Analisi cinematica del movimento nel paradigma della Rubber Hand Illusion

Il senso di body ownership può essere facilmente alterato sfruttando il meccanismo di integrazione di più segnali sensoriali nel cervello. L’ “illusione della mano di gomma” (RHI) è uno dei paradigmi sperimentali più popolari per indagare su questo fenomeno. Durante questa illusione, emerge una sensazione di possesso della mano di gomma come conseguenza di una stimolazione sincrona tattile e visiva. Precedenti studi hanno indagato la relazione tra il sistema motorio e il senso di ownership del corpo, concentrandosi su ciò che accade alla mano che subisce l’illusione, rivelando che esiste una forte connessione tra il sistema motorio e il senso di body ownership. In questo studio abbiamo voluto indagare se il paradigma della RHI modula anche la cinematica di movimento della mano non sottoposta all’illusione quando deve raggiungere la mano “illusa”. Infatti, durante l’illusione viene alterata la percezione della posizione veridica della propria mano, che risulta attratta dalla mano finta. Ci siamo quindi chiesti se i soggetti siano ancora in grado di raggiungere correttamente la mano sottoposta all’illusione con la loro altra mano o se, invece, compiano errori di raggiungimento dovuti alla alterazione propriocettiva. A tal fine, abbiamo registrato i parametri cinematici durante un compito di raggiungimento in cui il partecipante doveva toccare la propria mano stimolata in quattro diverse condizioni sperimentali distinte in base alla posizione della mano di gomma (interna o esterna) e al tipo di stimolazione (sincrona o asincrona). Come previsto, è emerso un effetto di illusione, misurato con il questionario di embodiment e con il drift propriocettivo, solo quando tutti i vincoli di embodiment erano soddisfatti (nella condizione sincrona interna). Le analisi cinematiche indicano che la RHI modifica sostanzialmente alcuni parametri della cinematica del movimento quando si raggiunge la mano soggetta all'illusione con l’altra mano. Tra questi parametri, lo spostamento del movimento orizzontale e la durata della fase di decelerazione sono risultati significativamente modulati dall'esperienza illusoria. È interessante notare che lo spostamento del movimento indica una forza di attrazione verso la mano di gomma e la fase di decelerazione suggerisce una maggiore incertezza nel raggiungere la propria mano. I nostri risultati suggeriscono che la RHI può rimodellare lo schema corporeo in misura tale da modificare la rappresentazione del corpo nello spazio e, di conseguenza, i comportamenti motori indirizzati alla mano soggetta all'illusione.

The sense of body ownership can be easily altered by the integration of multiple sensory signals in the brain. The "rubber hand illusion" (RHI) is one of the most popular experimental paradigms to investigate this phenomenon. During this illusion, a feeling of ownership of the rubber hand emerges as a consequence of synchronous tactile and visual stimulation. Previous studies investigating the relationship between the motor system and the sense of body ownership have focused on what happen to the embodied hand in both stationary and moving paradigm revealing that exist a strong connection between the motor system and the sense of body ownership. In the current study, we wanted to investigate if this paradigm also modulates the motor response toward the stimulated hand. Indeed, as one has lost the veridical location of one’s hand, which results attracted by the embodied fake hand, one should not be able to correctly guide the movements towards that “disowned” hand. To this end, we recorded kinematics parameters during a reaching task in which participant was required to touch his own stimulated hand in four different experimental conditions. As expected, the embodiment questionnaire and proprioceptive drift reported significant scores only when all embodiment constraints were met. Kinematics analyses indicate that the RHI substantially modifies some parameters of the motion kinematics when reaching the hand subjected to the illusion. Among these parameters, the horizontal movement displacement, and the duration of the deceleration phase resulted to be significantly modulated by the illusory experience. Interestingly, displacement indicates a force of attraction towards the rubber hand and deceleration suggests greater uncertainty in reaching his hand. Our findings suggest that RHI can reshape body schema to such extent that it modifies the body representation in space and, consequently, the motor behaviors toward the hand subjected to the illusion.