Riassunto analitico
Negli ultimi cinquant'anni diversi studi hanno mostrato come i cambiamenti nella risposta pupillare rappresentino un importante indice del carico cognitivo, dimostrando che la dilatazione pupillare (DP) è maggiore all'aumentare della difficoltà del compito. A tal proposito, la misurazione della DP è stata utilizzata per rilevare differenze nel carico cognitivo durante l’esecuzione di compiti che generano conflitto (ad es. Stroop, Flanker e compito Simon). Nello specifico, è stato dimostrato che, utilizzando un paradigma di tipo Simon, la DP è maggiore quando sorge il conflitto, quindi essa è stata considerata un marker correlato all'elaborazione del conflitto.
Il compito Simon misura l'attenzione esecutiva sulla base del conflitto tra la dimensione irrilevante di uno stimolo e la risposta richiesta: emergono risposte più veloci ed accurate quando le posizioni dello stimolo e del tasto di risposta sono tra loro corrispondenti, rispetto a quando non lo sono, nonostante la posizione dello stimolo sia irrilevante per il compito. L'effetto Simon è molto robusto, anche se numerosi studi hanno rivelato che il mapping stimolo-risposta praticato in un compito di compatibilità spaziale eseguito precedentemente modula l'effetto Simon (effetti di pratica). Inoltre, l'ampiezza dell'effetto Simon dipende dalla sequenza di presentazione delle prove (effetti sequenziali): l'effetto è maggiore se preceduto da una prova corrispondente ed è minore (o assente) dopo una prova non corrispondente. Ad oggi, resta ancora da chiarire se questi effetti dipendano da un unico o da differenti meccanismi di controllo responsabili della risoluzione del conflitto.
Sulla base di queste evidenze, attraverso l’analisi dei tempi di reazione (TR) e della risposta pupillare, gli studi presentati in questa tesi si prefiggono di chiarire gli aspetti inerenti i meccanismi sottostanti al controllo cognitivo durante la risoluzione del conflitto. In particolare, viene investigato se la risposta pupillare rappresenta un efficace indice psicofisiologico dei differenti effetti di cui sopra, relativi al più generale effetto Simon, e se è in grado di riflettere il conflitto anche con stimoli implicanti diverse modalità sensoriali.
Il primo studio ha lo scopo di indagare come la risposta pupillare viene modulata dagli effetti sequenziali e di pratica. A tal proposito, è stato condotto un esperimento in cui la DP e i TR sono stati registrati mentre i partecipanti eseguivano un compito Simon prima e dopo aver eseguito un compito di compatibilità spaziale con un mapping stimolo-risposta incompatibile. I risultati confermano un aumento nella DP correlato al conflitto nel compito Simon prima della pratica, mentre dopo la pratica l'effetto Simon era assente sia nei TR che nella DP. In entrambe le sessioni, le analisi sequenziali hanno rivelato che la DP riflette il pattern di adattamento al conflitto osservato nei TR supportando l'esistenza di due diversi meccanismi sottostanti alla selezione della risposta.
Il secondo studio indaga il ruolo di diverse modalità di presentazione degli stimoli (visiva vs. uditiva) sul carico cognitivo di un compito Simon analizzando la DP e i TR. A questo scopo, sono stati condotti due esperimenti che variavano solo per il tipo di stimolo utilizzato (visivo nel primo e uditivo nel secondo). I risultati confermano il ruolo della DP come indicatore dell'elaborazione del conflitto cognitivo nella modalità visiva e dimostrano tale ruolo anche nella modalità uditiva. Le analisi sequenziali sulla DP invece dimostrano una differenza tra le due modalità, suggerendo un diverso coinvolgimento cognitivo nei due compiti.
Concludendo, questi risultati permettono di far luce sui meccanismi sottostanti all'elaborazione del conflitto cognitivo e, oltre a confermare l’efficacia della DP nell’indicizzare l'elaborazione del conflitto tra stimoli visivi, dimostrano come essa sia un valido indice del conflitto anche tra stimoli uditivi.
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Abstract
In the last 50 years several studies have showed how the usefulness of measuring pupillary changes to index mental effort, showing that the pupil dilation (PD) is larger when the difficult of the task increase. Thus, the measurement of PD has been used to detect differences in cognitive load during conflict tasks (like the Stroop, the Flanker and the Simon task). Specifically, it has been demonstrated that, by using a Simon task paradigm, the PD is larger when the conflict arises, thus it has been considered as a marker of conflict-related processing.
The Simon task is thought to measure executive attention on the basis of a conflict between the irrelevant stimulus dimension and the required response: faster and more accurate responses are found when the stimulus and response location spatially correspond as compared to when they do not, despite the task-irrelevance of stimulus location. Interestingly, the Simon effect is thought to be very robust. However, numerous studies revealed that the stimulus-response mapping experienced in a spatial compatibility task, that is performed earlier (practice effects), modulates the Simon effect. In addition, the magnitude of the Simon effect is dependent on correspondence sequence (sequential effects), with the effect being larger after a corresponding trial and smaller (or absent) after a noncorresponding trial. Recently, there has been debate in the literature regarding whether these effects may rely on the same or different control mechanisms responsible for conflict resolution.
Based on these evidences, the studies presented in this dissertation aimed at investigate the mechanisms underlying cognitive control during conflict resolution by means of reaction time (RT) and pupillary response. Particularly, studies have investigated whether the pupillary response could be considered as an efficient psychophysiological index of the effects described above, and whether it could reflect the cognitive conflict across different sensory modalities.
The first study aimed at investigating how pupillary response is modulated by sequential and practice effects. To this end, an experiment was conducted in which PD and RTs were recorded while participants performed a Simon task before and after performing a spatial compatibility task with an incompatible stimulus-response mapping. Results confirmed a conflict-related increase in PD in the Simon task before the practice, while after the practice the Simon effect was absent in both RTs and PD. In both sessions, sequential analyses revealed that PD mirrored the conflict-adaptation pattern observed in RTs supporting the existence of two different mechanisms underlying the response selection.
The second study aimed at investigate the role of different stimuli modalities (visual vs. auditory) on the cognitive load of a Simon task by analyzing PD and RTs. To this end, two experiments were conducted. The only difference between them was the type of the stimulus that was used (visual in the first and auditory in the second). Results confirmed the role of PD as an index of cognitive conflict in the visual modality, and showed the same role also in the auditory modality. Sequential analysis on PD showed a difference between the two modalities suggesting a different cognitive involvement in the two tasks.
In conclusion, these results shed light on the mechanisms underlying the cognitive conflict processing and, besides confirming the importance of the PD as a marker of the cognitive conflict processing in the visual modality, they showed how the PD can be an useful index also to investigate the conflict in the auditory modality.
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