The present thesis aims to investigate the processes of recognizing one's own observed body parts. In neuropsychology, the identification of body parts eventually present within the visual field is considered as a skill related to high-level visual processing, carried out by specialized areas. In contrast, the identification as self-body parts is more related to somatosensory and motor processing than to solely visual processing. In fact, the observation of self-stimuli involves the activation of the sensorimotor network, which is related to ownership and sense of agency. This is confirmed by studies on self-advantage, which consists of faster reaction times and greater accuracy of responses when one's own body parts are included among the presented stimuli. Therefore, the role of the primary somatosensory cortex (S1) within the sensorimotor network was tested using a visual-matching task. In addition to electroencephalographic (EEG) recording, performed to investigate specific ERP components, S1 activity was experimentally inhibited by repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) performed on both hemispheres in separate sessions. Specifically, 6 healthy subjects observed a first visual stimulus depicting a hand (vS1) appear in the center of a monitor for 150 ms, then followed by a fixation cross for 1000 ms, and a second visual stimulus (vS2) for another 150 ms. At the offset of vS1, participants received a train of 5 inhibitory TMS pulses at 10 Hz, while at the offset of vS2 they had to report whether the projected hands of the pair were similar or different from each other, by pressing one of the two corresponding buttons. Furthermore, the previously photographed subject's own hand was also included among the used visual stimuli, and the absence of explicit involvement of it classified the task as implicit recognition. Preliminary results seem to confirm the presence of self-advantage when TMS stimulation was Sham and the visual stimuli pairs included self-hands. This facilitation was shown to be significantly reduced following left S1 inhibition, suggesting lateralization not due to hemispheric dominance but rather to the characteristic of the stimuli employed, which depicted only right hands and thus involved the contralateral cortex to a greater extent. A reduction in the self-advantage effect was also observed in the right S1 condition, but when compared to the Sham condition it did not reach statistical significance. In addition, electrophysiological results from the left S1 condition indicated the absence of the N270 wave, an ERP component associated with mismatch detection particularly responsive when the self-hands are present among the stimuli. In conclusion, the paradigm allowed further confirmation of self-advantage in cases where self-body parts are observed, and validated preliminary hypotheses regarding the central role of S1 within the sensorimotor network.
La presente tesi ha come obiettivo quello di indagare i processi di riconoscimento di proprie parti del corpo osservate. In neuropsicologia, l’individuazione di parti del corpo eventualmente presenti nel campo visivo è considerata una capacità legata all’elaborazione visiva di alto livello, ad opera di aree specializzate. Al contrario, l’identificazione delle parti del corpo come proprie è un processo correlato più all’elaborazione somatosensoriale e motoria che a quella unicamente visiva. Infatti, l’osservazione di stimoli definiti “self” coinvolge l’attivazione del network sensorimotorio, relativo all’ownership ed al sense of agency, come confermato da studi sul self-advantage, che consiste in tempi di reazione più veloci e maggior correttezza delle risposte quando tra gli stimoli presentati sono appunto incluse parti del corpo proprie. Per questo motivo, all’interno del network sensorimotorio è stato testato il ruolo della corteccia somatosensoriale primaria (S1) tramite l’impiego di task di visual-matching, ampiamente utilizzati in questo ambito della letteratura. Oltre alla registrazione elettroencefalografica (EEG), eseguita per tutta la durata delle sessioni con lo scopo di indagare componenti ERP specifiche, l’attività di S1 è stata inibita sperimentalmente tramite la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS) eseguita in entrambi gli emisferi in sessioni separate. Nello specifico, 6 soggetti sani hanno osservato apparire al centro di un monitor un primo stimolo visivo raffigurante una mano (vS1) per 150 ms, poi una croce di fissazione per 1000 ms, ed un secondo stimolo visivo (vS2) per altri 150 ms. All’offset di vS1 i partecipanti hanno ricevuto il treno di 5 pulse di TMS inibitoria a 10 Hz, mentre all’offset di vS2 hanno dovuto riportare se le coppie di mani proiettate fossero tra loro uguali o diverse, tramite la pressione di uno dei due tasti relativi. Inoltre, tra gli stimoli visivi utilizzati è stata inclusa anche la mano self del soggetto, fotografata in precedenza, ma l’assenza di riferimenti espliciti diretti ad essa classifica il task come relativo al riconoscimento implicito. I risultati preliminari sembrano confermare la presenza di self-advantage quando la stimolazione TMS è stata Sham e le coppie di stimoli visivi presentati hanno incluso mani self. Tale facilitazione si è mostrata significativamente ridotta in seguito all’inibizione di S1 sinistra, suggerendo una lateralizzazione non dovuta ad una dominanza emisferica quanto piuttosto alla caratteristica degli stimoli impiegati, che hanno raffigurato unicamente mani destre e di conseguenza coinvolto maggiormente la corteccia controlaterale. Una riduzione dell’effetto di self-advantage è stato osservato anche nella condizione S1 destra, ma se paragonata alla condizione Sham non ha raggiunto la significatività. Inoltre, i risultati elettrofisiologici della condizione S1 sinistra hanno indicato l’assenza dell’onda N270, componente ERP associata a mismatch detection e particolarmente responsiva quando lo stimolo self è presente tra quelli mostrati. In conclusione, il paradigma ha permesso un’ulteriore conferma del self-advantage nei casi in cui vengano osservate parti del corpo proprie, ed ha confermato le ipotesi preliminari riguardo al ruolo centrale di S1 all’interno del network sensorimotorio.
Inibizione indotta da rTMS della corteccia somatosensoriale primaria per investigare il suo ruolo nel riconoscimento di parti del corpo proprie
BIDDAU, CLAUDIO
2022/2023
Abstract
La presente tesi ha come obiettivo quello di indagare i processi di riconoscimento di proprie parti del corpo osservate. In neuropsicologia, l’individuazione di parti del corpo eventualmente presenti nel campo visivo è considerata una capacità legata all’elaborazione visiva di alto livello, ad opera di aree specializzate. Al contrario, l’identificazione delle parti del corpo come proprie è un processo correlato più all’elaborazione somatosensoriale e motoria che a quella unicamente visiva. Infatti, l’osservazione di stimoli definiti “self” coinvolge l’attivazione del network sensorimotorio, relativo all’ownership ed al sense of agency, come confermato da studi sul self-advantage, che consiste in tempi di reazione più veloci e maggior correttezza delle risposte quando tra gli stimoli presentati sono appunto incluse parti del corpo proprie. Per questo motivo, all’interno del network sensorimotorio è stato testato il ruolo della corteccia somatosensoriale primaria (S1) tramite l’impiego di task di visual-matching, ampiamente utilizzati in questo ambito della letteratura. Oltre alla registrazione elettroencefalografica (EEG), eseguita per tutta la durata delle sessioni con lo scopo di indagare componenti ERP specifiche, l’attività di S1 è stata inibita sperimentalmente tramite la stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS) eseguita in entrambi gli emisferi in sessioni separate. Nello specifico, 6 soggetti sani hanno osservato apparire al centro di un monitor un primo stimolo visivo raffigurante una mano (vS1) per 150 ms, poi una croce di fissazione per 1000 ms, ed un secondo stimolo visivo (vS2) per altri 150 ms. All’offset di vS1 i partecipanti hanno ricevuto il treno di 5 pulse di TMS inibitoria a 10 Hz, mentre all’offset di vS2 hanno dovuto riportare se le coppie di mani proiettate fossero tra loro uguali o diverse, tramite la pressione di uno dei due tasti relativi. Inoltre, tra gli stimoli visivi utilizzati è stata inclusa anche la mano self del soggetto, fotografata in precedenza, ma l’assenza di riferimenti espliciti diretti ad essa classifica il task come relativo al riconoscimento implicito. I risultati preliminari sembrano confermare la presenza di self-advantage quando la stimolazione TMS è stata Sham e le coppie di stimoli visivi presentati hanno incluso mani self. Tale facilitazione si è mostrata significativamente ridotta in seguito all’inibizione di S1 sinistra, suggerendo una lateralizzazione non dovuta ad una dominanza emisferica quanto piuttosto alla caratteristica degli stimoli impiegati, che hanno raffigurato unicamente mani destre e di conseguenza coinvolto maggiormente la corteccia controlaterale. Una riduzione dell’effetto di self-advantage è stato osservato anche nella condizione S1 destra, ma se paragonata alla condizione Sham non ha raggiunto la significatività. Inoltre, i risultati elettrofisiologici della condizione S1 sinistra hanno indicato l’assenza dell’onda N270, componente ERP associata a mismatch detection e particolarmente responsiva quando lo stimolo self è presente tra quelli mostrati. In conclusione, il paradigma ha permesso un’ulteriore conferma del self-advantage nei casi in cui vengano osservate parti del corpo proprie, ed ha confermato le ipotesi preliminari riguardo al ruolo centrale di S1 all’interno del network sensorimotorio.| File | Dimensione | Formato | |
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https://hdl.handle.net/20.500.14240/147786