La memoria di lavoro ha la capacità di mantenere presenti ed attive informazioni provenienti dall'esterno o dalla MLT per il tempo necessario a compiere determinate operazioni complesse in tappe successive ( come articolare un discorso, impostare e risolvere mentalmente compiti aritmetici, organizzare un programma operativo, etc...). Essa,può quindi essere definita come un sistema cognitivo che permette agli individui di capire e rappresentarsi mentalmente l'ambiente circostante, di mantenere informazioni sulle proprie esperienze, di acquisire nuove conoscenze, di risolvere nuovi problemi, di formulare e stabilire relazioni per il raggiungimento di obiettivi specifici (Baddeley e Logie, 1999).

I modelli teorici

Negli anni,diversi modelli hanno cercato di indagare la struttura della memoria di lavoro. Il primo modello, elaborato nel 1978 da Atkinson e Shiffrin, di impronta cognitivista, prevedeva che la memorizzazione dei dati avvenisse mediante processi di elaborazione di tipo seriale.

In alternativa a questo modello, nel 1974 Alan Baddeley e Graham Hitch proposero un modello tripartito di memoria di lavoro (MDL), come tentativo di descrivere con più accuratezza le dinamiche della memoria a breve termine (MBT). Il modello originale di Baddeley e Hitch era composto da 3 componenti principali: l'esecutivo centrale, che è un sistema di supervisione e controllo del flusso di informazioni verso i sistemi gerarchicamente sottoposti, il loop (o anello) fonologico e il taccuino visuo-spaziale: entrambi sono magazzini a breve termine dedicati alla ritenzione dell'informazione, rispettivamente verbale e visuo-spaziale.

Il modello di Cornoldi e Vecchi (2003)

Un modello di memoria di lavoro che approfondisce alcuni concetti elaborati nel modello di Baddeley, è stato proposto recentemente da Cornoldi e Vecchi (2003). Si tratta di un modello a forma di cono che presenta due dimensioni: una verticale ed una orizzontale.

Lungo il continuum verticale si possono raggruppare le abilità più automatizzate in cui il coinvolgimento della memoria di lavoro è basso e i processi più centrali che richiedono un controllo più elevato: crescendo il livello di controllo aumenta la richiesta di risorse cognitive della mente quindi, più alto è il grado di controllo richiesto da un’attività, più lo svolgimento di questa è incompatibile con lo svolgimento simultaneo di un’altra attività centrale. Un’ulteriore aspetto spiegato dal continuum verticale è l’ancoraggio dei processi della memoria di lavoro alla natura specifica dell’informazione elaborata. Quindi, le attività più semplici (di base) sono strettamente ancorate a un determinato tipo d’informazione (ad esempio, percezione e ricordo immediato di colori), mentre un’attività a livello intermedio mantiene un ancoraggio più debole, e, infine, un’attività molto centrale si stacca quasi completamente dalla natura dell’informazione elaborata. La seconda caratteristica di questo modello è la presenza di un piano orizzontale, che riguarda il contenuto di diverse tipologie d’informazione e la minore o maggiore distanza esistente tra queste. Quindi, il materiale linguistico e quello visuo-spaziale si possono posizionare su due punti opposti di questo piano, mentre materiale visivo e spaziale, pur occupando punti separati, possono avere maggior contiguità. Grazie a questa caratteristica è possibile giustificare in maniera più completa la distinzione tra materiale spaziale e materiale visivo, e la differenza tra questa distinzione e la distanza nel loro insieme dalle componenti verbali (Pazzaglia e Cornoldi, 1999).

La memoria di lavoro visuo-spaziale (MLVS)

In questi ultimi due modelli (Baddeley e Hitch, 1974; Cornoldi e Vecchi, 2003), la memoria di lavoro visuo-spaziale (MLVS), facente parte della memoria di lavoro (ML) è a sua volta distinta in sotto-componenti.

La prima fondamentale distinzione è tra la componente visiva e quella spaziale: la prima si occupa di immagazzinare temporaneamente le informazioni visive come i colori, le forme, l'orientamento degli oggetti mentre la seconda mantiene temporaneamente il ricordo dei movimenti e delle loro sequenze (Logie. 1995).

Una seconda distinzione è stata fatta tra il formato statico e quello dinamico: il primo si riferisce a informazioni visive e spaziali presentate contemporaneamente, in assenza di movimento mentre il secondo fa riferimento a stimoli visuo-spaziali presentati in successione temporale (Pickering et al.,2001; Pickering, Gathercole e Peaker, 1998). Durante la presentazione di compiti visuo-spaziali interverrebbero modalità di codifica differenti: la codifica intrinseca e la codifica estrinseca.

La prima ha lo scopo di stabilire delle relazioni fra gli item e l'insieme degli stimoli: all'interno di essa è possibile distinguere tra relazioni basate su percorsi e quelle basate su configurazioni. Nelle prime vengono stabiliti dei rapporti spaziali ordinati e sequenziali tra gli stimoli presentati in successione temporale; nelle seconde invece viene creata una immagine visiva globale di più elementi.

La codifica estrinseca si occupa dell'ancoraggio degli stimoli a una configurazione esterna.

La MLVS nel bambino

La memoria di lavoro visuo-spaziale è usata in una complessa varietà di azioni umane : per l'orientamento, per il movimento nello spazio, per la comunicazione non verbale (Doherty- Sneddon, Bonner e bruce, 2001), nella costruzione di immagini mentali, nel disegno (Morra, 2005), nell'acquisizione delle conoscenze semantiche sulle proprietà degli oggetti, nell'elaborazione delle coordinate visive spaziali, nella comunicazione non verbale (Doherty- Sneddon, Bonner e bruce, 2001), nell'apprendimento geografico (Bosco e Coluccia, 2004) e nella comprensione dei testi.

La memoria di lavoro visuo-spaziale ha un incremento sostanziale tra i 14 e i 20 anni.

Nei bambini, le difficoltà di MLVS, magari prima sottostimate, possono diventare importanti con l'ingresso a scuola: infatti la maggior parte delle materie scolastiche prevede l'uso della MLVS.

Le difficoltà riscontrabili in ambito scolastico e, più in generale, in quello degli apprendimenti sono:

• difficoltà in matematica, soprattutto nel problem solving e in compiti geometrici ( ricordare figure geometriche e manipolarle mentalmente);
• difficoltà nelle scienze, dovute all'incapacità di mantenere in memoria le relazioni causali e/o temporali che possono essere impiegate nella spiegazione di eventi fisici e scientifici;
• difficoltà molto evidenti nel disegno spontaneo o su copia: disegnare prevede il recupero dalla memoria degli elementi da riprodurre e il mantenimento delle relazioni spaziali tra tali elementi;
• difficoltà nella comprensione dei testi, soprattutto in quelli che descrivono delle configurazioni spaziali;
• difficoltà nella geografia (per es. ricordare la posizione di un fiume in una piantina) ma soprattutto nell'orientamento nello spazio: nel ricordare un percorso e nell'orientamento in un ambiente consultando una mappa.

Risulta evidente come una compromissione delle componenti della MLVS produca marcate difficoltà nel bambino, non circoscritte all'ambito scolastico.

Un' importante evidenza, mostrata da uno studio comportamentale, ha dimostrato che la ricodifica verbale dell’informazione visuo-spaziale inizia a svilupparsi intorno ai 7\8 anni e continua durante l’adolescenza; lo sviluppo della memoria di lavoro visuo-spaziale nei bambini è significativamente correlato con l’utilizzo di strategie di codifica fonologica.

Aree cerebrali coinvolte nella memoria di lavoro

Negli ultimi anni, si è cercato di indagare con più precisione quali siano le aree cerebrali coinvolte nel mantenimento attivo delle informazioni nella memoria di lavoro: il ruolo della corteccia prefrontale è innegabile (Fletcher e Henson, 2001) ma anche altre aree sono state ritenute rilevanti in questo processo. Per esempio, il mantenimento attivo di un'informazione riguardante un oggetto sembra essere controllato dalla corteccia prefrontale ventro-laterale mentre il processamento dell'informazione spaziale dalla corteccia prefrontale dorso-laterale ( Wilson, Scalaidhe, Goldman-Rakic, 1993). Sembra inoltre che oltre alla corteccia prefrontale dorso-laterale, anche quella parietale posteriore giochi un rilevante ruolo nella memoria di lavoro spaziale (Jonides et al.,1993; nelson et al., 2000; Walter et al., 2003).

Alcuni studi (Miotto, Bullock, Polkey, Morris, 1996; Owen, Downes, Saahakian, Polkey, Robbin, 1990) oltre a confermare il coinvolgimento delle due cortecce prefrontali nella memoria di lavoro visuo-spaziale, hanno anche attribuito un ruolo al lobo temporale mediale, in particolare all'ippocampo: questo sarebbe coinvolto nel trasferimento delle informazioni dalla memoria di lavoro a quella a lungo termine. I pazienti con una lesione nel lobo temporale mediale destro mostrano un danneggiamento dei compiti di ricerca spaziale, che sembra il risultato della lesione alla regione ippocampale destra. (Abrahams et al.,1999). E' stato dimostrato che in particolare le cortecce destre prefrontale dorso-laterale e quella parietale posteriore sono coinvolte nel mantenimento dell'informazione spaziale nella memoria per un breve periodo di tempo mentre sono coinvolti entrambi gli emisferi nel mantenimento dell'informazione spaziale nella memoria di lavoro un periodo di tempo più lungo.