Le Funzioni Esecutive: definizione

Le funzioni esecutive (FE) sono difficili da definire in quanto le competenze che compongono questa funzione non sempre si possono sovrapporre tra loro. In termini generali si riferiscono al controllo volontario della mente che può essere richiesto per affrontare in modo efficace ogni tipo di situazione soprattutto durante abilità come la pianificazione, la memoria di lavoro, la fluenza verbale, la rappresentazione mentale di un obiettivo, il mantenimento dello sforzo, l'uso di strategie e l'inibizione di risposte inappropriate . Le FE ci permettono di gestire in modo organizzato tutte le altre funzioni cognitive. Esse servono tutte le volte che bisogna svolgere un compito nuovo quindi quando non conviene agire d'impulso o quando il problema non si può risolvere con una risposta automatica e routinaria. In altre parole, una risposta che è automatica non è una manifestazione delle FE. [16] [20] [24]

Le FE fanno parte di un unico sistema a componenti multiple che non si manifestano mai isolatamente, ma sono strettamente legate tra loro. Le tre funzioni cognitive di base sono:

• shifting: indica la flessibilità cognitiva e la capacità di avviare un compito diverso da quello che si sta svolgendo, permette il passaggio da un'operazione mentale a un'altra controllando l'interferenza reciproca tra le due operazioni. Essa è fondamentale perché consente di modificare il nostro pensiero e le nostre azioni in relazione ai cambiamenti e alle differenti caratteristiche dell'ambiente ;
• inhibition: con questo termine ci si riferisce all'abilità di controllare risposte automatiche che interferiscono nel raggiungimento di uno scopo. Senza l'inibizione si sarebbe in balia sia degli stimoli ambientali esterni che dei bisogni interni,non si riuscirebbe ad inibire le distrazioni irrilevanti per il compito;
• updating: indica la capacità di riaggiornamento di materiale in memoria di lavoro per la risoluzione di un problema. La memoria di lavoro può essere definita come l'abilità di mantenere, aggiornare ed elaborare le informazioni a mente nel tempo utile alla risoluzione di un compito. E' fondamentale sia per l'esecuzione di attività complesse sia per svolgere attività più semplici che fanno parte della vita quotidiana. [24] [38]

Dunque un deficit delle FE implicherebbe:

• incapacità di inibizione di risposte automatiche e inadeguate o non pertinenti al compito;
• difficoltà a pianificare adeguatamente i compiti e a mantenere il programma motorio, inibendo le interferenze;
• deficit della memoria di lavoro che si ripercuote sull'attenzione. [48]

Modelli teorici alla base delle funzioni esecutive e dell'attenzione

Sistema attentivo supervisore ( SAS )

Sin nei primi studi attuati all'inizio del Novecento sono state elencate le funzioni deficitarie in caso di lesione a livello frontale: l'incapacità di comportarsi in base all'esperienza, difficoltà nel riconoscimento di oggetti noti, mancanza di iniziativa, incoerenza comportamentale, apatia. Inoltre nel 1976 da Luria è stata teorizzata l'esistenza di un sistema esecutivo di controllo e si è capito che le funzioni esecutive nascono dall'individuazione delle funzioni frontali. Tali osservazioni rimangono valide anche ai nostri giorni, semplicemente sono state ampliate le aree cerebrali coinvolte. Il termine funzioni frontali verrà sostituito successivamente con quello di funzioni esecutive. Baddeley(1986) definisce il suo modello " sistema esecutivo centrale", Shallice (1988) " sistema attentivo supervisore", Moscovitch e Umiltà (1990) " elaboratore o processore centrale ". Tutti questi studiosi comunque si riferiscono alla stessa cosa cioè a processi psicologici necessari per mettere in atto comportamenti adattivi e orientati verso obiettivi futuri. [9]

Il Sistema Attentivo Supervisore (SAS) ha molte funzioni come: fornire energia e controllo dei processi in fase di apprendimento; favorire il coordinamento tra moduli semplici per permettere apprendimenti complessi; agevolare l'autoregolazione; supervisionare la selezione degli schemi da attuare per raggiungere un determinato scopo; controllare il comportamento in funzione del contesto tenendo conto anche delle emozioni del soggetto ed evitando meccanismi disadattivi conseguenti. Il sistema emotivo è quindi essenziale per l'attivazione del SAS, anche nei confronti di sistemi automatizzati. Di conseguenza si raggiunge l'equilibrio nell'autoregolazione quando il sistema cognitivo riesce a controllare e a perseguire lo scopo del momento, nonostante le emozioni che coinvolgono il soggetto o al contrario, avvisa in caso di allerta portando ad un conseguente stato di maggiore attenzione. Se le emozioni non vengono controllate il SAS potrebbe agire in maniera incontrollata e creare anche blocchi comportamentali. [38]

Il SAS è fondamentale in situazioni di novità, quando l'uso di schemi abituali non basta per risolvere il problema. Le situazioni ordinarie, invece, saranno risolte tramite l'attivazione diretta di schemi comportamentali usuali, che non richiedono interventi attentivi centrali. L'intervento del SAS è richiesto anche quando si cerca di migliorare uno schema, cosa che si riesce ad ottenere solo utilizzando provvisoriamente il sistema esecutivo per poi tornare a quello automatico. [7]

Nell' ambito delle FE è poi importante nominare le "protofunzioni esecutive" (Benso,2010) per quanto riguarda la maturazione delle FE: con questo termine s'intendono i primi processi che preparano allo sviluppo delle funzioni esecutive definitive. Tra queste "protofunzioni" troviamo la capacità di disancoraggio, spostamento e riancoraggio dell'attenzione, la capacità di avviare un'azione in seguito ad uno stimolo che successivamente maturerà come vera e propria FE nel momento in cui il soggetto intraprenderà un'azione spinto da una motivazione interna. L'avvio è il prerequisito necessario per lo shifting quindi della flessibilità. Infine le "protofunzioni" preludono alla capacità di allertarsi appropriatamente con stimoli condizionati che permette, dopo la generalizzazione, l'adattamento ai vari ambienti. Ciò sviluppa la capacità di astrazione, elemento fondamentale dei sistemi intellettivi. [38]

Sistemi gerarchici modulari di Moscovitch-Umiltà

Secondo Moscovitch e Umiltà il concetto di automaticità non si contrappone totalmente al termine controllo. Vi sono dei sistemi semplici in cui l'automatismo si esprime quasi totalemente come nel caso dei riflessi mentre in altri più complessi vengono richieste ripetizioni costanti per mantenere un certo grado di automatismo come per esempio suonare uno strumento musicale.

Gli autori quindi ipotizzano tre tipi di moduli con automatismo decrescente:

moduli di primo tipo: moduli innati e poco influenzabili dall'apprendimento (schemi motori, riflessi, ricezione di configurazioni semplici, frequenze visive e uditive);

moduli di secondo tipo: moduli che derivano dall'accorpamento di altri moduli più semplici. Tale processo si sviluppa inconsapevolmente, utilizzando risorse attentive implicite e specifiche dedicate al modulo da un processore centrale che una volta automatizzato usufruirà di queste stesse risorse per le applicazioni autonome routinarie (si affermano così le abilità linguistiche e di riconoscimento degli oggetti);

moduli di terzo livello: al livello più alto di complessità si collocano apprendimenti motori complessi che sono il frutto di un assemblamento di moduli di secondo tipo che coinvolge e lascia attivo il processore centrale anche in seguito. Tali apprendimenti si svolgono, al contrario dei moduli di secondo livello, in una fase esplicita e consapevole dell'individuo. [38]

Il Modello del "continuum"

Il modello del continuum di Benso (2004) spiega l'interazione tra emozioni e sistema cognitivo:

Le frecce tratteggiate indicano l'interazione tra il processore centrale e i moduli, che si rinforzano reciprocamente in modo implicito. Nel momento in cui il sistema emotivo interferisce con questo circuito si determineranno variazioni eseguite dai tasti di controllo T1 e T2, a livello questa volta esplicito: quando T1 è alzato è come se "spegnesse" il processore centrale e il modulo lavorasse in maniera automatica mentre a T1 abbassato i sistemi centrali e il modulo sono esplicitamente collegati. Questo accade a causa dell'aumento dell'impegno cognitivo oppure di una spinta emotiva che allerta il sistema di controllo. Nel caso in cui questa spinta emotiva fosse troppo forte potrebbe generare uno "spegnimento" anomalo del sistema di controllo creando conseguenze inadeguate alla risoluzione del compito. L'U2 rappresenta l'uscita incosciente di questo circuito che può avere effetti sul successivo comportamento. A questo punto entra in gioco T2: a T2 abbassato avviene il collegamento tra U2 e sistema centrale in situazione di normalità mentre a T2 alzato si interrompe la comunicazione tra sistema centrale e U2. Questa situazione si può verificare per tre motivi: nel caso in cui l'output (quindi U2) sia danneggiato mentre è ben formato il processore centrale, nel caso in cui il processore centrale sia deteriorato e l'output invece è nella norma oppure quando vi sono altri output che concorrono con lo scopo che si vuole raggiungere, indebolendo il SAS e rendendogli difficile l'organizzazione del materiale interferente in uscita. [7]

L'attenzione

"L'attenzione è un processo di filtro e selezione delle numerose informazioni che "bombardano" i sistemi sensoriali. E' altresì un sistema che deve fornire risorse che sono limitate per svolgere compiti che richiedono concentrazione, vigilanza, allerta." (Benso, 2008) [10]
Esistono vari tipi di attenzione e alcuni fattori importanti legati ad essa:

• Attenzione selettiva: è il processo che seleziona gli stimoli esterni (sensoriali, soprattutto visivi e uditivi) che entrano nella nostra coscienza, discriminando gli stimoli che potranno accedere al cosiddetto "focus attentivo" e quelli che ne rimarranno esclusi. Una volta entrati nel focus attentivo gli stimoli vengono ulteriormente elaborati per essere portati a livello della coscienza. Tutto ciò che non accede al fuoco attentivo cosciente in realtà non rimane all'esterno del nostro sistema cognitivo, vi entra ma viene approfondito poco, rimanendo in una posizione periferica. I fattori che permettono una buona attenzione selettiva sono: efficaci processi di memoria,buona vigilanza. Le informazioni che accedono più facilmente al sistema attentivo sono quelle rilevanti, motivanti e nuove.
• Attenzione focale: è il processo che permette di concentrare l'attenzione su di una ristretta cerchia di stimolazioni, garantendo un'elaborazione di tali informazioni più dettagliata. Il contenuto dell'attenzione focale è l'insieme delle informazioni selezionate in una determinata situazione. Essa è strettamente collegata all'attenzione selettiva in quanto la selettività dell'attenzione permette un restringimento del campo d'analisi a pochi elementi e quindi aumenta il grado di risorse da investire. Molto spesso le informazioni inizialmente escluse dall'attenzione perché considerate irrilevanti in quel dato momento, hanno successivamente accesso alla coscienza: questo significa che si è verificato il fenomeno chiamato "distrazione". La distrazione dipende dalla salienza dello stimolo e dalle condizioni del soggetto ( se l'attenzione viene impiegata per lungo tempo è più facile distrarsi).
• Attenzione sostenuta o mantenuta: è il processo che permette di mantenere l'attenzione per un tempo prolungato. Si parla di compiti semplici che richiedono buona vigilanza ma basta poca concentrazione per svolgerli. I tempi nei quali il soggetto riesce a svolgere un'attività senza affaticarsi a livello cognitivo aumentano con l'età e dipendono dalle informazioni presentate. La performance attentiva infatti dipende da: salienza, tipo di compito e situazione interattiva.
• Attenzione divisa: è il processo che permette di distribuire "su più fronti" contemporaneamente il carico attentivo nel caso di compiti difficoltosi che presentano stimoli che interferiscono con l'attività principale: non appena il numero di richieste di elaborazione di informazioni aumenta, la qualità dei compiti effettuati diminuisce e può migliorare solo se questi diventano automatici. Automatizzare i processi significa impegnare meno risorse cognitive che vengono utilizzate invece per altri compiti contemporaneamente. L'attenzione divisa cala vistosamente quando i due stimoli che entrano nel campo attentivo provengono dalla stessa fonte sensoriale quindi bisogna inibire tutte le interferenze per riuscire ad affrontare il problema.
• Shift (spostamento rapido) di attenzione: è il processo che permette di spostare velocemente il fuoco attentivo da un compito a un altro, entrambi presenti nell'ambiente circostante dell'individuo. Lo spostamento del fuoco attentivo si articola in tre momenti: disancoraggio del fuoco attentivo dalla prima informazione selezionata; spostamento del fuoco verso la seconda (nuova) informazione; ancoraggio del focus attentivo alla seconda informazione. I movimenti oculari non sono indicativi della posizione effettiva dell'attenzione, infatti essa è spesso diretta verso uno stimolo che non si sta guardando direttamente, ma verso cui in realtà si dirige l'attenzione. Chi non riesce a disancorarsi da un certo stimolo per dirigere la propria attenzione in modo flessibile verso una nuova fonte d'informazione diventa perseverante e non modifica il proprio comportamento in funzione della nuova situazione.
• Attenzione e memoria: la memoria è costituita da: una memoria sensoriale che si suddivide a sua volta in ecoica ed iconica a seconda del tipo di informazione che va memorizzata (rispettivamente uditiva e visiva), una memoria a breve termine o memoria di lavoro e vari tipi di memoria a lungo termine.

Secondo Baddeley (1992) la memoria di lavoro è costituita da: un loop fonologico-articolatorio che aiuta a ripetere mentalmente gli stimoli verbali ed è costituito anche da un magazzino fonologico a breve termine dove vengono depositati gli stimoli verbali per pochi minuti e un taccuino visuo-spaziale.

I magazzini di memoria a lungo termine sono relativi alla memoria semantica, in cui sono raccolte tutte le informazioni apprese dall'esperienza e dallo studio; alla memoria episodica, in cui si ritrovano le informazioni che riguardano gli eventi accaduti, ma che non hanno coinvolto il soggetto in prima persona; alla memoria autobiografica, in cui sono conservate le informazioni che riguardano la vita passata del soggetto.
Il ruolo che gioca l'attenzione nei processi di memoria è essenziale. Anche le informazioni che non accedono al fuoco attentivo vengono mantenute in memoria, anche se l'elaborazione di tali stimoli è più superficiale e il ricordo più debole.

Attenzione, motivazione e comprensione: è impossibile riuscire a prestare attenzione a un messaggio se non si riesce a comprenderlo. Un altro fattore che agisce in sinergia con l'attenzione è la motivazione. La motivazione è l'applicazione di una serie di strategie determinate dall'immagine mentale dello scopo e dai vantaggi ottenibili da esso. La motivazione e la comprensione sono dei potenti modulatori dell'attenzione sostenuta. [14] [24] [31]

Distinzione tra sistema esecutivo e attentivo

Ancora oggi si pensa che il sistema attentivo ed esecutivo siano due entità separate: l'attenzione agirebbe sugli input sensoriali e sulle rappresentazioni interne mentre sistema di controllo esecutivo agirebbe invece sul comportamento. Invece gli aspetti attentivi contribuiscono allo sviluppo delle funzioni esecutive. Il sistema esecutivo può essere considerato una forma di attenzione rivolta verso se stessi. Per esempio, dall'attenzione selettiva si può sviluppare il controllo esecutivo che serve a mantenere un comportamento finalizzato ad uno scopo nonostante le interferenze. L'attenzione sostenuta ha diverse componenti di controllo ed è accompagnata dalla gestione della frustrazione al perdurare del compito che alcuni definiscono come una delle FE, sostenuta dalla capacità di controllo. L'orientamento dell'attenzione (disancoraggio,spostamento e ancoraggio)dipende dal cambiamento immediato di compiti e, in questo caso, interverrà la funzione di avvio ( di un altro compito). L'attenzione focalizzata su di uno spazio ristretto o un tempo breve è utile al funzionamento della memoria di lavoro. Quindi lo sviluppo delle " tradizionali" funzioni esecutive è necessario per il consolidamento delle capacità cognitive intellettive, degli apprendimenti e delle memorie. [38]

Valutazione delle funzioni esecutive

I test che vengono maggiormente utilizzati per la valutazione delle FE sono:

Torre di Londra: è una prova che valuta la capacità di pianificazione, di problem solving e d'inibizione; Matching Familiar Figure Test: la prova richiede l'impiego dell'attenzione sostenuta, l'uso di strategie di ricerca visiva, il controllo della risposta impulsiva e dell'interferenza; Dimentional Change Card Sort Test: è un compito che valuta la flessibilità. [48]

Esistono poi molti altri test come per esempio: test di Corsi: memoria visiva a breve termine; test di Stroop e Day and night: valutano l'inibizione e shifting; test di cancellazione: (Benso e Bracco); test Flanker: valutazione del controllo esecutivo e capacità di shifting; test di orientamento automatico dell'attenzione ( Posner): valuta allerta e orientamento; test Pasat (Gronwall) e il suo aggiornamento test Pasot (Gow e Deary): valutano la memoria di lavoro e la gestione dell'interferenza; test di Navon(Navon) misura la focalizzazione attentiva visiva e la gestione dell'interferenza di stimoli incongruenti; Five Point: valuta fluenza figurale (Regard); numerazione avanti e indietro; switch di calcolo ecc.

Bisogna precisare però che i test consentono di ottenere informazioni utili sul funzionamento cognitivo del bambino evidenziando lacune e punti di forza ma non sono sufficienti per spiegare le difficoltà di autoregolazione nel contesto di vita abituale del bambino. In alcuni casi, infatti, i bambini che mostrano difficoltà di regolazione a scuola e a casa non mostrano lacune significative nei test di valutazione delle FE. Questo perché le difficoltà di regolazione emergono soprattutto in condizioni complesse quando il bambino si trova a dover gestire da solo diverse richieste. Quando invece il bambino è valutato con test standardizzati, il contesto è facilitato sotto diversi aspetti: la relazione uno a uno, l'atteggiamento positivo e incoraggiante dell'operatore, l'ambiente generalmente tranquillo e privo di distrazioni e la novità del compito che lo stimola ad impegnarsi maggiormente nella performance. [45]

Basi neurofisiologiche dell'attenzione e delle FE

Le cortecce prefrontali dorsolaterali (CPFDL) , le cortecce prefrontali ventromediali (CPFVM) , la corteccia cingolata anteriore (ACC), i gangli della base, la corteccia temporo-parietale posteriore e il cervelletto sono siti che, qualora lesionati, possono mettere in evidenza disturbi a determinate funzioni esecutive e attentive.

Il sistema della CPFDL sembra delegato agli aspetti più prettamente cognitivi; è fortemente collegato con la corteccia parietale posteriore, l'ippocampo e i centri emotivi tanto che, in caso di lesione, si manifesta apatia oltre che difficoltà nel sistema di controllo e nell'avvio. Esso sembra supportare anche lo shifting e il riaggiornamento in memoria di lavoro. Il sistema delle CPFVM sembra invece delegato ad aspetti più socio affettivi. Infatti riceve afferenze soprattutto dal sistema emozionale limbico, dall'amigdala e dall'area tegmentale ventrale. Lesioni in tale area portano a diminuire la sensibilità verso la conseguenza delle azioni e alle gratificazioni. Tale sistema non è esclusivamente socio-affettivo ma è anche implicato in alcuni tipi di shifting. Inoltre, in caso di lesione, vi è la perdita di controllo e il soggetto non è più in grado di contrastare impulsi e pensieri. La selezione delle informazioni rilevanti sembra dipendere dalle cortecce parietali superiori, dalla corteccia frontale superiore destra e dal cervelletto.

L'orientamento spaziale volontario dell'attenzione dipende dai collegamenti diretti tra i campi oculari frontali con l'area premotoria e supplementare motoria. L'area orbito-frontale attinge alle informazioni di tipo visivo ed è anch'essa interessata nel movimento oculare che serve per orientare l' attenzione. Per quanto riguarda gli aspetti spaziali relativi all'orientamento automatico dell'attenzione viene utilizzata una via che coinvolge il tronco encefalico e risale prevalentemente verso l'emisfero destro, passando per la giunzione temporo-parietale e arrivando fino al lobo frontale ventrale. Inoltre, le vie sottocorticali, soprattutto pulvinar e collicoli superiori sembrano coinvolte negli spostamenti attentivi e nell'ancoraggio del fuoco attentivo. L'attenzione focalizzata inoltre attiva le aree sensoriali secondarie nelle modalità chiamate in causa dal tipo di compito. Infine, la via dopaminergica che arriva ai gangli della base è importante per filtrare stimoli che influenzano la memoria di lavoro. [38]

Il funzionamento di queste aree cerebrali e dei neurotrasmettitori coinvolti è riassunto nella Tabella 3. [6]

TABELLA 3

Deficit delle funzioni esecutive e disabilità intellettiva

Le funzioni esecutive sono le abilità che permettono a un individuo di anticipare, progettare, stabilire obiettivi, attuare progetti finalizzati a uno scopo, monitorare, e se necessario modificare, il proprio comportamento per adeguarlo a nuove condizioni.

E' immediato pensare che queste funzioni siano fondamentali per affrontare adeguatamente ogni momento della vita quotidiana e che quindi siano carenti in tutti gli individui con disabilità intellettiva, in modo variabile per ogni caso specifico.

Il deficit delle funzioni esecutive e la disattenzione saranno quindi una delle cause sottostanti sia al livello cognitivo inferiore alla norma, sia alla mancata capacità adattiva dell'individuo con questa patologia.

I bambini con disabilità intellettiva presentano, rispetto a quelli con sviluppo normativo, un funzionamento del sistema attentivo difficoltoso con un maggiore effetto interferenza, segno di una minore efficienza dei meccanismi di controllo che consentono di inibire una risposta automatica in favore di una risposta adattiva, quindi più funzionale alla risoluzione del compito.

Le principali manifestazioni comportamentali dovute a questa difficoltà sono: tempo di lavoro ridotto su uno stesso compito, numerose distrazioni e repentini cambi di interessi.

Questo è alla base delle strategie perseveranti, dovute alla mancanza di flessibilità, che portano il bambino con disabilità intellettiva alla difficoltà di adattamento all'ambiente e alle sue richieste, soprattutto quelle nuove. Questo può condurre, di conseguenza, a comportamenti rigidi, stereotipati e poco controllabili e ad un modo di agire generale impulsivo e "iperattivo", alla quale è spesso associata l'intolleranza alle frustrazioni, la mancanza di autocontrollo, la difficoltà di adattamento alle regole e l'avversione all'attesa.

Concludendo, lo sviluppo cognitivo dei bambini con disabilità intellettiva avviene da un lato nel senso di una maggiore dipendenza da schemi innati ed automatici, con l'assenza di capacità di autoregolazione attiva e consapevole; dall'altro attraverso una difficoltosa automatizzazione che determina problemi nell'apprendimento dalle esperienze. Dall'equilibrio tra consapevolezza ed automatizzazione nasce un comportamento cognitivamente adattivo, che non è presente in questi casi, e che quindi va favorito per migliorare le competenze adattive. [35] [48]