Corso per BRAIN TRAINER

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1 Corso per BRAIN TRAINER CORSO BASE 1 MODULO: I Fondamenti della Neuropsicologia Argomento 4: Gli strumenti e i metodi di indagine Dott.ssa Chiara Renzi, Ph.D. Dipartimento di Psicologia Università di Pavia

2 Le basi della Neuropsicologia e i Fondamenti Neurobiologici 1 Misurazione di variabili comportamentali e fisiologiche 2 Il metodo di correlazione anatomo-clinico 3 I metodi di neuro-imaging strutturale 4 I metodi di neuro-imaging funzionale 5 I metodi di stimolazione cerebrale

3 Valutazione delle funzioni cognitive Attenzione Memoria Linguaggio Abilità visuo-spaziali... Diagnosi di possibili deficit cognitivi Utilizzo di diverse misure

4 Tempi di reazione (TR) Misurazione dell intervallo temporale tra la presentazione di uno stimolo e la risposta dell individuo Metodo sottrattivo: differenza tra i tempi di elaborazione di due compiti o di diversi livelli di difficoltà dello stesso compito Metodo additivo: effetti di più variabili indipendenti

5 Accuratezza Numero o percentuale di risposte corrette Prestazioni a soffitto Prestazioni a pavimento

6 Movimenti oculari Esplorazione visiva Parametri spaziali Parametri temporali Valutazione deficit Fonte:

7 Cinematica del movimento Direzione Velocità Profilo di prensione Valutazione dei disturbi del movimento

8 Potenziali evocati motori Latenza Ampiezza ABP g FDI Velocità di trasmissione Eccitabilità mv Ampiezza Latenza

9 Risposta psicogalvanica Rapporto tra attività elettrodermica e arousal Valutazione risposta emozionale in coscia Fase tonica (baseline) Fase fasica (stimolazione) ages/view_photog.php?photogid= 2734

10 Associazione tra il comportamento del paziente e la l esione cerebrale subita Inferenze dalla patologia sul funzionamento normale dell attività cognitiva (Kosslyn & Van Kleek, 1990; Von Eckardt Klein, 1978)

11 Problema della localizzazione di una funzione mentale in un area (Hughlings-Jackson, 1879) Attività di circuiti neurali complessi alla base del funzionamento mentale (diaschisi) (Fazio e coll., 1992; Feeney & Baron, 1986; Metter e coll., 1984) Localizzazione di singole componenti di un processo mentale piuttosto che di funzioni (Vallar, 1996)

12 Metodo valido indipendentemente dal modello funzio -nale di riferimento e dall ampiezza della casistica Importanza del controllo adeguato dei parametri ne urologici e delle tecniche o tecnologie di correlazion e anatomica (Perani & Cappa, 1996

13 Non è possibile determinare danni funzionali Costo relativamente contenuto Strumento conoscitivo valido

14 TAC (Tomografia Assiale Computerizzata) Indice del valore di asso rbimento di un fascio di raggi X Rendering in scala di grigi Densità dei tessuti cerebrali _large.png Iperdensità: emorragie, ematomi Ipodensità: ischemie, necrosi ei:sensation16.jpg&filetimestamp=

15 RMN (Risonanza Magnetica Nucleare) A B C A: sagittale B: coronale C: assiale Vantaggi: Minore invasività Sezioni diverse del cervello: sagittale, coronale, assiale Acquisizione flessibile Svantaggi: Costo più elevato Limiti di utilizzo in alcuni pz

16 Mappatura delle lesioni Costruzione di un template anatomico Registrazione degli scan dei pz al template Mappatura delle lesioni Analisi della frequenza di occorrenza della lesione in punti definiti dello spazio Sovrapposizione delle lesioni Metodo sottrattivo

17 Tecnica Voxel Based Morphometry (VBM) Comparazione statistica voxel per voxel Rilevazione di differenze anatomiche (Ashburner & Friston, 2000) Es. differenze nella dimensione dell ippocampo tra indi vidui comuni e tassisti londinesi (Maguire e coll., 2000)

18 attività neuronale sinaptica attività della pompa Na + /K + Richiesta energia (ATP) EEG MEG FDG-PET H 2 15 O-PET fmri SPECT richiesta di O 2 e glucosio metabolismo ossidativo del glucosio e produzione di ATP flusso ematico cerebrale

19 Relazione di correlazione tra attività cerebrale e compito A differenza del metodo lesionale non è possibile stabilire un rapporto di causalità tra la stimolazione e l attività misurata Possibilità di misurare semplici epifenomeni

20 EEG (Elettroencefalografia) Attività globale dei neuroni corticali Misurazioni delle variazioni di potenziale elettrico Bassa risoluzione spaziale Ottima risoluzione temporale Bande di frequenza: α,β,γ,δ,θ,μ Tecniche di bio-feedback

21 ERP (Event-related potentials) Registrazione EEG ancorata allo stimolo Sommazione Componenti esogene con latenza e caratteristiche specifiche per modalità sensoriale Componenti endogene che riflettono classi di processi cognitivi ntsoferp.svg

22 MEG (Magnetoencephalografia; Cohen, 1968) Misurazione delle fluttuazioni di campo magnetico generato dall attività elettrica cerebrale Problema inverso (Sheltraw & Coutsias, 2003) Misurazione prevalente di attività nei solchi Ottima risoluzione temporale e buona risoluzione spaziale

23 Metodo sottrattivo (Donders, 1868) analisi del colore (e.g. Zeki e coll., 1995) Utilizzo di due compiti che differiscano esclusivamente per la componente cognitiva o percettiva in esame (Posner & Raichle, 1994; v. Friston et al, 1996)

24 PET (Positron Emission Tomography) Radiotracciante (glucosio, ossigeno) nel sangue Reazione di annichilazione Ricostruzione spaziale Indagine dei processi di diaschisi (e.g. Cappa e coll., 1997)

25 (Buxton, 2002; Huettel, Song & McCarthy, 2009)h fmri (functional Magnetic Resonance Imaging) Metodica non invasiva Misurazione del segnale BOLD (Blood-oxygenation level dependant) Disegni sperimentali a blocchi o evento-correlati Tecniche in continua evoluzione

26 Interazione con il funzionamento della corteccia cerebrale Attività cerebrale come variabile indipendente Effetto sulla performance dipendente dai parametri di stimolazione Uso sperimentale, riabilitativo, tecniche in evoluzione (McKinley e coll., 2012; Vallar & Bolognini, 2011)

27 TMS (Transcranial Magnetic Stimulation) Tecnica non invasiva di stimolazione cerebrale Principio di induzione elettromagnetica Virtual lesion (Pascual Leone, Walsh & Rotwell, 2000; Ziemann, 2010) State-dependancy (Silvanto, Muggleton & Walsh, 2008; Silvanto & Pascual Leone, 2008) on.jpg (Barker e coll., 1985; Walsh e Pascual Leone, 2003)

28 TMS (Transcranial Magnetic Stimulation) Misurazione di: Attività neuronale (EEG, MEG) Flusso ematico o metabolismo cerebrale (PET, fmri, SPECT) Twitches motorie (MEP) Comportamento (RT, accuratezza) Qualia (esperienze soggettive, ad es. fosfeni) (e.g. Walsh e Pascual-Leone, 2003; Cowey, 2005)

29 tdcs (transcranial Direct Current Stimulation) Applicazione di correnti di bassa ampiezza (0.5-2 ma) attraverso elettrodi posizionati sullo scalpo per alcuni secondi/minuti Induzione di un campo elettromagnetico nel cervello Modifica del potenziale transmembrana dei neuroni Modifica del livello di eccitabilità e della frequenza di scarica (Nitsche e coll., 2003; Ardolino e coll., 2005)

30 Le basi della Neuropsicologia e i Fondamenti Neurobiologici 1 Misurazione di variabili comportamentali e fisiologiche 2 Il metodo di correlazione anatomo-clinico 3 I metodi di neuro-imaging strutturale 4 I metodi di neuro-imaging funzionale 5 I metodi di stimolazione cerebrale