L’emergere del Sense of Agency nello sviluppo: uno studio pilota di Neural Entrainment in Elettroencefalografia.

The Sense of Agency (SoA) refers to the awareness of being the cause of one's own actions and their consequences (Moore J. W., 2016) and relies on the ability to recognise the contingency between one's own action and its sensory effect. However, it is still unclear at what stage of early development this ability emerges. A key mechanism for investigating SoA is Sensory Attenuation (SA), a phenomenon in which self-generated stimuli are perceived as weaker than external ones (Blakemore, Wolpert, & Frith, 1998). This thesis explores the emergence of SoA and describes a new experimental protocol in electroencephalography (EEG). The study was designed to investigate the development of the SA mechanism in the newborns population through Neural Entrainment analysis, which allows for the observation of synchronisation between neural activity and external sensory stimuli (Otero, M. et al, 2022). The experimental paradigm involves manipulating the contingency between an action (i.e., sucking behavior, in newborns) and continuous auditory stimulation. The key measure is the Temporal Response Function (TRF), obtained through the Neural Entrainment analysis between the EEG signal and the auditory stimulation. The hypothesis is that if newborns possess a SoA,, an SA effect (that is, reduced TRF amplitude) will be observed in the contingent condition compared to the non-contingent condition. This thesis details the pilot phase of the project, conducted on a sample of adult participants (N=10), aimed at testing the feasibility of both the protocol and the related analysis. As in the neonatal version, the protocol consists of continuous EEG recording during an experimental condition in which the contingency of the auditory stimulus is manipulated. To adapt the task to the adult sample, the action used was a rhythmic movement with the hand (i.e., “squeezing”), designed to mimic the neonatal sucking behavior. Preliminary Neural Entrainment analysis yielded negative results, as no significant TRF was detected. The hypothesised causes include technical issues related to the quality of the auditory signal and potential bias arising from the nature of the task. For this reason, a second experimental phase is currently underway with a new sample of participants (N=11), in which additional data have been collected to refine the protocol and clarify possible limitations. This project is a pioneering attempt to integrate the study of SoA/SA with Neural Entrainment in EEG, providing an opportunity to identify an implicit marker of SoA. If further research with the adult sample provides positive results, the protocol could be applied to the neonatal context, enhancing our understanding of infant sensitivity to cause-and-effect relationships and the early development of SoA.

Il Sense of Agency (SoA) si definisce come la consapevolezza di essere la causa delle proprie azioni e delle loro conseguenze (Moore J. W., 2016) e si basa sulla capacità di riconoscere la contingenza tra una propria azione e il suo effetto sensoriale. Non è chiaro quando, nel corso delle prime fasi di vita, emerga questa capacità. Un meccanismo chiave per studiare il SoA è l’Attenuazione Sensoriale (SA), fenomeno per cui gli stimoli auto-generati risultano attenuati rispetto a quelli esterni (Blakemore, Wolpert, & Frith, 1998). Nel presente lavoro di tesi viene trattato l’emergere del SoA ed è descritto un nuovo protocollo sperimentale in elettroencefalografia (EEG). Lo studio è stato ideato per esplorare lo sviluppo del meccanismo di SA nel neonato tramite l’analisi di Neural Entrainment che permette di osservare la sincronizzazione tra attività neurale e stimoli sensoriali esterni (Otero, M. et al, 2022). Il paradigma sperimentale prevede la manipolazione della contingenza tra un’azione (nel neonato, l’atto di suzione) e una stimolazione uditiva continua. La misura chiave è la Temporal Response Function (TRF), ottenuta dall’analisi di Neural Entrainment tra il segnale EEG e la stimolazione uditiva. L’ipotesi è che, se il neonato possiede un SoA, si possa osservare un effetto di SA (una minor ampiezza nella TRF) nella condizione contingente rispetto a quella non contingente. Nel presente elaborato viene descritta nel dettaglio la fase pilota del progetto condotta su un campione di partecipanti adulti (N=10), volta a testare la fattibilità del protocollo e della relativa analisi. Come nella versione neonatale, il protocollo consiste in una registrazione EEG in continuo durante una situazione sperimentale in cui la contingenza dello stimolo uditivo viene manipolata. Per adattare il task al campione adulto, l’azione utilizzata è stata un movimento ritmico con la mano, pensato per mimare il comportamento suttorio neonatale. L’analisi preliminare di Neural Entrainment ha prodotto risultati negativi, poiché non è stato possibile rilevare una TRF significativa. Le cause ipotizzate includono problematiche tecniche legate alla qualità del segnale uditivo e possibili bias derivanti dalla natura del task. Per questo motivo, è attualmente in corso una seconda fase sperimentale con un secondo campione di partecipanti (N=11) in cui sono stati raccolti nuovi dati per perfezionare il protocollo e chiarire eventuali criticità. Questo progetto rappresenta il primo tentativo di combinare il tema del SoA/SA con il Neural Entrainment in EEG offrendo la possibilità di individuare un marker implicito di SoA. Se il proseguimento del progetto nel campione di adulti fornirà risultati positivi, sarà possibile applicare il protocollo al contesto neonatale, così da permetterci di ampliare le nostre conoscenze sulla consapevolezza infantile dei processi di causa-effetto e sullo sviluppo del SoA.