Perda neuronal, ativação glial, neurogênese e alterações sensório-motoras após isquemia focal no córtex somestésico de ratos adultos

O Acidente vascular encefálico (AVE) é considerado uma das mais importantes causas de morte e perda funcional no mundo. Poucas condições neurológicas são tão complexas e devastadoras, provocando déficits neurológicos incapacitantes ou óbito nos sobreviventes. As regiões corticais são comumente afetadas por AVE, o que resulta em perda sensorial e motora. O estabelecimento dos padrões neuropatológicos em regiões corticais, incluindo a área somestésica, é fundamental para a investigação de possíveis intervenções terapêuticas. No presente estudo, investigamos os padrões de perda neuronal, microgliose, astrocitose, neurogênese e os déficits funcionais no córtex somestésico primário de ratos adultos, submetidos á lesões isquêmicas focais, induzidas por microinjeções de 40p Moles de endotelina-1 (ET-1). Foram utilizados 30 ratos (Rattus Norvegicus) da linhagem Wistar, adultos jovens, pesando entre 250-280g. Os animais foram divididos em grupos isquêmicos (N= 21) e controle (N=9). Os mesmos foram perfundidos nos tempos de sobrevida de 1, 3 e 7 dias. Os animais do grupo de 7 dias foram submetidos à testes comportamentais para avaliar a perda de função sensório-motora. Secções foram coradas pela violeta de cresila, citocromo oxidase e imunomarcadas para identificação neurônios (anti-NeuN), microglia ativada e não ativada (Iba-1), macrófagos/microglia ativados (ED-1), astrócitos (GFAP) e neuroblastos (DCX). As comparações estatísticas entre os grupos foram feitas por análise de variância (ANOVA), um critério com correção a posteriore de Tukey. Os animais isquêmicos apresentaram déficits sensório-motores revelados pela Escala Neurológica de Bederson, Teste de Colocação da Pata Anterior e Teste do Canto. Microinjeções de ET-1 induziram lesão isquêmica focal na área somestésica primária com perda neuronal, astrocitose e microgliose progressivas principalmente nos tempos mais tardios. A coloração para citocromo oxidase revelou o campo de barris, mas, inesperadamente, marcou uma população de células inflamatórias com características de macrófagos na região isquêmica. Houve aumento do número de neuroblastos, principalmente ao sétimo dia, na zona subventricular do hemisfério isquêmico, em relação ao hemisfério contralateral e animais controle. Não houve migração significativa de neuroblastos no córtex somestésico isquêmico. Os resultados mostram que microinjeções de ET-1 são um método eficaz para indução de perda tecidual e déficits sensoriais no córtex somestésico primário de ratos adultos. Também se evidencia que a zona subventricular é influenciada por eventos isquêmicos distantes e que populações macrofágicas parecem aumentar o padrão de expressão de citocromo oxidase. O referido modelo experimental pode ser utilizado em estudos futuros onde agentes neuroprotetores em potencial podem ser utilizados para minimizar as alterações neuropatológicas descritas.

O fator de crescimento neuronal na infecção por Schistosoma mansoni: estudo molecular, imunoenzimático e morfométrico em modelo permissível e não permissível à infecção

A esquistossomose é uma doença tropical causada, principalmente, pelo trematódeo Schistosoma mansoni, sendo que sua ocorrência afeta, mundialmente, 110 milhões de pessoas. A deposição dos ovos do parasita pode ocorrer, de forma ectópica, no sistema nervoso central (SNC) o qual leva à formação de granulomas com consequente produção do Fator de Crescimento Neuronal (NGF). Uma vez que muitos estudos demonstram a importância do NGF no desenvolvimento das vias corticais visuais, nosso estudo visou avaliar a possível alteração dos níveis de NGF no sistema visual assim como o impacto deste sobre a morfologia de células piramidais em dois modelos animais. A alteração na concentração do fator de crescimento assim como a morfometria neuronal foram avaliadas em animais permissíveis (camundongos) e não permissíveis (ratos) à infecção. Foram utilizados 174 ratos (Hooded Lister) e 135 camundongos albinos criados e mantidos em gaiolas e alimentados ad libitum. Esses animais foram inoculados, logo após o nascimento, com 50 cercárias. Setenta e sete ratos e 73 camundongos foram inoculados com solução salina e constituíram o grupo controle do estudo. Os períodos de infecção abrangeram uma a 48 semanas. Amostras do fígado e córtex visual foram retiradas, extraídas e quantificadas com kit de imunoensaio (ChemiKineTM Nerve Growth Factor (NGF) Sandwich ELISA Kit – Chemicon International). Para a análise morfométrica utilizamos células piramidais da camada IV do córtex visual marcadas através de injeção extracelular com Dextrana-Biotinilada (10.000 kDa). Os resultados foram expressos como média ± desvio padrão. Utilizamos teste t de Student para determinar diferenças estatísticas entre os grupos estudados. O valor médio de NGF encontrado no córtex visual de ratos infectados foi 39,2% maior do que no grupo controle (infectados: 400,9 ± 143,1 pg/mL; controle: 288 ± 31,9 pg/mL; p < 0,0001). Nas amostras de fígado, o aumento foi 28,9% maior no grupo infectado (infectados: 340,9 ± 103,9 pg/mL; p < 0,01; controle: 264,4 ± 38,6 pg/mL). Nenhum aumento significativo foi detectado antes de uma semana de infecção. Entre os camundongos, o aumento de NGF na área visual foi de 94,1% (infectados: 478,4 ± 284 pg/mL; p < 0,01; controle: 246,5 ± 76,8 pg/mL). No fígado destes animais o aumento foi de 138,7% (infectados: 561,8 ± 260,7 pg/mL; p < 0,01; controle: 301,3 ± 134,6 pg/mL). Em camundongos encontramos diferenças significativas quanto aos parâmetros dendríticos avaliados. A quantidade de dendritos foi 11,41% maior no grupo infectado do que no controle (controle: 25,28 ± 5,19; infectados: 28,16 ± 7,45; p < 0,05). O comprimento total dos dendritos também foi afetado (controle: 4.916,52 ± 1.492,65 μm; infectados: 5.460,40 ± 1.214,07 μm; p < 0,05) correspondendo a um aumento de 11,06%. A área total do campo receptor dendrítico sofreu um aumento de 12,99% (controle: 29.346,69 ± 11.298,62 μm2; infectados: 33.158,20 ± 7.758,31; p < 0,05) enquanto que a área somática teve uma redução de 13,61% (controle: 119,38 ± 19,68 μm2; infectados: 103,13 ± 24,69 μm2; p < 0,001). Quando foram avaliados os efeitos do aumento de NGF em ratos infectados não observamos diferenças significativas quanto aos parâmetros dendríticos analisados, em comparação ao grupo controle, com exceção de um aumento na área do corpo neuronal da ordem de 21,18% (controle: 132,20 ± 28,46 μm2; infectados: 160,20 ± 31,63 μm2; p < 0,00001). Este trabalho mostrou que a reação de produção de NGF no SNC durante a infecção por Schistosoma mansoni ocorre em maior magnitude no modelo permissível do que no modelo não permissível. Também demonstramos que, em camundongos, os efeitos sobre a morfologia neuronal é drasticamente afetada quando o organismo é submetido a um aumento na concentração de NGF em decorrência da infecção por Schistosoma mansoni. Diante destes dados, estudos avaliando as possíveis repercussões visuais e também dos efeitos na fisiologia celular causados pela infecção mansônica torna-se necessário para avaliar o real dano causado por este aumento patológico do fator de crescimento neuronal nas vias visuais de mamíferos.

Investigação de danos visuais em pacientes diagnosticados com meningite criptocócica não associada à imunossupressão

A meningite criptocócica é uma severa doença infecciosa causada pelo Cryptococcus spp. que apresenta alta letalidade e deixa nos sobreviventes uma série de sequelas sensoriais, entre as quais estão as alterações visuais. O objetivo deste estudo foi descrever as perdas visuais sofridas por pacientes, sem história de imunossupressão, diagnosticados com meningite criptocócica, de forma a indicar um possível mecanismo e fatores de risco para essas sequelas visuais. O trabalho foi composto de um estudo de série de casos de pacientes com meningite criptocócica sem história de imunossupressão (n = 7 pacientes, n = 14 olhos) e um estudo transversal analítico de todos os casos de meningite criptocócica sem história de imunossupressão notificados em 14 anos num hospital de referência do Pará (n = 113 casos). No estudo de série de casos, as funções visuais de uma amostra de pacientes foi cuidadosamente analisada por meio de avaliação oftalmológica, testes psicofísicos e eletrofisiológicos. No estudo transversal analítico, foi realizada análise de dados de prontuário com enfoque nas alterações visuais. Observou-se que os pacientes estudados na série de casos apresentaram grave diminuição da acuidade visual e mesmo em pacientes sem queixa visual houve alteração na percepção de cor, na percepção de contraste de luminância em diferentes frequências espaciais e no campo visual. Os testes indicam comprometimento da retina central como principal desencadeadora de uma cascata de alterações que impedem o normal processamento da imagem no córtex visual. Sugere-se que lesões do nervo óptico não foram as únicas responsáveis pelas alterações visuais observadas. Os principais fatores de risco para as alterações visuais observados pelo estudo transversal analítico foram o tempo de doença antes do início do tratamento e a resposta imunológica do paciente.

A visão através dos contrastes

O primeiro estágio de processamento da informação do estímulo visual consiste na contagem de fótons pelas células fotorreceptoras. Nos estágios pós-receptorais a informação de intensidade absoluta do estímulo é transformada em comparações de informações provindas de áreas adjacentes da retina e momentos sucessivos. Essa métrica implementada pelo sistema visual para quantificar o estímulo é chamada de contraste - contraste espacial ou simultâneo e contraste temporal ou sucessivo. A presença de contraste é essencial para a geração de percepção visual consciente no domínio do espaço e do tempo e em três dimensões ortogonais de cores - branca e preta; azul e amarela; verde e vermelha. Uma curva em forma de sinodelimita os limiares de detecção de contraste em função da frequência especial ou temporal do estímulo. Ela é chamada função de sensibilidade ao contraste e é afetada por uma série de fatores ópticos e neurais. Neurônios de diferentes classes contribuem para regiões diferentes da função de sensibilidade ao contraste e suas atividades representam as ações de vias de processamento visual que se estendem da retina ao córtex visual. Investigações básicas e clínicas têm dado suporte à importância do estudo da sensibilidade ao contraste espacial de luminância (branco e preta) como uma ferramenta indicadora da função visual em sujeitos normais e afetados por disfunções neuro-oftalmológicas.

Atividade antiinflamatória e neuroprotetora da Edaravona no córtex sensóriomotor primário de ratos adultos submetidos à isquemia focal experimental

O acidente vascular encefálico (AVENC) é uma desordem neural iniciada a partir da redução ou interrupção do fluxo sanguíneo, tornando inadequada a demanda energética para a região, promovendo assim um dano tecidual. O AVENC é classificado em hemorrágico ou isquêmico. O AVENC isquêmico tem maior prevalência e pode ocorrer por trombose ou embolismo. A patologia isquêmica tem múltiplos eventos interrelacionados como excitotoxicidade, despolarização periinfarto, estresse oxidativo e nitrosativo, inflamação e apoptose. Um elemento de fundamental importância na patologia isquêmica é a célula microglial, cuja atividade está intimamente ligada à progressão do ambiente lesivo. Uma alternativa terapêutica no tratamento do AVENC é um pirazolona denominada Edaravona. O presente trabalho avaliou a o efeito neuroprotetor da Edaravona na dose de 3mg/kg no córtex sensóriomotor primário após lesão isquêmica focal. A indução isquêmica foi induzida através da administração de 40pM do peptídeo vasoconstritor endotelina 1 diretamente sobre o córtex sensóriomotor primário. Foram avaliados animais tratados com Edaravona (N=10) e animais tratados com Água Destilada (N=10) nos tempos de sobrevida 1 e 7 dias após o evento isquêmico. O tratamento com edaravona evidenciou através da análise histopatológica com violeta de cresila uma redução de 49% e 66% na área de infarto nos animais nos tempo de sobrevida 1 e 7 dias respectivamente. Os estudos imunohistoquímicos para micróglia/macrófagos ativos (ED1⁺) demostraram uma redução na presença de células ED1⁺ em 35% e 41% para os tempos de sobrevida 1 e 7 dias respectivamente. A redução na presença de neutrófilos (MBS-1⁺) foi significativa apenas nos animais com tempo de sobrevida de 24h onde se observou a redução em 56% na presença dessas células. A análise estatística foi feita por análise de variância com correção a posteriori de Tukey com p <0,05.

Uso de Redes Neurais ARTMAP Nebulosas para a classificação de padrões em sinais ECoG relacionados ao movimento dos dedos

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Into the Island: A new technique of non-invasive cortical stimulation of the insula

Study aim. - We describe a new neuronavigation-guided technique to target the posterior-superior insula (PSI) using a cooled-double-cone coil for deep cortical stimulation. Introduction. - Despite the analgesic effects brought about by repetitive transcranial magnetic stimulation (TMS) to the primary motor and prefrontal cortices, a significant proportion of patients remain symptomatic. This encouraged the search for new targets that may provide stronger pain relief. There is growing evidence that the posterior insula is implicated in the integration of painful stimuli in different pain syndromes and in homeostatic thermal integration. Methods. - The primary motor cortex representation of the lower leg was used to calculate the motor threshold and thus, estimate the intensity of PSI stimulation. Results. - Seven healthy volunteers were stimulated at 10 Hz to the right PSI and showed subjective changes in cold perception. The technique was safe and well tolerated. Conclusions. - The right posterior-superior insula is worth being considered in future studies as a possible target for rTMS stimulation in chronic pain patients. (c) 2012 Elsevier Masson SAS. All rights reserved.

Increased variability of motor cortical excitability to transcranial magnetic stimulation in migraine: a new clue to an old enigma

Increased, decreased or normal excitability to transcranial magnetic stimulation (TMS) has been reported in the motor (M1) and visual cortices of patients with migraine. Light deprivation (LD) has been reported to modulate M1 excitability in control subjects (CS). Still, effects of LD on M1 excitability compared to exposure to environmental light exposure (EL) had not been previously described in patients with migraine (MP). To further our knowledge about differences between CS and MP, regarding M1 excitability and effects of LD on M1 excitability, we opted for a novel approach by extending measurement conditions. We measured motor thresholds (MTs) to TMS, short-interval intracortical inhibition, and ratios between motor-evoked potential amplitudes and supramaximal M responses in MP and CS on two different days, before and after LD or EL. Motor thresholds significantly increased in MP in LD and EL sessions, and remained stable in CS. There were no significant between-group differences in other measures of TMS. Short-term variation of MTs was greater in MP compared to CS. Fluctuation in excitability over hours or days in MP is an issue that, until now, has been relatively neglected. The results presented here will help to reconcile conflicting observations.

Cortical activation during executed, imagined, observed, and passive wrist movements in healthy volunteers and stroke patients

Motor imagery, passive movement, and movement observation have been suggested to activate the sensorimotor system without overt movement. The present study investigated these three covert movement modes together with overt movement in a within-subject design to allow for a fine-grained comparison of their abilities in activating the sensorimotor system, i.e. premotor, primary motor, and somatosensory cortices. For this, 21 healthy volunteers underwent functional magnetic resonance imaging (fMRI). In addition we explored the abilities of the different covert movement modes in activating the sensorimotor system in a pilot study of 5 stroke patients suffering from chronic severe hemiparesis. Results demonstrated that while all covert movement modes activated sensorimotor areas, there were profound differences between modes and between healthy volunteers and patients. In healthy volunteers, the pattern of neural activation in overt execution was best resembled by passive movement, followed by motor imagery, and lastly by movement observation. In patients, attempted overt execution was best resembled by motor imagery, followed by passive movement and lastly by movement observation. Our results indicate that for severely hemiparetic stroke patients motor imagery may be the preferred way to activate the sensorimotor system without overt behavior. In addition, the clear differences between the covert movement modes point to the need for within-subject comparisons. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Statistical physics approach to dendritic computation: The excitable-wave mean-field approximation

We analytically study the input-output properties of a neuron whose active dendritic tree, modeled as a Cayley tree of excitable elements, is subjected to Poisson stimulus. Both single-site and two-site mean-field approximations incorrectly predict a nonequilibrium phase transition which is not allowed in the model. We propose an excitable-wave mean-field approximation which shows good agreement with previously published simulation results [Gollo et al., PLoS Comput. Biol. 5, e1000402 (2009)] and accounts for finite-size effects. We also discuss the relevance of our results to experiments in neuroscience, emphasizing the role of active dendrites in the enhancement of dynamic range and in gain control modulation.

Increased coherence among striatal regions in the theta range during attentive wakefulness

The striatum, the largest component of the basal ganglia, is usually subdivided into associative, motor and limbic components. However, the electrophysiological interactions between these three subsystems during behavior remain largely unknown. We hypothesized that the striatum might be particularly active during exploratory behavior, which is presumably associated with increased attention. We investigated the modulation of local field potentials (LFPs) in the striatum during attentive wakefulness in freely moving rats. To this end, we implanted microelectrodes into different parts of the striatum of Wistar rats, as well as into the motor, associative and limbic cortices. We then used electromyograms to identify motor activity and analyzed the instantaneous frequency, power spectra and partial directed coherence during exploratory behavior. We observed fine modulation in the theta frequency range of striatal LFPs in 92.5 ± 2.5% of all epochs of exploratory behavior. Concomitantly, the theta power spectrum increased in all striatal channels (P < 0.001), and coherence analysis revealed strong connectivity (coefficients >0.7) between the primary motor cortex and the rostral part of the caudatoputamen nucleus, as well as among all striatal channels (P < 0.001). Conclusively, we observed a pattern of strong theta band activation in the entire striatum during attentive wakefulness, as well as a strong coherence between the motor cortex and the entire striatum. We suggest that this activation reflects the integration of motor, cognitive and limbic systems during attentive wakefulness.

Role of BDNF secretion and signaling in the activity-dependent refinement of synaptic connections

Neuronal networks exhibit diverse types of plasticity, including the activity-dependent regulation of synaptic functions and refinement of synaptic connections. In addition, continuous generation of new neurons in the “adult” brain (adult neurogenesis) represents a powerful form of structural plasticity establishing new connections and possibly implementing pre-existing neuronal circuits (Kempermann et al, 2000; Ming and Song, 2005). Neurotrophins, a family of neuronal growth factors, are crucially involved in the modulation of activity-dependent neuronal plasticity. The first evidence for the physiological importance of this role evolved from the observations that the local administration of neurotrophins has dramatic effects on the activity-dependent refinement of synaptic connections in the visual cortex (McAllister et al, 1999; Berardi et al, 2000; Thoenen, 1995). Moreover, the local availability of critical amounts of neurotrophins appears to be relevant for the ability of hippocampal neurons to undergo long-term potentiation (LTP) of the synaptic transmission (Lu, 2004; Aicardi et al, 2004). To achieve a comprehensive understanding of the modulatory role of neurotrophins in integrated neuronal systems, informations on the mechanisms about local neurotrophins synthesis and secretion as well as ditribution of their cognate receptors are of crucial importance. In the first part of this doctoral thesis I have used electrophysiological approaches and real-time imaging tecniques to investigate additional features about the regulation of neurotrophins secretion, namely the capability of the neurotrophin brain-derived neurotrophic factor (BDNF) to undergo synaptic recycling. In cortical and hippocampal slices as well as in dissociated cell cultures, neuronal activity rapidly enhances the neuronal expression and secretion of BDNF which is subsequently taken up by neurons themselves but also by perineuronal astrocytes, through the selective activation of BDNF receptors. Moreover, internalized BDNF becomes part of the releasable source of the neurotrophin, which is promptly recruited for activity-dependent recycling. Thus, we described for the first time that neurons and astrocytes contain an endocytic compartment competent for BDNF recycling, suggesting a specialized form of bidirectional communication between neurons and glia. The mechanism of BDNF recycling is reminiscent of that for neurotransmitters and identifies BDNF as a new modulator implicated in neuro- and glio-transmission. In the second part of this doctoral thesis I addressed the role of BDNF signaling in adult hippocampal neurogenesis. I have generated a transgenic mouse model to specifically investigate the influence of BDNF signaling on the generation, differentiation, survival and connectivity of newborn neurons into the adult hippocampal network. I demonstrated that the survival of newborn neurons critically depends on the activation of the BDNF receptor TrkB. The TrkB-dependent decision regarding life or death in these newborn neurons takes place right at the transition point of their morphological and functional maturation Before newborn neurons start to die, they exhibit a drastic reduction in dendritic complexity and spine density compared to wild-type newborn neurons, indicating that this receptor is required for the connectivity of newborn neurons. Both the failure to become integrated and subsequent dying lead to impaired LTP. Finally, mice lacking a functional TrkB in the restricted population of newborn neurons show behavioral deficits, namely increased anxiety-like behavior. These data suggest that the integration and establishment of proper connections by newly generated neurons into the pre-existing network are relevant features for regulating the emotional state of the animal.

Diskriminationsleistungen des Schmerzsinnes und deren Korrelate in Laser-evozierten Potenzialen

In der vorliegenden Arbeit sollte die Fähigkeit untersucht werden, Schmerzreize auf der Haut zu lokalisieren und deren Intensität zu differenzieren. Während dieser Diskriminationsaufgaben wurde die elektrische Aktivität des Gehirns gemessen.Traditionell werden dem nozizeptiven System nur geringe Diskriminationsleistungen zugeschrieben. In einer ersten Versuchsreihe sollten daher die räumlichen Diskriminationsleistungen für nozizeptive und taktile Reize verglichen werden. Auf dem Handrücken konnten schmerzhaft Laserhitzereize genauso gut lokalisiert werden wie taktile Reize (von-Frey-Haar). Nur ein mechanischer Nadelreiz, der taktiles und nozizeptives System koaktivierte, konnte noch besser lokalisiert werden. In der zweiten Versuchsreihe wurden während verschiedener Diskriminationsaufgaben (räumliche Diskrimination, Intensitätsdiskrimination) und einer Ablenkungsaufgabe (mentale Arithmetik) Laser-evozierte Potenziale von der Kopfhaut abgeleitet. Eine Dipolquellenanalyse zeigte als erstes eine Aktivierung des frontalen Operculums, entsprechend einem zur Zeit noch umstrittenen Projektionsgebiet eines nozizeptiven Thalamuskerns (VMpo), gefolgt vom primären somatosensorische Kortex (SI) und dem Gyrus cinguli. Im Gegensatz zum taktilen System wurde SI signifikant später aktiviert als SII (bzw. das Operculum). Die Diskriminationsaufgaben erhöhten die Aktivität aller Quellen im Vergleich zu der Ablenkungsbedingung. Dies konnte sogar für die früheste Quelle im Operculum gezeigt werden.Die frühe sensorisch-diskriminative Komponente der Schmerzverarbeitung im Operculum zeigte eine Hemisphärenasymmetrie, mit stärkerer Aktivierung der linken Hemisphäre unabhängig von der Stimulationsseite.

Social learning and action understanding in human observers: contributions of sensori-motor constraints and prior information

The aim of this thesis was to investigate the respective contribution of prior information and sensorimotor constraints to action understanding, and to estimate their consequences on the evolution of human social learning. Even though a huge amount of literature is dedicated to the study of action understanding and its role in social learning, these issues are still largely debated. Here, I critically describe two main perspectives. The first perspective interprets faithful social learning as an outcome of a fine-grained representation of others’ actions and intentions that requires sophisticated socio-cognitive skills. In contrast, the second perspective highlights the role of simpler decision heuristics, the recruitment of which is determined by individual and ecological constraints. The present thesis aims to show, through four experimental works, that these two contributions are not mutually exclusive. A first study investigates the role of the inferior frontal cortex (IFC), the anterior intraparietal area (AIP) and the primary somatosensory cortex (S1) in the recognition of other people’s actions, using a transcranial magnetic stimulation adaptation paradigm (TMSA). The second work studies whether, and how, higher-order and lower-order prior information (acquired from the probabilistic sampling of past events vs. derived from an estimation of biomechanical constraints of observed actions) interacts during the prediction of other people’s intentions. Using a single-pulse TMS procedure, the third study investigates whether the interaction between these two classes of priors modulates the motor system activity. The fourth study tests the extent to which behavioral and ecological constraints influence the emergence of faithful social learning strategies at a population level. The collected data contribute to elucidate how higher-order and lower-order prior expectations interact during action prediction, and clarify the neural mechanisms underlying such interaction. Finally, these works provide/open promising perspectives for a better understanding of social learning, with possible extensions to animal models.

Diffusion maps in the Subriemannian motion group and perceptual grouping

Il presente lavoro è motivato dal problema della constituzione di unità percettive a livello della corteccia visiva primaria V1. Si studia dettagliatamente il modello geometrico di Citti-Sarti con particolare attenzione alla modellazione di fenomeni di associazione visiva. Viene studiato nel dettaglio un modello di connettività. Il contributo originale risiede nell'adattamento del metodo delle diffusion maps, recentemente introdotto da Coifman e Lafon, alla geometria subriemanniana della corteccia visiva. Vengono utilizzati strumenti di teoria del potenziale, teoria spettrale, analisi armonica in gruppi di Lie per l'approssimazione delle autofunzioni dell'operatore del calore sul gruppo dei moti rigidi del piano. Le autofunzioni sono utilizzate per l'estrazione di unità percettive nello stimolo visivo. Sono presentate prove sperimentali e originali delle capacità performanti del metodo.