesari se numesc stimuli irelevanti (cuvânt în denumirea culorilor). Separarea prezentãrii stimulilor culoare si cuvânt a fãcut posibilã modificarea intervalului dintre prezentarea cuvântului stimul si prezentarea culorii stimul. Acest interval este denumit asincronia prezentãrii stimulilor (APS) si a fost folosit în multiple studii pentru examinarea efectelor de facilitare si inhibitie (Sugg, McDonald, 1994).

Pornind de la presupunerea cã cele douã informatii (în exemplul nostru culoare si nume de culoare) sunt procesate în sisteme separate, fiecare având codul si locul sãu propriu de stocare a informatiei, validarea unui eveniment ca adevãrat necesitã o operatie de comparare sau translare (Melara, Mounts, 1993), fenomenele de facilitare sau inhibitie nu au importantã pentru sarcina propusã .

Modelul lui Virzi si Egeth (1985) contine douã sisteme diferite de procesare conectate printr-un mecanism de translatie (figura 6).

Figura 6. Model general de translatie pentru douã sisteme

Acest model nu mizeazã pe diferenta de vitezã între cele douã sisteme si oferã douã ipoteze de rezolvare a conflictului: decizie în douã etape, restimulare in etapa a doua, sau supratimp pânã pragul este atins.

Mai multe cercetãri au presupus importanta vitezei relative de procesare prin cele douã sisteme în explicarea fenomenului Stroop, cu ipotezele urmãtoare: numele culorii si culoarea sunt procesate în paralel pânã la stadiul de rãspuns, numele sunt procesate mai repede decît culorile, interferentele apar când rãspunsul bazat pe cuvânt (nume) trebuie sã învingã mai lentul rãspuns bazat pe culoare.

În 1989 Glasser si Glasser propun o variantã a modelului anterior: culoarea are acces direct la memoria semanticã, iar cuvântul la lexicon (figura 7):

Figura 7. Model de structurã cognitivã în care se remarcã accesul direct al perceptiei la memoria semanticã, iar cititul si auzitul au acces direct la lexic.

Modelele retelelor neuronale cum este cel descris de Cohen et al. (1990) si Phaf si colab. (1990) (citat de Sugg, McDonald, op.cit.) presupun unitãti de procesare a informatiei conectate prin cãi variabile ca lungime prin care informatia trece. Modelul tipic include trei straturi: un strat de intrare, un strat de iesire si un strat ascuns între cel douã. Activarea fiecãrui strat inclusiv stratul de iesire atinge valoarea finalã întru-un ciclu prin retea. Timpul de rãspuns este dat de mecanismul care mãreste numãrul de cicluri prin retea, cerut pentru atingerea rãspunsului. Se descriu douã modele: cu buclã de control înainte si înapoi (feed-forward si feed-back network). La primul model cãile de input si hiden îsi disputã un output comun. La modelul al doilea se considerã o selectie de obiect care controleazã sursa de stimuli si o selectie de atribut (indici) care controleazã vocabularul (repertoriul) rãspunsurilor. Activarea stimulilor dintr-o clasã este urmatã de o inactivare (activã) a informatiilor irelevante. Fiecare nivel este format din unul sau mai multe module care au acelasi nivel de procesare, cu conexiuni intramodulare inhibitorii si nu conexiuni în afara modulului de acelasi nivel de procesare. Primul (input) nivel – de mapare – consistã în module ce reprezintã perechi de combinatii, în cazul nostru culoare – nume de culoare. Al doilea (hidden) nivel – de indice – extrage o trãsãturã (atribut – culoare) inhibând la acest nivel informatiile irelevante. Ultimul nivel (output) preactiveazã nivelul hidden ca sã permitã rãspunsul dorit si previne un rãspuns incorect la stimulii irelevanti (Sugg, McDonald op. cit.).

METODA

Principiu

Testul propus constã în prezentarea pe un ecran a unei secvente de cuvinte (numit evenimente) ce desemneazã culorile standard (curcubeu + alb si negru) într-o ordine prestabilitã, cu un anume ritm si duratã de expunere, culoarea literelor cuvântului putând sã corespundã sau nu cu culoarea semnificatã de cuvânt. Se cere subiectului, sã apese o tastã ori de câte ori culoarea scrisului este culoarea desemnatã de cuvântul scris (*se poate utiliza în locul cuvântului scris, cuvântul spus, care sã corespundã sau nu cu o arie coloratã de pe ecran). Din totalul evenimentelor se contorizeazã numãrul de rãspunsuri corecte, si separat, rãspunsurile corecte cu evenimentele adiacente (anterior si urmãtor); se mai afisazã si timpul minim (mediu) de rãspuns.

Resurse minime

Computer cu procesor 386, *cu placã de sunet
Display color 600×480
Mouse
Software (la adresa: tranulis@campina.iiruc.ro)

Mod de lucru

Subiectului i se explicã în ce constã testul, i se prezintã o secventã în derulare si este rugat sã încerce pânã se familiarizeazã cu sarcina cerutã. Spatiul de desfãsurare trebuie sã fie linistit, fãrã elemente perturbatoare, cu un monitor vizibil (lumina din camerã redusã), subiectul trebuie sã cunoascã culorile. Prin derularea exercitiului adaptativ se stabileste si timpul minim de reactie care poate fi util la setarea altor parametrii de derulare a testului.

Varianta standard foloseste un ritm de prezentare al evenimentelor de 30/min., cu o duratã de prezentare de 80% din interval, timp de 3 minute. (Ritmul se poate regla dela 12 la 100 evenimente/min., iar durata expunerii de la 10 la 90% din durata dintre doua evenimente).

Testul începe la activarea butonului de start si se opreste automat dupã 3 minute, afisând în ferestrele desemnate rezultatele.

REZULTATE PRELIMINARII

Aplicarea testului pe un lot de subiecti normali (personalul din spital) si pe subiecti internati în spital (în special cu tulburãri din spectrul schizofreniei) a dus la concluzia cã existã modificãri semnificative de scor si numai studiile ulterioare vor putea valida sau nu acest instrument de examinare.

Bibliografie
1. Ghenea D. (1999) Tulburãri de procesare a semnelor: halucinatiile si delirul. Rev. Românã de Sãnãtate Mintalã, Nr. 12 (2), 40-43.
2. Melara R. D., Mounts J. R. W. (1993) Selectiv attention to Stroop dimensions: Effects of baseline discriminability, respons mode, and practice. Memory & Cognition, 21(5), 627-645.
3. Miclea M.(1999) Psihologie cognitivã. Modele teoretico-experimentale, ed. II-a, Polirom, Iasi, pp.189-236.
4. Siegel D.J. (1996) Contribution of the psychological sciences. Perception and cognition, in Kaplan H. I., Sadock B. J. (Eds.) – Comprehensive Textbook of Psychiatry, ed. IV, Williams & Wilkins, Baltimore, pp.277-291.
5. Stroop J. R. (1992) Studies of Interference in Serial Verbal Reaction. Journal of Experimental Psychology: General, Vol. 121, No. 1, 15-23 (acest articol este un reprint la lucrãrii originale publicatã în 1935 în Journal of Experimental Psychology, 18, 643-662).
6. Sugg M. J., McDonald J. E. (1994) Time Course of Inhibition in Color-Response and Word-Response Versions of the Stroop Task. Journal of Experimental Psychology. Human Perception and Performance, Vol. 20, No.3, 647-675.
7. Watson M.(1999) Aplicatii JAVA inteligente pentru Internet si intraneturi, All Educational, Bucuresti.
***