Effetti dell'integrazione visuo-acustica in pazienti con disturbo di campo visivo

Human brain is provided with a flexible audio-visual system, which interprets and guides responses to external events according to spatial alignment, temporal synchronization and effectiveness of unimodal signals. The aim of the present thesis was to explore the possibility that such a system might represent the neural correlate of sensory compensation after a damage to one sensory pathway. To this purpose, three experimental studies have been conducted, which addressed the immediate, short-term and long-term effects of audio-visual integration on patients with Visual Field Defect (VFD). Experiment 1 investigated whether the integration of stimuli from different modalities (cross-modal) and from the same modality (within-modal) have a different, immediate effect on localization behaviour. Patients had to localize modality-specific stimuli (visual or auditory), cross-modal stimulus pairs (visual-auditory) and within-modal stimulus pairs (visual-visual). Results showed that cross-modal stimuli evoked a greater improvement than within modal stimuli, consistent with a Bayesian explanation. Moreover, even when visual processing was impaired, cross-modal stimuli improved performance in an optimal fashion. These findings support the hypothesis that the improvement derived from multisensory integration is not attributable to simple target redundancy, and prove that optimal integration of cross-modal signals occurs in processing stage which are not consciously accessible. Experiment 2 examined the possibility to induce a short term improvement of localization performance without an explicit knowledge of visual stimulus. Patients with VFD and patients with neglect had to localize weak sounds before and after a brief exposure to a passive cross-modal stimulation, which comprised spatially disparate or spatially coincident audio-visual stimuli. After exposure to spatially disparate stimuli in the affected field, only patients with neglect exhibited a shifts of auditory localization toward the visual attractor (the so called Ventriloquism After-Effect). In contrast, after adaptation to spatially coincident stimuli, both neglect and hemianopic patients exhibited a significant improvement of auditory localization, proving the occurrence of After Effect for multisensory enhancement. These results suggest the presence of two distinct recalibration mechanisms, each mediated by a different neural route: a geniculo-striate circuit and a colliculus-extrastriate circuit respectively. Finally, Experiment 3 verified whether a systematic audio-visual stimulation could exert a long-lasting effect on patients’ oculomotor behaviour. Eye movements responses during a visual search task and a reading task were studied before and after visual (control) or audio-visual (experimental) training, in a group of twelve patients with VFD and twelve controls subjects. Results showed that prior to treatment, patients’ performance was significantly different from that of controls in relation to fixations and saccade parameters; after audiovisual training, all patients reported an improvement in ocular exploration characterized by fewer fixations and refixations, quicker and larger saccades, and reduced scanpath length. Similarly, reading parameters were significantly affected by the training, with respect to specific impairments observed in left and right hemisphere–damaged patients. The present findings provide evidence that a systematic audio-visual stimulation may encourage a more organized pattern of visual exploration with long lasting effects. In conclusion, results from these studies clearly demonstrate that the beneficial effects of audio-visual integration can be retained in absence of explicit processing of visual stimulus. Surprisingly, an improvement of spatial orienting can be obtained not only when a on-line response is required, but also after either a brief or a long adaptation to audio-visual stimulus pairs, so suggesting the maintenance of mechanisms subserving cross-modal perceptual learning after a damage to geniculo-striate pathway. The colliculus-extrastriate pathway, which is spared in patients with VFD, seems to play a pivotal role in this sensory compensation.

Valutazione in opera ed in laboratorio della trasmissione laterale nelle tipologie edilizie italiane

L’attività di ricerca del dottorando è stata rivolta allo studio della trasmissione del rumore per via strutturale negli edifici. Questo argomento e' di notevole interesse sia fondamentale che applicativo. Il fenomeno e le problematiche ad essa connesse contribuiscono alla diminuzione delle prestazioni fonoisolanti, sia per le strutture verticali (usualmente valutate rispetto al rumore aereo), sia per quelle orizzontali (valutate anche rispetto al rumore impattivo) ed è tipico degli edifici con struttura portante a telaio e tamponatura in laterizi. Si tratta delle tipiche tipologie edilizie italiane, per le quali il problema risulta amplificato rispetto ad altre tipologie. La metodologia di studio è stata di tipo sperimentale. La scelta è dettata sia dall’insufficiente avanzamento dello stato dell’arte dei metodi di calcolo teorici, o delle loro versioni numeriche, sia dalla necessità di disporre di dati certi da confrontare con i valori forniti dai metodi previsionali semplificati indicati nelle norme UNI (modello CEN); infatti queste ultime sono un recepimento letterale di quelle europee, sebbene esse si basino su tipologie costruttive, materiali e tecniche di realizzazione differenti da quelle comunemente in uso in Italia; da qui la difformità di risultati tra formule previsionali e misurazioni sperimentali. Al fine di realizzare uno studio completo delle principali casistiche della trasmissione laterale sono state utilizzate 6 configurazioni in scala reale, con elementi edilizi diversamente collegati fra loro in modo da simulare i nodi strutturali comunemente realizzati negli edifici. La parte sperimentale della ricerca è stata svolta presso le “Camere Acustiche di Prova” del Laboratorio del Lazzaretto “R. Alessi” del DIENCA. Oltre alle usuali misurazioni di isolamento acustico, sono state eseguite numerose misurazioni di vibrazione. Infatti, dal confronto dei livelli di velocità di vibrazione dei diversi elementi di una struttura, rigidamente connessi, è possibile determinare l’indice di riduzione delle vibrazioni Kij che è la grandezza chiave per modellizzare il fenomeno della trasmissione laterale. La possibilità di determinare sperimentalmente tali valori nel contesto di un lavoro di ricerca finalizzato a determinare i meccanismi di propagazione delle vibrazioni nelle strutture, permette di valutare la precisione delle formule previsionali del modello CEN e di proporne varianti e integrazioni. I valori di Kij così determinati assumono grande importanza anche in fase di progetto, fornendo dati attendibili da utilizzare per la progettazione acustica degli edifici.

Il tocco pianistico: premesse storiche e sviluppi scientifici

“Il tocco pianistico: premesse storiche e sviluppi scientifici” si pone l’obiettivo di provare la politimbricità del pianoforte. A tal fine, ho indagato la relazione tra il gesto, la meccanica del pianoforte e il suono, problema sfiorato da alcuni maestri del Novecento, ma mai approfondito e sviscerato per ovvie ragioni riguardanti la mancanza di una tecnologia idonea e competenze difficili da trovare in una medesima persona. Per quest’ultima ragione mi sono avvalsa della collaborazione sia del Laboratorio di Anatomia Funzionale dell'Apparato Locomotore del Dipartimento di Morfologia Umana dell’Università di Milano, dove lavorano esperti delle più moderne tecnologie idonee alla registrazione del movimento, sia dell’ingegnere Alberto Amendola, docente a contratto di Acustica musicale presso l’Università di Parma per ciò che concerne l’analisi del suono e i rilievi acustici. La tesi si articola in due parti organizzate in quattro capitoli. Nel primo, La didattica pianistica nel primo trentennio del Novecento: il tocco e il timbro come parole chiave, dopo aver tracciato un quadro generale riguardante i concetti di ‘tocco’ e ‘timbro’ incontrati nei metodi e trattati del Sette/Ottocento, già affrontati nella tesi di laurea, procedo ad analizzare alcuni dei lavori più rappresentativi scritti tra la fine dell’Ottocento e gli anni Trenta del Novecento (The Leschetizky Method. A Guide to Fine and Correct Piano Playing di Malwine Brée, Über die physiologischen Fehler und die Umgestaltung der Klaviertechnik di Albert Maria Steinhausen, Die Grundlagen der Klaviertechnik di Rudolph Maria Breithaupt e The Phisiological Mechanics of Piano Technique di Otto Ortmann). Tali studi presentano una parte dedicata alle diverse modalità di produzione sonora e, quasi tutti, giungono ad una medesima conclusione: pur nella sua ricchezza, il pianoforte è uno strumento monotimbrico, dove la differenza tra i suoni è data dall’intensità e dall’agogica. Al fine di provare la politimbricità del pianoforte, il mio percorso di studi si è scontrato sia con la meccanica del pianoforte sia con l’acustica musicale. Ho fatto precedere quindi l’indagine scientifica, che confluisce nel capitolo IV, da una sezione in cui presento l’evoluzione della meccanica del pianoforte fino a giungere alla descrizione della meccanica moderna (capitolo II, Il Pianoforte: meccanica e modalità di produzione del suono), e da un’altra in cui affronto i fondamenti di acustica musicale, al fine di fornire al lettore i mezzi basilari per cimentarsi con la parte scientifica (capitolo III, Cenni di acustica musicale). Il capitolo IV è il resoconto organico e sistematico delle sperimentazioni svolte durante il dottorato presso il laboratorio di Anatomia funzionale dell’apparato locomotore dell’Università di Milano. La presentazione ripercorre necessariamente le tappe della ricerca considerata la novità assoluta dell’oggetto indagato. All’illustrazione dei dati di ogni fase segue sempre la discussione e l’interpretazione dei risultati per garantire la validità dell’esperimento. L’interesse della ricerca è stato condiviso oltre che dal dipartimento di Anatomia, anche dalla casa costruttrice di pianoforti Bechstein che ha costruito una meccanica speciale, e dalla ditta di pianoforti Angelo Fabbrini, che ha messo a disposizione un mezza coda Bechstein per effettuare i rilievi. Il capitolo IV, che rappresenta, dunque, il cuore della presente dissertazione dottorale, dimostra che il pianoforte è uno strumento politimbrico: mettendo in relazione il gesto pianistico, la reazione della meccanica e il suono è risultato che al movimento del martello, ripetibilmente diverso a seconda del tocco pianistico, corrisponde una reazione acustica che varia ripetibilmente in maniera differente a seconda del tocco.