Corso integrato di Bioingegneria Medicina Fisica e Riabilitativa SISTEMI SENSORIALI E PERCEZIONE. Sistemi sensoriali Stimoli esterni.

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1 Corso integrato di Bioingegneria Medicina Fisica e Riabilitativa Docente: Ricevimento: Esame: Testi di riferimento: Mirta Fiorio III piano, studio Prof. Paola Cesari Report - Elena Zambianchi Elementi di Psicofisica Edizioni Borla - Kandel,, Schwartz, Jessell Principi di Neuroscienze Casa Editrice Ambrosiana SISTEMI SENSORIALI E PERCEZIONE Mirta Fiorio Dipartimento di Scienze Neurologiche e della Visione Università di Verona Sistemi sensoriali Stimoli esterni Percezione Visivo Somatosensoriale Uditivo Olfattivo Gustativo 1

2 Sistemi sensoriali? Percezione Sebbene i processi che conducono alle sensazioni differiscano da un senso all altro, 3 fasi di questi processi sono comuni a tutti i sensi: 1) Uno stimolo fisico 2) Eventi attraverso i quali lo stimolo viene trasdotto in un messaggio costituito da impulsi nervosi 3) Una risposta al messaggio, costituita dalla percezione o esperienza cosciente delle sensazioni Psicofisica Fisiologia sensoriale Codificazione ed elaborazione delle informazioni sensoriali Studio delle sensazioni e percezioni, punto di partenza per l analisi scientifica dei processi mentali. Psicologia sperimentale = studiare la sequenza di eventi attraverso i quali, partendo da uno stimolo, si arriva ad un esperienza soggettiva. 2

3 Stimoli esterni Recettori periferici Vie sensitive Aree corticali primarie Sistemi sensoriali Chimici Meccanici Termici Elettromagnetici Visivi (coni e bastoncelli nella retina) Tattili (recettori sulla pelle e in profondità) Uditivi (cellule ciliare nell orecchio) Olfattivi (recettori nella cavità nasale) Gustativi (papille gustative sulla lingua) Visive Somatosensoriali Uditive Olfattive Gustative Visiva Somatosensoriale Uditiva Olfattiva Gustativa Stimoli esterni Gli stimoli esterni sono caratterizzati da diverse forme di energia: Meccanica Termica Chimica Elettromagnetica Recettori Il primo contatto di tutti i sistemi sensoriali con il mondo esterno avviene attraverso i recettori. Ogni recettore è sensibile a una particolare forma di energia. 3

4 Recettori Trasduzione dello stimolo Il recettore ha il compito di trasformare l energia dello stimolo in energia elettrochimica che viene riconosciuta dal sistema nervoso. Codificazione nervosa Le informazioni sullo stimolo vengono rappresentate con potenziali d azione e trasmesse alle aree corticali. I potenziali d azione insorgono nelle fibre afferenti solo quando l intensità dello stimolo raggiunge il valore di soglia fisiologica assoluta. 4

5 Codificazione nervosa Sistemi sensoriali I sistemi sensoriali mediano 4 attributi dello stimolo : MODALITA INTENSITA DURATA LOCALIZZAZIONE MODALITA Vista, tatto, udito, gusto, olfatto Forme diverse di energia vengono trasformate in modalità sensoriali diverse. Mueller: : legge delle energie specifiche delle sensazioni : ogni fibra nervosa viene attivata da un certo tipo di stimolo. 5

6 Sistemi sensoriali Codice nervoso per la modalità Specificità del recettore: : i recettori sono sensibili all energia di un solo tipo di stimolo. Codice della linea attivata: : recettori di tipo diverso stabiliscono connessioni specifiche con siti diversi del sistema nervoso centrale. Stimolando determinate fibre si hanno determinate sensazioni. Codice del tipo di scarica: : un recettore aspecifico può segnalare diversi tipi di stimoli grazie a modalità di scarica diverse. Codice nervoso per la modalità Stimolo adeguato: : tipo di energia stimolante alla quale il recettore è sensibile. I recettori sono sintonizzati su una gamma preferenziale di valori dello stimolo. I recettori vengono attivati da questi valori dello stimolo con la minima intensità di stimolazione. I recettori possono rispondere anche ad altri valori dello stimolo, purché l intensità di stimolazione sia più elevata. 6

7 INTENSITA L intensità della sensazione dipende dall intensità dello stimolo. L intensità dello stimolo è codificata dalla frequenza di scarica dei neuroni sensoriali. SOGLIA: la più bassa intensità dello stimolo che si può percepire. Codici nervosi per l intensità 1) Frequenza dei potenziali d azione all interno delle singole fibre nervose. Stimoli più intensi evocano potenziali di recettore più ampi che provocano sia l insorgenza di un maggior numero di potenziali d azione che potenziali d azione di frequenza più elevata. 2) Distribuzione dell attività all interno di una popolazione di fibre: Stimoli più intensi attivano un numero maggiore di recettori. Frequenza di scarica Frequenza di scarica (impulsi/sec) intensità dello stimolo S1 S 0 7

8 DURATA La durata della sensazione è definita dalla relazione tra intensità dello stimolo e intensità percepita dello stimolo. L intensità della sensazione diminuisce se lo stimolo persiste per un certo tempo (=adattamento). Codice nervoso per la durata I recettori si adattano a stimoli costanti: l ampiezza del potenziale di recettore diminuisce in risposta a uno stimolo prolungato. I recettori possono adattarsi agli stimoli in maniera rapida o lenta: - I recettori a rapido adattamento rispondono solo all inizio e alla fine dello stimolo. - I recettori a lento adattamento rispondono in modo persistente allo stimolo. Recettori a lento e rapido adattamento 8

9 LOCALIZZAZIONE Due livelli: 1) Localizzare la sede dello stimolo 2) Capacità di riconoscere come distinti due stimoli applicati in vicinanza (soglia dei due punti) Legata alla densità di innervazione dei recettori, che varia in diverse parti del corpo. Sistema visivo Conduzione dell informazione visiva Tre tipi di coni Sistema visivo Recettori: coni e bastoncelli Vie: dorsale e ventrale Aree: V1, V2, V4 9

10 Sistema uditivo Orecchio umano Curve tonali Intensità soglia Frequenza suono (Hz) Recettori: cellule ciliate cocleari Vie uditive Area: corteccia uditiva Sistema uditivo Sistema tattile 10

11 Sistema tattile Corpuscolo di Meissner Soglia psicofisica Curva psicofisica Corposcolo del Pacini Frequenza di stimolazione (Hz) Sistema tattile Recettori: messner, pacini, ruffini, merckel Vie: lemnisco dorsale mediale e lemnisco dorsale laterale Aree: S1, S2, area 5 Perché lo stimolo sia percepito occorre che le informazioni dal recettore siano trasmesse al sistema nervoso centrale. Quando il potenziale di recettore raggiunge un valore di soglia, si genera un potenziale d azione. I potenziali d azione trasmettono le informazioni relative allo stimolo al sistema nervoso centrale. 11

12 Percezione Catena psicofisica: Stimolo distale Stimolo prossimale Percetto Esperienza soggettiva dovuta all elaborazione e interpretazione delle modificazioni che lo stimolo prossimale ha creato negli organi di senso Percezione: processo attivo La percezione non è una semplice registrazione passiva e fedele degli stimoli del mondo esterno. È un processo creativo che agisce in modo attivo secondo delle regole e in base all esperienza precedente. Questo porta anche al prevalere di alcuni vincoli percettivi sulla reale composizione dello stimolo distale. Illusioni 12

13 Illusioni Illusioni Illuzione di Mueller-Lyer Regole percettive figura-sfondo 13

14 Regole percettive prossimità Regole percettive somiglianza Regole percettive simmetria 14

15 Regole percettive continuità Regole percettive chiusura Triangolo di Kanizsa Regole percettive senso 15

16 Testa di un elefante? Illusioni in natura 16

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