Mi stanco a guardarti

[11/06/2009] Un argomento che negli ultimi anni ha suscitato un notevole interesse nell'ambito delle neuroscienze cognitive riguarda i meccanismi neurali che sottostanno alla percezione e all'elaborazione delle azioni compiute da altri esseri umani.

Autori:

Federica Riva e Alice Mado Proverbio

È evidente come questo tema sia di enorme importanza per la comprensione dei processi che sono alla base della nostra capacità di interagire con le altre persone e di conseguenza del nostro essere sociali.

Dopo la scoperta, nella corteccia premotoria del cervello di primati non umani, di alcuni neuroni che si attivano non solo durante l'esecuzione di gesti finalizzati ma anche durante l'osservazione degli stessi compiuti da altri individui (Rizzolatti et al., 1996; Gallese et al., 1996), sono state condotte numerose ricerche (Buccino et al., 2001; Iacoboni et al., 2005) allo scopo di indagare la presenza e le caratteristiche di tali neuroni, denominati neuroni specchio, anche nel cervello umano.

Diversi studi hanno mostrato come, durante l'osservazione passiva di persone che compiono azioni, gesti oppure movimenti, si attivino aree corticali corrispondenti a quelle rilevate nelle scimmie. In particolare si riscontra un'attivazione della corteccia frontale (giro precentrale e frontale inferiore) e parietale sinistra (lobulo parietale inferiore) che comprendono le aree motorie e premotorie.

Alcuni ricercatori (Urgesi et al. 2006) hanno dimostrato come i neuroni specchio si attivano non solo alla vista di filmati che riprendono persone effettivamente in movimento, ma anche in presenza di fotografie (statiche) che implicano movimento (movimento implicito).

Video Neuroni a specchio, ©Università Bicocca di Milano

In sintesi, questi studi dimostrano l'esistenza nell'uomo di un complesso sistema corticale che si attiva sia mentre eseguiamo un'azione, sia mentre vediamo altre persone che la eseguono, come una sorta di rispecchiamento, di rappresentazione interna. Gli studi che hanno indagato le basi neurali della percezione dell'azione si sono focalizzati principalmente su azioni relativamente statiche, prive di particolare sforzo fisico.

Le informazioni relative a come gli esseri umani elaborino azioni con diversi livelli di dinamicità  sono scarse. In uno studio fisiologico di alcuni anni fa (Paccalin et al., 2000), i ricercatori hanno registrato la frequenza respiratoria di soggetti che osservavano una persona mentre correva: i risultati hanno mostrato un aumento di tale frequenza nonostante il soggetto fosse completamente fermo.

In un altro studio, (Decety et al., 1991) è stato registrato un aumento del battito cardiaco mentre i soggetti immaginavano di correre su un tapis-roulant.

In letteratura sono presenti altri studi fisiologici (Decety et al., 1993) che hanno rilevato l'attivazione del SNA (Sistema Nervoso Autonomo) in reazione all'osservazione o alla simulazione mentale dello sforzo muscolare in soggetti immobili, ma non risultano ricerche che hanno indagato i meccanismi cerebrali coinvolti nell'elaborazione di tali tipi di azione.

A questo proposito, in un recente studio pubblicato su PlosONE (doi/10.1371/journal.pone.0005389), i ricercatori si sono focalizzati sulla dinamicità  delle azioni.

Nello specifico, ai partecipanti all'esperimento sono state mostrate centinaia di fotografie di persone coinvolte in azioni relativamente statiche (vedi Immagine 1), come ad esempio mangiare e leggere, oppure altamente dinamiche (vedi Immagine 2), come correre e saltare.

Immagine - 1

Le due categorie di immagini (STAT, DIN) includevano la stessa percentuale di maschi e femmine, come di bambini ed adulti.

Immagine - 2

I partecipanti erano 23 studenti universitari, 11 maschi e 12 femmine, di età  compresa fra i 19 e i 35 anni. Ad essi venivano presentate, una alla volta, le immagini sopradescritte mescolate ad altre raffiguranti paesaggi (senza persone): il loro compito consisteva nell'osservare passivamente le fotografie e rispondere, pigiando un tasto, solo quando comparivano i paesaggi.

Mentre i soggetti eseguivano il compito veniva registrata la loro attività  cerebrale attraverso degli elettrodi (128) posti sullo scalpo.

Dall'EEG (Elettroencefalogramma) cosଠregistrato sono stati in seguito estratti gli ERP (dall'inglese: Event Related Potentials, potenziali correlati ad eventi) o, in altre parole, le risposte neurali specifiche per le due categorie di stimoli.

I risultati hanno mostrato una differenza di elaborazione tra le due categorie di immagini. In particolare, a circa 400 ms dalla presentazione dello stimolo, sopra l'area centro-parietale, sono stati registrati potenziali più ampi per le fotografie che presentavano persone coinvolte in azioni che richiedevano sforzo fisico rispetto all'altra categoria di stimoli (vedi Immagine - 3).

Immagine - 3 - Potenziali correlati ad eventi (ERP) registrati sulla regione centro-parietale alla vista di foto statiche e dinamiche. Copyright Laboratorio di Elettrofisiologia Cognitiva, Dipartimento di Psicologia, Università  degli Studi di Milano-Bicocca.

Inoltre sono state eseguite delle analisi per indagare eventuali differenze di risposta tra maschi e femmine.È stato osservato che i maschi sono più sensibili alle fotografie “dinamiche†: la differenza di risposta fra le categorie era maggiore nei maschi rispetto alle femmine.

Questa differenza risulta essere più evidente nell'emisfero sinistro. Infine è stata eseguita un'analisi per localizzare statisticamente i generatori intracorticali che producevano i potenziali elettrici registrati in superficie.

L'analisi ha evidenziato una maggiore attività  del sistema specchio fronto-parietale per le azioni che richiedono sforzo rispetto alle azioni statiche, in particolar modo nei maschi, dove l'attività  neurale in queste aree era maggiore rispetto a quella registrata nelle femmine (vedi Immagine - 4).

Immagine - 4 - Tomografia elettromagnetica a bassa risoluzione relativa all'attivazione cerebrale indotta dalla vista di movimenti altamente dinamici piuttosto che statici (tra 380-430 ms) nel cervello femminile e maschile.Copyright Laboratorio di Elettrofisiologia Cognitiva, Dipartimento di Psicologia, Università  degli Studi di Milano-Bicocca.

Concludendo, questo studio mostra come, rispetto ad azioni statiche, l'osservazione di azioni altamente dinamiche evochi una maggiore risposta cerebrale nel sistema specchio e quindi in quelle aree deputate sia all'esecuzione che alla percezione dell'azione.

Questo risultato potrebbe fornire ulteriori elementi di spiegazione ai dati ottenuti dagli studi fisiologici sopradescritti: l'aumento della frequenza respiratoria e del battito cardiaco in persone completamente ferme potrebbe essere causato proprio dall'attivazione di questo sistema che permette una simulazione interna, sulla propria pelle, o meglio nel proprio cervello, dei movimenti altrui.

Infine la differenza rilevata tra i due sessi potrebbe essere imputata alla diversa configurazione muscolare che caratterizza i maschi e le femmine e, in aggiunta, potrebbe spiegare la propensione dei maschi verso la pratica, ma anche l'osservazione di attività  sportive, dove ovviamente si è maggiormente esposti ad azioni altamente dinamiche.

BIBLIOGRAFIA

Buccino, G., Binkofski, F., Fink, G.R., Fadiga, L., Fogassi, L., Gallese, V., Seitz, R.J., Zilles, K., Rizzolatti, G. and Freund, H.J., (2001). 'Action observation activates premotor and parietal areas in a somatotopic manner: an fMRI study'. European Journal of Neuroscience, 13 (2):400-404.

Decety, J., Jeannerod, M., Durozard, D. and Baverel, G., (1993). 'Central activation of autonomic effectors during mental simulation of motor actions in man'. The Journal of Physiology, 461 (1):549-563.

Decety, J., Jeannerod, M., Germain, M. and Pastene, J., (1991). 'Vegetative response during imagined movement is proportional to mental effort.'. Behavioral Brain Research, 42 (1):1-5.

Gallese, V., Fadiga, L., Fogassi, L. and Rizzolatti, G., (1996). 'Action recognition in the premotor cortex'. Brain, 119 (2):593-609.

Iacoboni, M., Molnar-Szakacs, I., Gallese, V., Buccino, G., Mazziotta, J.C. and Rizzolatti, G., (2005). 'Grasping the Intentions of Others with One's Own Mirror Neuron System'. PLoS Biol, 3 (3):e79.

Paccalin, C. and Jeannerod, M., (2000). 'Changes in breathing during observation of effortful actions'. Brain Research, 862 (1-2):194-200.

Rizzolatti, G., Fadiga, L., Gallese, G. and L., F., (1996). 'Premotor cortex and the recognition of motor actions.'. Brain research. Cognitive Brain Research, 3 (2):131-141.

Urgesi, C., Moro, V., Candidi, M. and Aglioti, S.M., (2006). 'Mapping Implied Body Actions in the Human Motor System'. J. Neurosci., 26 (30):7942-7949.