Rappresentazioni neurali per l analisi del corpo umano. Cosimo Urgesi

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1 Rappresentazioni neurali per l analisi del corpo umano Cosimo Urgesi Università di Udine cosimo.urgesi@uniud.it

2 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

3 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.

4 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.

5 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).

6 Evidenze evolutive Preferenza dello sguardo per le facce

7 Evidenze neuropsicologiche Estinzione visiva: meno estinzione per facce nel campo contralesionale. Vuillemier, Neuropsychologia 2000

8 Evidenze neuropsicologiche Estinzione visiva: meno estinzione per facce nel campo contralesionale. Vuillemier, Neuropsychologia 2000

9 Evidenze neuropsicologiche Prosopoagnosia: incapacità di riconoscimento di volti.

10 Il caso dei volti famosi Mondini e Semenza, Cortex, 2006

11 Evidenze di neuroimmagine: Fusiform Face Area (FFA)

12 Fusiform Face Area (FFA) Soggetti Mancini

13 Fusiform Face Area (FFA)

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

15 Registrazioni da singola cellula

16 Face Inversion Effect

17 Sguardo, Emozione, Linguaggio

18 Modello del riconoscimento facciale Haxby et al., TICS, 2000

19 Rappresentazione Multisensoriale Pietrini et al., PNAS, 2004

20 Incapacità di riconoscimento aptico in pazienti prosopoagnosici.

21 Le Facce e il Corpo

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

23 Immagine Corporea 1. 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 Gerstmann Demenza semantica selettiva

24 Sindrome di Gertsman Tetrade 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 Discalculia Disturbo dell immagine corporea Associata a lesioni del giro angolare dell emisfero sinistro

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27 Immagine Corporea 2. 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 personale Somatoparafrenie

28 Somatoparafrenia Arto Sovrannumerario Anosognosia per l emiplegia Perdita del senso di appartenenza di parti del corpo Alterazioni della percezione della forma del proprio corpo

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30 Immagine Corporea 3. 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

31 Autotopagnosia Guariglia et al., Neuropsychologia, 2002

32 Movimento Biologico

33 Form from Motion

34 Grossman et al., Neuron, 35, 2002 EBA STSp OFA FFA

35 Extrastriate Body Area (EBA) Attivazione specifica per il corpo, predominante a destra (Downing et al., Science, 2001).

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38 Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS)

39 Figure 1. Principles of TMS. Current I(t) in the coil generates a magnetic field B that induces an electric field E. The lines of B go through the coil; the lines of E form closed circles. The upperright drawing illustrates schematically a lateral view of the precentral gyrus in the right hemisphere. Two pyramidal axons are shown, together with a typical orientation of the intracranial E. The electric field affects the transmembrane potential, which may lead to local membrane depolarisation and firing of the neurone. Pyramidal axons are likely stimulated near bends, as illustrated here, but also other mechanisms exist (see, section 3.2) and other neurones may be stimulated. Macroscopic responses can be detected with functional imaging tools (EEG, PET, fmri, NIRS and SPECT = single photon emission computed tomography), with surface EMG, or as behavioural changes.

40 Risoluzione La 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 Temporale: millisecondi

41 TMS ripetitiva

42 Urgesi, Berlucchi, Aglioti (2004) Current Biology, 14:

43 PROCEDURA.

44 PROCEDURA N=14 (5 maschi; eta media= 23.3 anni) 150 msec TMS a doppio impulso 120% rmt ISI 100 msec

45 Interazione Categoria x Stimolazione F(4,52) = 3.17, p = SHAM * * EBA V1 Parti Corpo Parti Facce Parti Moto

46 Dr. Brazelton, Harvard University

47 Imitazione di movimenti facciali

48 Arto Fantasma

49 Arto Fantasma

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52 Mirror box

53 Mirror Neurons

54 Il suono dell azione

55 L azione nascosta

56 Action Observation

57 Motor Imagery

58 Sé stessi e gli altri IMMAGINARE IN TERZA PERSONA IMMAGINARE IN PRIMA PERSONA