Alpha oscillations index the functionality and the plastic changes of the visual system

Alpha oscillations are linked to visual awareness and to the periodical sampling of visual information, suggesting that alpha rhythm reflect an index of the functionality of the posterior cortices, and hence of the visual system. Therefore, the present work described a series of studies investigating alpha oscillations as a biomarker of the functionality and the plastic modifications of the visual system in response to lesions to the visual cortices or to external stimulations. The studies presented in chapter 5 and 6 showed that posterior lesions alter alpha oscillations in hemianopic patients, with reduced alpha reactivity at the eyes opening and decreased alpha functional connectivity, especially in right-lesioned hemianopics, with concurrent dysfunctions in the theta range, suggesting a specialization of the right hemisphere in orchestrating alpha oscillations and coordinating complex interplays among different brain rhythms. The study presented in chapter 7 investigated a mechanism of rhythmical attentional sampling of visual information in healthy participants, showing that perceptual performance is influenced by a rhythmical mechanism of attentional allocation, occurring at lower-alpha frequencies (i.e., 7 Hz), when a single spatial location is monitored, and at lower frequencies (i.e., 5 Hz), when attention is allocated to two spatial locations. Moreover, the right hemisphere seemed to have a dominance in this rhythmical attentional sampling, distributing attentional resources to the entire visual field. Finally, the study presented in chapter 8 showed that prolonged visual entrainment induce long-term modulations of resting-state alpha activity in healthy participants, suggesting that persistent modifications in the functionality of the visual system are possible. Altogheter, these findings show that functional processes and plastic changes of the visual system are reflected in alpha oscillatory patterns. Therefore, investigating and promoting alpha oscillations may contribute to the development of rehabilitative protocols to ameliorate the functionality of the visual system, in brain lesioned patients.

Sviluppo, Basi Neurali e Patologie del Sé corporeo

Il presente elaborato ha per oggetto la tematica del Sé, in particolar modo il Sé corporeo. Il primo capitolo illustrerà la cornice teorica degli studi sul riconoscimento del Sé corporeo, affrontando come avviene l’elaborazione del proprio corpo e del proprio volto rispetto alle parti corporee delle altre persone. Il secondo capitolo descriverà uno studio su soggetti sani che indaga l’eccitabilità della corteccia motoria nei processi di riconoscimento sé/altro. I risultati mostrano un incremento dell’eccitabilità corticospinale dell’emisfero destro in seguito alla presentazione di stimoli propri (mano e cellulare), a 600 e 900 ms dopo la presentazione dello stimolo, fornendo informazioni sulla specializzazione emisferica substrati neurali e sulla temporalità dei processi che sottendono all’elaborazione del sé. Il terzo capitolo indagherà il contributo del movimento nel riconoscimento del Sé corporeo in soggetti sani ed in pazienti con lesione cerebrale destra. Le evidenze mostrano come i pazienti, che avevano perso la facilitazione nell’elaborare le parti del proprio corpo statiche, presentano tale facilitazione in seguito alla presentazione di parti del proprio corpo in movimento. Il quarto capitolo si occuperà dello sviluppo del sé corporeo in bambini con sviluppo atipico, affetti da autismo, con riferimento al riconoscimento di posture emotive proprie ed altrui. Questo studio mostra come alcuni processi legati al sé possono essere preservati anche in bambini affetti da autismo. Inoltre i dati mostrano che il riconoscimento del sé corporeo è modulato dalle emozioni espresse dalle posture corporee sia in bambini con sviluppo tipico che in bambini affetti da autismo. Il quinto capitolo sarà dedicato al ruolo dei gesti nel riconoscimento del corpo proprio ed altrui. I dati di questo studio evidenziano come il contenuto comunicativo dei gesti possa facilitare l’elaborazione di parti del corpo altrui. Nella discussione generale i risultati dei diversi studi verranno considerati all’interno della loro cornice teorica.

The spatial representation of time

Numerosi studi mostrano che gli intervalli temporali sono rappresentati attraverso un codice spaziale che si estende da sinistra verso destra, dove gli intervalli brevi sono rappresentati a sinistra rispetto a quelli lunghi. Inoltre tale disposizione spaziale del tempo può essere influenzata dalla manipolazione dell’attenzione-spaziale. La presente tesi si inserisce nel dibattito attuale sulla relazione tra rappresentazione spaziale del tempo e attenzione-spaziale attraverso l’uso di una tecnica che modula l’attenzione-spaziale, ovvero, l’Adattamento Prismatico (AP). La prima parte è dedicata ai meccanismi sottostanti tale relazione. Abbiamo mostrato che spostando l’attenzione-spaziale con AP, verso un lato dello spazio, si ottiene una distorsione della rappresentazione di intervalli temporali, in accordo con il lato dello spostamento attenzionale. Questo avviene sia con stimoli visivi, sia con stimoli uditivi, nonostante la modalità uditiva non sia direttamente coinvolta nella procedura visuo-motoria di AP. Questo risultato ci ha suggerito che il codice spaziale utilizzato per rappresentare il tempo, è un meccanismo centrale che viene influenzato ad alti livelli della cognizione spaziale. La tesi prosegue con l’indagine delle aree corticali che mediano l’interazione spazio-tempo, attraverso metodi neuropsicologici, neurofisiologici e di neuroimmagine. In particolare abbiamo evidenziato che, le aree localizzate nell’emisfero destro, sono cruciali per l’elaborazione del tempo, mentre le aree localizzate nell’emisfero sinistro sono cruciali ai fini della procedura di AP e affinché AP abbia effetto sugli intervalli temporali. Infine, la tesi, è dedicata allo studio dei disturbi della rappresentazione spaziale del tempo. I risultati ci indicano che un deficit di attenzione-spaziale, dopo danno emisferico destro, provoca un deficit di rappresentazione spaziale del tempo, che si riflette negativamente sulla vita quotidiana dei pazienti. Particolarmente interessanti sono i risultati ottenuti mediante AP. Un trattamento con AP, efficace nel ridurre il deficit di attenzione-spaziale, riduce anche il deficit di rappresentazione spaziale del tempo, migliorando la qualità di vita dei pazienti.