Labili confini: modulazioni dello spazio peripersonale indotte dalla salienza della stimolazione

This research is part of the strand of neuroscientific literature investigating spatial modulations of multisensory processes that allow the measurement of peripersonal space (PPS) boundaries. In particular, the idea that multisensory integration responses can reveal the boundaries of the PPS is still an open issue in the literature. Some research confirms the presence of a significant space-dependent modulation of multisensory facilitation, other studies do not replicate this result. Starting from this controversy present in the literature, the aim of our research was to verify the role of salience relative to the stimuli employed in the multisensory task in bringing out these spatial effects, in two different experimental contexts. We exploited the visual enhancement of touch (VET) paradigm, in which participants provided rapid responses to stimuli (tactile or visual) and rated their perceived intensity while ignoring other simultaneously administered stimuli. In Experiment 1, the sensory modality to which subjects paid attention was manipulated by administering a tactile task and a visual task. There was a unimodal condition, in which tactile or visual stimuli (depending on the task) were presented only on the left hand in isolation, and a bimodal condition, in which two other stimuli of different sensory modalities (i.e., visual or tactile depending on the task), were administered simultaneously, either near (bimodal near condition) or far from the left hand (bimodal far condition). Experiment 2 involved two tactile VET tasks: a unilateral one, in which tactile stimuli were administered only to one hand (100% probability), and a bilateral one, in which stimuli could occur on both hands randomly (50% probability on each hand). In Experiment 1, response facilitation was observed in the bimodal near condition compared with the other conditions in both the tactile and visual tasks. Furthermore, in the unimodal condition, subjects were slower on the second task than on the first task in the unimodal condition, consistent with the physiology of the two sensory modalities. In addition, facilitation was modulated by proximity to the hand on which the target stimuli were administered, with greater facilitation of responses in the bimodal near condition than in the far (space-dependent VET) condition, regardless of task. The results show that the sensory modality exploited by the task does not determine whether or not a space-dependent VET effect can be observed, since the receptive visual and tactile fields of the bimodal neuron are overlapping. The results of Experiment 2 revealed that the space-dependent VET effect, was present only in the unilateral task and not in the bimodal task. When tactile stimulation was highly predictable, the system confined the PPS around the stimulated hand. In contrast, when the location of the tactile stimulation was unpredictable, the system remaps the PPS boundary to include both hands. This means that cognitive expectation, relative to stimulus localization, modulates the salience of visual events by including/excluding them from the PPS, thus allowing individuals to best identify and respond to incoming sensory stimuli.

Il presente lavoro si colloca nel filone di letteratura neuroscientifica che indaga le modulazioni spaziali dei processi multisensoriali che permettono di misurare i confini del peripersonal space (PPS). In particolare, l'idea che le risposte di integrazione multisensoriale possano rivelare i confini del PPS rappresenta ancora una questione aperta in letteratura. Alcune ricerche confermano la presenza di una significativa modulazione spazio-dipendente delle facilitazioni multisensoriali, altri studi non replicano questo risultato. A partire da tale controversia presente in letteratura, l’obiettivo della nostra ricerca è stato quello di verificare il ruolo della salienza relativa agli stimoli impiegati nel task multisensoriale nel far emergere tali effetti spaziali, in due contesti sperimentali diversi. Abbiamo sfruttato il paradigma del visual enhancement of touch (VET), nel quale i partecipanti fornivano delle risposte rapide a degli stimoli (tattili o visivi) e ne valutavano l’intensità percepita ignorando altri stimoli somministrati simultaneamente. Nell’Esperimento 1 è stata manipolata la modalità sensoriale su cui i soggetti ponevano l’attenzione somministrando un task tattile e un task visivo. Vi era una condizione unimodale, nella quale gli stimoli tattili o visivi (a seconda del task) venivano presentati solo sulla mano sinistra in isolamento e una condizione bimodale, nella quale altri due stimoli di diversa modalità sensoriale (i.e., visivi o tattili a seconda del task), venivano somministrati simultaneamente, vicino (condizione bimodale near) o lontano dalla mano sinistra (condizione bimodale far). L’Esperimento 2 prevedeva la presenza di due task VET tattili: uno unilaterale, in cui gli stimoli tattili venivano somministrati solo a una mano (100% di probabilità), e uno bilaterale, in cui gli stimoli potevano verificarsi su entrambe le mani in modo casuale (50% di probabilità su ciascuna mano). Nell’Esperimento 1, si è osservata una facilitazione della risposta nella condizione bimodale near rispetto alle altre condizioni, sia nel task tattile che nel task visivo. Inoltre, nella condizione unimodale, i soggetti erano più lenti al secondo task rispetto al primo nella condizione unimodale, coerentemente con la fisiologia delle due modalità sensoriali. Inoltre, la facilitazione era modulata dalla prossimità alla mano su cui occorrevano gli stimoli target, con una facilitazione maggiore delle risposte nella condizione bimodale near rispetto a quella far (VET spazio-dipendente), indipendentemente dal task. I risultati mostrano che la modalità sensoriale sfruttata dal compito non determina la possibilità o meno di osservare un effetto VET spazio-dipendente, dal momento che i campi recettivi visivi e tattili del neurone bimodale sono sovrapposti. I risultati dell’Esperimento 2 hanno rivelato che l’effetto VET spazio-dipendente, era presente solo nel compito unilaterale e non in quello bimodale. Quando la stimolazione tattile era altamente prevedibile il sistema confina il PPS intorno alla mano stimolata. Al contrario, quando la localizzazione della stimolazione tattile era imprevedibile, il sistema rimappa il confine PPS in modo da includere entrambe le mani. Ciò vuol dire che l’aspettativa cognitiva, rispetto alla localizzazione dello stimolo, modula la salienza degli eventi visivi includendoli/escludendoli dal PPS, permettendo così agli individui di individuare e reagire al meglio agli stimoli sensoriali in arrivo.