Eleanor Rosch è senza dubbio la ricercatrice che più di tutti ha reso possibile lo studio dei concetti naturali (Benjafield, 1999), molto diversi da quelli artificiali utilizzati negli esperimenti di Bruner e colleghi, nei quali ogni membro era un esemplare ugualmente rappresentativo della categoria di appartenenza.
Infatti, secondo la teoria classica i concetti sono definiti da attributi necessari e sufficienti, e tutti i membri di una categoria sono logicamente equivalenti, possedendo lo stesso grado di appartenenza categoriale. Ma, mentre questo assunto può essere valido per i concetti artificiali, non lo è altrettanto per la maggior parte delle categorie naturali.
Rosch ha individuato due fondamentali principi di categorizzazione che gli individui utilizzano quando hanno a che fare con i concetti naturali: il principio dell'economia cognitiva e quello della struttura del mondo percepito (Rosch, 1988).
Il primo principio riguarda i nostri sistemi di categorizzazione e si riferisce alla tendenza di ottenere il maggior numero di informazioni con il minimo dispendio di risorse cognitive. Così, da una parte la massimizzazione della quantità di informazioni può essere raggiunta utilizzando quante più categorie possibili, portandoci all'estremo ad avere tanti concetti quanti gli eventi del mondo. In questo caso, però, le categorie perderebbero completamente la loro utilità. Infatti, dal punto di vista delle finalità della categorizzazione, è utile non solo considerare uno stimolo come differente dai membri delle altre categorie, ma anche considerarlo equivalente agli altri membri della stessa categoria, riducendo in tal modo il carico cognitivo e la quantità di informazioni. Risulta quindi chiaro che, mentre da un lato è conveniente discriminare eventi diversi, è altresì opportuno unire gli stimoli sulla base delle loro somiglianze, nonostante le diversità che li contraddistinguono, in modo da poterli considerare come esemplari di una stessa classe.
Il principio della struttura del mondo percepito si riferisce alla struttura dell'informazione così come essa proviene dall'ambiente, ed afferma che il mondo percepito si presenta a noi come informazione strutturata piuttosto che come una serie di attributi arbitrari e non predicibili (Rosch, 1988). Infatti, se non vengono presi in considerazione i set di stimoli utilizzati negli esperimenti di laboratorio, il mondo percepito non consiste in una serie di attributi equiprobabili, ma al contrario, di oggetti che possiedono una struttura correlazionale. In altre parole, esistono particolari combinazioni di attributi che ricorrono più frequentemente di altre: basti pensare agli animali alati, che tendono ad avere le piume e non la pelliccia. Rosch (1988) tiene a precisare che in questo caso ci si riferisce al mondo percepito e non ad un ipotetico mondo metafisico, e che gli attributi che percepiamo sono specie-specifici. Per esempio, dato che nei felini l'olfatto è più sviluppato rispetto a quello degli esseri umani, la struttura del mondo così percepito da un gatto includerà attributi riguardo agli odori che noi, come specie, non siamo in grado di distinguere. Inoltre Rosch (ibidem) puntualizza che il modo in cui percepiamo le caratteristiche del mondo dipende certamente anche da molti altri fattori, come per esempio gli obiettivi ed i bisogni funzionali dell'individuo che interagisce con l'ambiente fisico e sociale. Uno degli elementi che influenzano maggiormente il nostro modo di percepire il mondo è certamente costituito dal sistema di categorizzazione già esistente in una cultura in un dato momento. Infatti, il modo in cui percepiamo la struttura del corpo di un uccello, individuandone un attributo che chiamiamo "ali", potrebbe essere dato non solo dai principi di organizzazione percettiva formulati dalla Gestalt, che ci permettono di considerarle come una parte separata dal corpo, ma anche dal fatto che possediamo già una categoria linguistica e culturale che prende il nome di "ali".
Risulta comunque importante notare che quest'ultima cosiderazione, in cui gli attributi vengono visti in parte come costrutti dell'individuo che li percepisce, non contraddice il fatto che esista un più alto ordine strutturale, nel quale alcune combinazioni di attributi tendono a co-occorrere più di altre.
I due principi sopra descritti, di economia cognitiva e della struttura del mondo percepito, comportano delle importanti implicazioni sia per quanto riguarda il livello di astrazione delle categorie formate in una cultura, sia per quanto riguarda la struttura interna delle categorie.
Infatti secondo Rosch (ibidem) i concetti vengono organizzati lungo una dimensione verticale ed una dimensione orizzontale.
Per chiarire cosa si intende per dimensione verticale si prendano come riferimento le definizioni di categoria e di tassonomia utilizzate da Rosch (ibidem): per categoria si intende un certo numero di oggetti considerati equivalenti, mentre per tassonomia si intende un sistema all'interno del quale le categorie sono connesse le une alle altre in termini di inclusione di classe. Così, all'interno di una tassonomia ogni categoria è interamente contenuta in un'altra a livello sovraordinato, a meno che non si tratti della categoria a livello più elevato. Quindi, più è alto il grado di inclusività di una categoria, e più sarà alto il suo livello di astrazione. Per esempio, la categoria mobile è più inclusiva, e quindi più astratta, della categoria sedia, la quale è a sua volta più inclusiva della categoria sedia da cucina. Questi tre differenti livelli di astrazione sono alla base dell'organizzazione gerarchica delle categorie, e vengono chiamati rispettivamente livello sovraordinato, base e subordinato. Il primo livello include le categorie più generali, quelle cioè che condividono un piccolo numero di proprietà, ed è caratterizzato, oltre ad una grande varietà intracategoriale (si pensi ai membri della categoria mobili, come tavolo, sedia e armadio), anche da un'ampia varietà intercategoriale (come per esempio tra la categoria mobili e animali). Al livello base si trovano invece concetti come tavolo e sedia, per i quali si ha una massima varietà intercategoriale. Questo significa che i membri di una categoria a questo livello hanno molti elementi in comune fra di loro ma pochi in comune con i membri di un altro concetto base. Infine a livello subordinato la varietà intercategoriale si riduce, in quanto i membri di due diverse categorie subordinate, rientranti nella stessa categoria di base, condividono molti attributi fra loro; si pensi per esempio alle somiglianze fra i tavoli da cucina e i tavoli da ufficio (ibidem).
In una serie di esperimenti di Rosch, Mervis, Gray, Johnson e Boyes-Braem (1976) è stata studiata l'organizzazione gerarchica delle categorie, con lo scopo di dimostrare che il livello base di una tassonomia è quello più utile per la classificazione degli oggetti del mondo reale, in quanto si tratta del livello al quale le categorie forniscono il maggior numero di informazioni, possiedono il più alto grado di correlazione fra attributi (cue validity) e la maggiore varietà intercategoriale. La cue validity si definisce come un concetto probabilistico in termini di probabilità condizionale. Infatti la validità di un certo attributo come predittore di una certa categoria è maggiore all'aumentare della frequenza con cui quell'attributo è associato a quella categoria. Il ruolo fondamentale della cue validity nella formazione della struttura interna delle categorie è stato studiato in una ricerca compiuta da Rosch e Mervis nel 1975, nella quale è stato dimostrato che la prototipicità è funzione della cue validity totale degli attributi dei membri di una categoria. In altre parole è stato riscontrato che i membri più prototipici sono quelli che possiedono più attributi in comune con i membri della stessa categoria, e meno attributi in comune con i membri di altre categorie.
Nello studio di Rosch et al. (1976) è stato chiesto ai soggetti di elencare gli attributi di oggetti appartenenti a ciascun livello dell'organizzazione gerarchica (tabella 3.1). In un secondo momento, ad un altro gruppo è stato assegnato il compito di giudicare la veridicità degli attributi elencati più frequentemente dal primo gruppo. Infine, ad un ultimo gruppo sperimentale è stato chiesto di elencare gli attributi di stimoli presentati in modalità visiva, allo scopo di verificare la validità delle liste di attributi ottenute utilizzando solamente il nome degli oggetti. I risultati hanno mostrato che nelle tassonomie degli oggetti comuni le categorie a livello base possiedono un maggior numero di proprietà in comune rispetto alle categorie sovraordinate.
In un altro esperimento i soggetti dovevano descrivere i movimenti del corpo necessari per l'interazione con alcuni oggetti, il cui livello di astrazione variava attraverso l'organizzazione gerarchica. Anche in questo caso i risultati hanno mostrato che i membri delle categorie sovraordinate avevano poche sequenze motorie in comune. Al contrario, le descrizioni fornite relativamente agli oggetti appartenenti a categorie a livello base hanno confermato l'ipotesi per cui a questo livello i membri possiedono molte sequenze motorie in comune. Le descrizioni fornite per gli oggetti appartenenti a categorie subordinate non differivano significativamente dal livello base né per quanto riguarda la specificità delle descrizioni né relativamente al numero di movimenti che componevano le sequenze motorie.
Nella seconda parte della ricerca Rosch et al. (ibidem) hanno analizzato la gerarchia categoriale dal punto di vista del riconoscimento di oggetti, mostrando che essi vengono identificati più rapidamente come membri della propria categoria a livello base, piuttosto che come membri della categoria sovraordinata o subordinata. Ulteriori esperimenti hanno inoltre confermato il ruolo primario delle categorie a livello base nello sviluppo dei bambini, indicando che questi sono in grado di utilizzare accuratamente le categorie a livello base prima di quelle a livello sovraordinato. In altre parole, i nomi degli oggetti a livello base vengono acquisiti prima di quelli gerarchicamente superiori.
Tabella 3.1 Esempi di categorie appartenenti ai tre livelli di organizzazione gerarchica: sovraordinato, base e subordinato (adattato da Benjafield, 1999).
Per quanto riguarda invece la dimensione orizzontale lungo la quale organizziamo i concetti risulta utile fare riferimento all'osservazione formulata in primo luogo da Wittgenstein (Macchi, 1999) secondo cui la maggior parte delle categorie, se non tutte, non possiedono dei confini ben delineati. Se si considerano i principi di categorizzazione discussi precedentemente, però, l'economia cognitiva stabilisce che le categorie tendono ad essere percepite come separate le une dalle altre. Quindi, oltre al tentativo di identificare degli attributi necessari e sufficienti, per altro risultato non applicabile ai concetti naturali, un altro modo per separare le categorie è quello di definirle nei termini dei loro esemplari più rappresentativi, prestando attenzione alla struttura correlazionale degli attributi percepiti piuttosto che ai confini categoriali (Rosch, 1988). Fra l'altro, a questo proposito una ricerca di Rosch (1975b), nella quale sono state esaminate le rappresentazioni cognitive delle categorie semantiche (tabella 3.2), ha portato evidenza a favore del fatto che, almeno per quanto riguarda le categorie sovraordinate del mondo reale, non è possibile fornire una definizione precisa attraverso l'identificazione di una lista di attributi necessari e sufficienti.
Al contrario, è stato dimostrato che parecchie categorie naturali possiedono una struttura interna e dei contorni sfumati, e che non sono composte da istanze equivalenti ed indifferenziate, come ha invece sostenuto in passato gran parte della ricerca psicologica e linguistica (Rosch, 1973). Ciò accade per esempio con le categorie dei colori, che sembrano essere elaborate dagli esseri umani in termini della loro struttura interna, con uno o più prototipi identificati dagli esemplari più rappresentativi, attorno ai quali si distribuiscono gli altri membri caratterizzati da un minor grado di somiglianza al prototipo e, conseguentemente, da un minor grado di appartenenza categoriale (Rosch, 1975b). Basti pensare al concetto di "rosso", e ai diversi esemplari di questa categoria, come il rosso vermiglio, scarlatto, amaranto, carminio o mattone. In tabella 3.2 sono stati riportati i giudizi di prototipicità misurati da Rosch (ibidem) per quanto riguarda alcuni membri di nove categorie naturali.
Tabella 3.2 Rating di prototipicità per alcuni stimoli appartenenti a nove categorie naturali (adattato da Rosch, 1975b).
Per comprendere meglio cosa si intende per struttura interna, sembra opportuno fare riferimento alla definizione formulata da Rosch (1973):
By "internal structure" the following is meant: categories are composed of a "core meaning" which consists of the "clearest cases" (best examples) of the category, "surrounded" by other category members of decreasing similarity to that core meaning. (p. 112)
Negli esperimenti realizzati da Rosch e Mervis (1975) è stato trovato che i prototipi di una categoria condividevano molti attributi con gli altri esemplari del medesimo concetto, mentre possedevano pochi attributi in comune con i membri di altre categorie. Questi risultati indicano che i prototipi costituiscono gli elementi più rappresentativi della categoria di appartenenza e i meno rappresentativi delle altre. In termini di struttura interna le ricerche precedenti hanno chiarito che i concetti possiedono una struttura graduata (graded structure), che si riferisce al diverso grado di tipicità dei differenti esemplari di un concetto.
La percezione delle differenze di tipicità tra i membri di una categoria è ormai un'evidenza empirica dimostrata anche attraverso l'utilizzo dei giudizi di prototipicità, nei quali viene chiesto ai soggetti di giudicare il grado di appartenenza categoriale di alcuni esemplari. In questo tipo di ricerche è stato inoltre ampiamente documentato il generale accordo dei soggetti riguardo ai giudizi di tipicità, anche per quanto riguarda le categorie caratterizzate da confini incerti (Rosch, 1988; Rosch, 1975b; Rosch & Mervis, 1975;).
A conferma dell'importanza della struttura graduata sono stati trovati degli effetti di prototipicità anche riguardo alle categorie ben definite, come per esempio quelle dei numeri pari e dispari. Armstrong e collaboratori hanno assegnato ai soggetti il compito di giudicare la prototipicità di alcune categorie ben definite come numeri pari, numeri dispari, femmina e figure geometriche piane. I risultati sono molto significativi dal momento che, per esempio, il numero quattro è stato giudicato dai partecipanti come più rappresentativo del numero trentaquattro, o che madre è stata giudicata più rappresentativa del concetto femmina rispetto a cameriera (Benjafield, 1999).
Secondo Rosch e Mervis (1975) la struttura graduata delle categorie può essere compresa in termini di somiglianza di famiglia (family resemblance). Le due ricercatrici hanno indagato la struttura interna delle categorie investigando l'ipotesi che i membri prototipici siano quelli caratterizzati da un più alto grado di family resemblance, ossia che siano i membri provvisti di un maggior numero di attributi che si sovrappongono a quelli degli altri esemplari della categoria di appartenenza. Per quanto riguarda le categorie sovraordinate, per esempio, il grado in cui un certo membro possedeva attributi in comune con gli altri membri era altamente correlato con il grado in cui era stato precedentemente giudicato prototipico. Inoltre, il grado di family resemblance è risultato un fattore predittivo della centralità degli item all'interno dello spazio semantico generato dallo scaling multidimensionale dei giudizi di somiglianza tra gli esemplari della categoria. A completamento dell'ipotesi iniziale è stato sviluppato un secondo esperimento nel quale è stato verificato che i membri più prototipici di una categoria sono anche quelli più distanti dalle altre categorie, ossia sono quelli che condividono il minor numero di attributi con gli esemplari di altri concetti. Infine, le stesse ipotesi sono state confermate anche per quanto riguarda le categorie a livello base e per quelle artificiali, per le quali la definizione degli attributi e l'esperienza dei soggetti con gli item costituivano delle variabili completamente controllate (ibidem).
In termini dei principi base di formazione delle categorie, quindi, appare lecito affermare che i prototipi si sviluppano attraverso la massimizzazione della cue validity e della family resemblance (Rosch, 1988). Esistono comunque diversi modi di definire i prototipi. Per esempio, essi possono essere rappresentati da quei membri della categoria che i soggetti prendono come punto di riferimento per il confronto quando devono giudicare il grado di appartenenza di alcuni item. Oppure possono essere identificati dalla struttura graduata delle categorie derivate a partire dai giudizi soggettivi sul grado in cui gli item si avvicinano all'idea o all'immagine che gli individui hanno di un certo concetto (Rosch & Mervis, 1975). Una terza modalità di definire i prototipi è quella utilizzata in un esperimento di Rosch, Simpson e Miller (1976), nel quale gli stimoli erano costituiti da diversi pattern di punti o da un certo numero di figure stilizzate di diverse dimensioni, e i prototipi si identificavano negli esemplari medi, cioè quelli caratterizzati da una configurazione media di attributi nel caso dei sei di punti, o da diametri e lunghezze medie nel caso delle figure.
Queste definizioni, però, rischiano di essere problematiche per la teoria del prototipo. Infatti, se la bontà dell'esemplare di una categoria si misura con il numero di attributi funzionali che possiede, allora esso dovrebbe essere il membro che meglio e più frequentemente realizza quella funzione. Ma, nel caso delle categorie sovraordinate ciò condurrebbe a considerare del tutto marginale un fattore importante come la somiglianza. Si consideri per esempio la categoria sovraordinata vestiario. In questo caso, gli attributi funzionali più rilevanti potrebbero essere "tiene caldo" e "si indossa", e di conseguenza gli elementi più rappresentativi in quanto maggiormente usati per adempiere a queste funzioni potrebbero essere la camicia e i pantaloni. Quindi, la somiglianza risulterebbe marginale poiché nelle categorie sovraordinate la funzione non sempre è percettivamente saliente.
Se invece il membro più tipico si identifica con l'esemplare medio, allora sarà molto difficile trovare prototipi per i concetti sovraordinati. Basti pensare alla categoria mobili, per la quale è impossibile trovare un membro che possieda una configurazione media di attributi (Macchi, 1999).
Queste difficoltà hanno fornito lo spunto per le successive critiche alla teoria del prototipo, che hanno principalmente messo in discussione il ruolo della similarità come spiegazione unitaria ed esaustiva della categorizzazione.