Nel capitolo precedente è stato sottolineato come l'attenzione spaziale sia invocata in contesti fra loro piuttosto diversi: l'integrazione degli attributi e la programmazione dei movimenti saccadici implicano la selezione di uno stimolo e l'inibizione degli altri, mentre nel paradigma di Posner l'attenzione ha il compito di eccitare l'area dove ci si aspetta venga a cadere lo stimolo bersaglio. Il filtro a cono, invocato per spiegare la curva a V delle prestazione dei soggetti nel paradigma di Posner, è utile più per la sua capacità di eccitare l'area intono al suggerimento che per inibire altre aree. Nel processo di integrazione degli attributi, viceversa, è necessaria una selezione molto marcata dello stimolo dai distrattori, mentre la componente eccitatoria, sebbene utile, è molto meno necessaria. Il meccanismo di identificazione implica dunque un filtro a ciambella, capace di inibire tutto il campo visivo tranne l'area corrispondente allo stimolo selezionato.

Ma vi sono altri vincoli di cui va tenuto conto. Nel paragrafo dedicato al calcolo del vettore motorio dei saccadici si è sostenuto che, per poter programmare in maniera corretta il movimento, è necessario cancellare dalla mappa motoria del collicolo superiore tutti gli stimoli distrattori.

Essendo la selezione ottenuta attraverso un meccanismo competitivo vi è certamente il rischio di selezionare lo stimolo sbagliato; vi sono due tipi di errore che è importante evitare.

1. Un primo problema sorge nel momento in cui vi è la possibilità che a vincere la competizione sia uno stimolo localizzato nell'emicampo visivo controlaterale rispetto al target; un movimento oculare effettuato in direzione contraria a quello corretto sarebbe dannosa per almeno due motivi: innanzitutto allontanerebbe ulteriormente il target dalla fovea, rendendolo ancora meno saliente; inoltre, anche qualora il sistema riuscisse a calcolare il corretto movimento di correzione, pagherebbe un costo piuttosto alto in termini cronometrici: le proprietà inerziali dell'occhio rendono in qualche modo più complicati i movimenti di inversione di direzione (Becker, 1989); la possibilità di conoscere subito l'emicampo saliente permette inoltre al meccanismo di iniziare da subito il movimento oculare verso la posizione stimata e di correggerlo lungo la via.

2. Un secondo problema emerge nel caso che un distrattore sia molto più saliente degli altri (magari per il fatto di cadere nell'attuale zona di foveazione); la presenza di questo stimolo rischierebbe di bloccare il sistema.

Tre tipi di filtri

Basandoci sulle considerazioni qui sopra esposte assumeremo che il processo di selezione spaziale operi attraverso l'utilizzo di tre tipi di filtri: filtro a cono, filtro a ciambella e filtro per emicampi. Ipotizzeremo inoltre che il filtro a cono ed il filtro per emicampi abbiano un decorso tale da inibire, dopo un determinato lasso di tempo, le aree spaziali eccitate.

1. Il filtro a cono (o filtro a gradiente) ha il compito di eccitare l'area circostante uno stimolo (selezionato in base allo stesso meccanismo competitivo del filtro a ciambella). Questo filtro è il mezzo attraverso cui si ottiene l'attenzione spaziale focalizzata ed è utile anche nella programmazione dei movimenti saccadici.

2. Il filtro a ciambella ha il compito di inibire la rappresentazione di tutti gli stimoli presenti nel campo visivo tranne uno (scelto in seguito ad una competizione basata sul livello di salienza degli stimoli stessi). Questo filtro è necessario nei compiti di integrazione degli attributi fisici ed utile nella programmazione dei movimenti oculari.

3. Il filtro per emicampi ha il compito di inibire l'emicampo controlaterale ed eccitare l'emicampo ipsilaterale allo stimolo selezionato. Questo filtro serve soprattutto al meccanismo di programmazione dei movimenti saccadici ma si rivela utile anche nell'integrazione degli attributi (attraverso l'inibizione dell'emicampo controlaterale) e nell'attenzione spaziale focalizzata (attraverso l'eccitamento dell'emicampo ipsilaterale).

Figura 1: i tre tipi di filtri (figure 4a-c) e l'inibizione di ritorno centrata sull'oggetto (figura 4d)

Rapporto fra i tre tipi di filtri

Figura 2: sovrapponibilità dei filtri

Ipotizzando la presenza contemporanea di tre tipi di filtro si assume implicitamente che questi possano essere sovrapposti. E' dunque opportuno rendere questa assunzione esplicita:

il filtro a cono, il filtro a ciambella ed il filtro per emicampi possono essere sovrapposti; il risultato della sovrapposizione è dato dalla somma algebrica dell'effetto di ogni filtro.

Affinché la selezione spaziale sia efficace è necessario che i tre filtri siano spazialmente coordinati. Ciò si ottiene attraverso il vincolo che tutti e tre i filtri si applichino alla stessa area, selezionata attraverso un solo meccanismo.

L'inibizione di ritorno

L'inibizione di ritorno è il meccanismo necessario affiché uno stimolo (od un ristretto numero di stimoli) monopolizzi l'attenzione selettiva. E' possibile ottenere l'effetto desiderato invertendo il filtro a ciambella: se il filtro a ciambella inibisce l'intero emicampo ipsilaterale tranne l'area occupata dallo stimolo l'inibizione di ritorno dovrebbe interessare proprio l'area prima risparmiata. E' dunque legittimo ritenere che l'effetto di inibizione di ritorno sia ottenuto non tanto invocando un diverso tipo di filtro ma attraverso un meccanismo di abituazione dell'area selezionata. Nell'appendice A, alla fine di questo capitolo, si cercherà di dimostrare l'esistenza dell'inibizione di ritorno.

Vi è la possibilità logica che l'inibizione di ritorno possa interessare non solo l'area selezionata, ma anche l'intero emicampo. Non è semplice stabilire l'utilità di questo meccanismo, vista la presenza dell'inibizione "centrata sull'oggetto".

Lo spostamento del focus nell'ipotesi dei filtri

Secondo il modello proposto da Posner lo spostamento del focus avviene attraverso le tre operazioni di sganciamento, spostamento ed agganciamento. Secondo il modello dei filtri multipli lo spostamento del focus avviene in maniera discreta attraverso l'applicazione sovrapposta dei filtri.

Si ritiene che il filtro per emicampi sia il primo ad essere applicato, in quanto una corretta selezione dell'emicampo esclude la possibilità che, nella competizione fra gli stimoli, possa vincere uno stimolo distrattore posto controlateralmente lo stimolo bersaglio. Una volta selezionato l'emicampo avviene la competizione fra gli stimoli rimanenti: nell'intorno dello stimolo selezionato viene applicato il filtro a cono, mentre nello spazio circostante viene applicato il filtro a ciambella; quest'ultimo filtro viene presumibilmente applicato solo qualora nello spazio vi siano più stimoli, mentre in caso di assenza di distrattori l'inibizione non avviene. Una volta selezionata un'area il meccanismo che ha invocato l'attenzione spaziale può operare correttamente nei confronti dello stimolo selezionato, che rimarrà tale per un determinato lasso di tempo. Per evitare il blocco del sistema lo stimolo verrà successivamente inibito e l'operazione potrà ricominciare selezionando un nuovo stimolo. L'algoritmo di spostamento del focus sarà dunque il seguente:

• selezione dell'emicampo;
• nell'emicampo selezionato, competizione fra stimoli presenti;
• applicazione del filtro a cono sullo stimolo selezionato;
• in presenza di stimoli distrattori, nei compiti che implicano la localizzazione, applicazione del filtro a ciambella intorno allo stimolo selezionato;
• uso dell'area selezionata (in compiti di detezione, identificazione, programmazione motoria);
• inibizione dell'area (e dell'emicampo) selezionati.