Rappresentazioni neurali per l’analisi del corpo umano

Cosimo UrgesiUniversità di Udine

cosimo.urgesi@uniud.it

Sistemi percettivi modulari

• Il cervello umano sembra avere dei moduli specifici per il riconoscimento di determinate categorie di oggetti. Un sistema modulare è:

• specializzato per una funzione cognitiva particolare

• il suo funzionamento è automatico• il suo funzionamento è indipendente (o

parzialmente indipendente) e parallelo agli altri sistemi neurali

Sistemi neurali specifici

• L’ipotesi modulare forte (Fodor), per cui ogni funzione percettiva, motoria o cognitiva è indipendente e rappresentata in moduli specifici può, essere esclusa.

• Diverse evidenze dimostrano però che esistono sistemi neurali specifici per l’elaborazione di determinate categorie di stimoli.

Le facce• Le facce sono una categoria particolare la

cui percezione è sottesa da sistemi neurali specifici.

• Siamo particolarmente bravi nel riconoscere e memorizzare facce.

Evidenze comportamentali• Face Inversion effect: il riconoscimento di facce capovolte è

meno accurato.• Riconosciamo le facce in orientamento canonico usando una

strategia di elaborazione configurazionale.• L’inversione impedisce l’elaborazione configurale.• Riconosciamo i volti invertiti usando una strategia di

elaborazione analitica e locale (dettagli e parti di facce).

Evidenze evolutive• Preferenza dello

sguardo per le facce

Evidenze neuropsicologiche• Estinzione visiva: meno estinzione per facce nel

campo contralesionale.

Vuillemier, Neuropsychologia 2000

Evidenze neuropsicologiche• Estinzione visiva: meno estinzione per facce nel

campo contralesionale.

Vuillemier, Neuropsychologia 2000

Evidenze neuropsicologiche

• Prosopoagnosia: incapacità di riconoscimento di volti.

Il caso dei volti famosi

Mondini e Semenza, Cortex, 2006

Evidenze di neuroimmagine:Fusiform Face Area (FFA)

Fusiform Face Area (FFA)

Soggetti Mancini

Fusiform Face Area (FFA)

Il ruolo dell’esperienza:esperti di uccelli e di auto

Registrazioni da singola cellula

Face Inversion

Effect

Sguardo, Emozione, Linguaggio

Modello del riconoscimento facciale

Haxby et al., TICS, 2000

Rappresentazione Multisensoriale

Pietrini et al., PNAS, 2004

Incapacità di riconoscimento apticoin pazienti prosopoagnosici.

Le Facce e il Corpo

Complesso di senso-percezioni, concezioni, emozioni e memorie utilizzato per la rappresentazione della propria e dell'altrui anatomia

Immagine Corporea

Immagine Corporea1. Informazioni semantico-lessicali

riguardanti il corpo, inclusi i nomi e le relazioni funzionali delle parti del corpo (Body Image).

• Nominare immagini di parti del corpo• Associazione tra parti del corpo e oggetti• Associazione funzionale tra parti del corpo

Sindrome di GerstmannDemenza semantica selettiva

Sindrome di GertsmanTetrade di sintomi:• Agnosia digitale: denominare o indicare il dito toccato

o indicato dall’esaminatore.

• Disorientamento destra sinistra: indicare part sx o dx del proprio corpo o di quello dell’esaminatore o di un modello.

• Agrafia• DiscalculiaDisturbo dell’immagine corporeaAssociata a lesioni del giro angolare

dell’emisfero sinistro

Immagine Corporea2. Rappresentazione dinamica del corpo

nello spazio, che interagisce con i sistemi senso-motori nel controllo dell’azione (Body Schema).

• Rotazione mentale di parti del corpo

Neglect personaleSomatoparafrenie

Somatoparafrenia

• Arto Sovrannumerario

• Anosognosia per l’emiplegia

• Perdita del senso di appartenenza di parti del corpo

• Alterazioni della percezione della forma del proprio corpo

Immagine Corporea3. Descrizione strutturale del corpo,

riguardante la forma e i contorni della superficie del corpo umano.

• Indicare parti del corpo• Relazioni spaziali tra parti del corpo

Autotopagnosia

Autotopagnosia

Guariglia et al., Neuropsychologia, 2002

Movimento Biologico

Form

from

Motion

Grossman et al., Neuron, 35, 2002

EBA

FFAOFA

STSp

Extrastriate Body Area (EBA)

Attivazione specifica per il corpo, predominante a destra (Downing et al., Science, 2001).

Stimolazione Magnetica

Transcranica (TMS)

Figure 1. Principles of TMS.Current I(t) in the coil generates amagnetic field B that induces anelectric field E. The lines of B gothrough the coil; the lines of Eform closed circles. The upper-right drawing illustratesschematically a lateral view of theprecentral gyrus in the righthemisphere. Two pyramidal axonsare shown, together with a typicalorientation of the intracranial E.The electric field affects thetransmembrane potential, whichmay lead to local membranedepolarisation and firing of theneurone. Pyramidal axons arelikely stimulated near bends, asillustrated here, but also othermechanisms exist (see, section3.2) and other neurones may bestimulated. Macroscopicresponses can be detected withfunctional imaging tools (EEG,PET, fMRI, NIRS and SPECT =single photon emission computedtomography), with surface EMG,or as behavioural changes.

Risoluzione

La Risoluzione spaziale Risoluzione spaziale (millimetri-1 cm2). della TMS dipende dalla distribuzione delle correnti ioniche indotte nel cervello.Queste correnti dipendono a loro volta dalla posizione e dall’orientamento del coil sullo scalpo, dall’intensità e dalla forma del campo magnetico, dalla geometria e dalla conduttività del cervello. Risoluzione TemporaleRisoluzione Temporale: millisecondi

TMSripetitiva

Urgesi, Berlucchi, Aglioti (2004) Current Biology, 14: 2130-2134

PROCEDURA

.

PROCEDURA

150 msec

TMS a doppio impulso120% rMT

ISI 100 msec

N=14 (5 maschi; eta’media= 23.3 anni)

* SHAM EBA V1

Parti Corpo Parti Facce Parti Moto

*

Interazione Categoria x Stimolazione

F(4,52) = 3.17, p = 0.021

Dr. Brazelton, Harvard University

Imitazione di movimenti facciali

ArtoFantasma

ArtoFantasma

Mirror box

Mirror Neurons

Il suono dell’azione

L’azione nascosta

Action Observation

Motor Imagery

Sé stessi e gli altri

IMMAGINARE IN TERZA PERSONA

IMMAGINARE IN PRIMA PERSONA

Rappresentazioni neurali per l’analisi del corpo umanoSistemi percettivi modulariSistemi neurali specificiLe facceEvidenze comportamentaliEvidenze evolutiveEvidenze neuropsicologicheEvidenze neuropsicologicheEvidenze neuropsicologicheIl caso dei volti famosiEvidenze di neuroimmagine:Fusiform Face Area (FFA)Fusiform Face Area (FFA)Fusiform Face Area (FFA)Il ruolo dell’esperienza:esperti di uccelli e di autoRegistrazioni da singola cellulaFace Inversion EffectSguardo, Emozione, LinguaggioModello del riconoscimento faccialeRappresentazione MultisensorialeIncapacità di riconoscimento aptico in pazienti prosopoagnosici.Le Facce e il CorpoImmagine CorporeaSindrome di Gertsman