Alterazioni della consapevolezza corporea e movimento: come l'embodiment di una mano aliena ricalibra i movimenti di raggiungimento

Body ownership alterations, elicited by disorders such as pathological embodiment (PE) or experimental procedures like rubber hand illusion paradigm (RHI), can lead subjects to show inability to correctly identify which limbs are part of their own body. The main consequence of both PE and RHI is that subjects are tricked into experiencing an illusory sense of ownership (embodiment) over an alien hand if the latter is placed in a congruent position with the person’s body and respects specific constraints. Since body ownership is considered crucial to correctly program the movements that we make, this study aims to investigate if the embodiment of an alien hand leads the brain to program the action for the embodied alien hand, instead of the own one. The hypothesis is that there should be a recalibration effect on reaching movements, causing the subjects to make pointing errors, shifting towards the alien hand. To combine information from both PE and RHI, the present study relies on two experiments, one on an extremely rare brain-damaged patient with PE symptomatology but spared motor function, and one employing RHI. For both experiments, participants sat at a table with both hands comfortably laid on it, with a black cloth covering the proximal parts of their arms and either a real or fake alien hand was placed in a body-congruent position, to induce embodiment. Additionally, in experiment 2, the participant’s left hand was hidden by a vertical screen and RHI stimulation was performed. All subjects were asked to make ballistic reaching movements, while being blindfolded, towards a black rectangular target positioned before their left hand. Every movement’s end-point was measured. In Experiment 1, besides the patient with pathological embodiment (E+ patient), a patient with matching deficits, except for PE, (E- patient) and a group of 10 healthy subjects were recruited as controls. Subjects underwent 2 sessions, each divided in two blocks with the same structure: a first baseline block (no alien hand) followed by a hand block (with the alien hand). The hand was either the experimenter’s (in the alien session) or a fake (in the rubber session) left hand. The two blocks were composed by 10 trials each (i.e., 10 reaching movements towards the target) Experiment 2 involved 20 healthy subjects, which underwent two experimental blocks, where illusory ownership was manipulated. In the first block, both the alien hand and the real hand were stroked synchronously in order to induce the RHI; in the second block, the hands were stroked asynchronously. Participants performed once each block. As for experiment 1, the blocks consisted in 10 trials but, in this case, each of the 10 trials began with a 60 seconds of RHI stroking period (induction phase). After each block, participants were asked to rate their agreement with the items of embodiment questionnaires, to assess their subjective experience of the RHI. Findings showed that, indeed, the magnitude of the reaching error correlated with both the degree of illusory embodiment of the alien hand and the degree of illusory disembodiment of the physical limb. In other words, the more the alien hand is considered as one’s own, the more the reaching error grows. This study shows how body ownership and motor control are intimately linked, with the former exerting a top-down influence on the latter. When planning a reach, we do so from where our owned hand is and not from its physical location.

Le alterazioni della consapevolezza corporea (body ownership), causate da disturbi quali l'embodiment patologico (PE) o da procedure sperimentali come il paradigma della Rubber Hand Illusion (RHI), possono portare i pazienti ad una incapacità di identificare correttamente quali arti facciano parte del proprio corpo. L’effetto principale sia del PE che della RHI è un illusorio senso di body ownership (embodiment) nei confronti di un arto cosiddetto “alieno”, se quest’ultimo viene posizionato in modo congruente con il corpo del soggetto e rispetta determinati criteri. Poiché la consapevolezza corporea è considerata cruciale per la programmazione dei movimenti che compiamo, questo studio vuole indagare se l’embodiment di una mano aliena induca il cervello a programmare le azioni per la mano “incorporata” invece che per la propria. L’ipotesi è che ci sia un effetto di ricalibrazione dei movimenti di raggiungimento che induce i soggetti a commettere errori di puntamento. Per combinare le informazioni fornite sia dall’embodiment patologico che dalla RHI, il presente studio consiste in due esperimenti, uno che coinvolge un paziente con PE e senza emiplegia, e uno utilizzando il paradigma della RHI su soggetti sani. In entrambi gli esperimenti, i partecipanti erano seduti con le mani comodamente appoggiate su un tavolo, con un telo nero che copriva la parte prossimale degli arti superiori ed una mano aliena, vera o finta, posizionata alla destra della mano sinistra, in modo da risultare plausibile per la posizione del corpo. In aggiunta, per il secondo esperimento, la mano sinistra dei partecipanti era nascosta da un pannello verticale ed è stata praticata la stimolazione per indurre la RHI. A tutti i soggetti è stato chiesto di compiere, con una benda sugli occhi, dei movimenti rapidi di raggiungimento verso un target posto di fronte alla loro mano sinistra. Il punto di arrivo di ogni movimento è poi stato misurato. Per il primo esperimento, oltre al paziente con PE (E+), sono stati reclutati come controlli un paziente con deficit sovrapponibili a quelli del soggetto E+, escluso l’embodiment patologico (E-), e 10 soggetti sani. I partecipanti hanno preso parte a 2 sessioni, ognuna divisa in due blocchi, uno di baseline senza mano aliena ed uno sperimentale con una mano aliena. I due blocchi erano composti da 10 movimenti (trial) ciascuno. Al secondo esperimento hanno preso parte 20 soggetti sani, i quali sono stati sottoposti a due blocchi sperimentali. Nel primo blocco la mano aliena e la mano del soggetto venivano stimolate in modo sincrono, mentre per il secondo la stimolazione era asincrona. Come per il primo esperimento, i blocchi erano composti da 10 trial ma, in questo caso, ogni trial cominciava con 60 secondi di stimolazione per la RHI. Dopo ogni blocco, ai soggetti sottoposto un questionario per l’embodiment, per valutare la loro esperienza soggettiva. I risultati hanno mostrato che la grandezza degli errori di raggiungimento era correlata con il grado di embodiment della mano aliena. In altre parole, più la mano aliena è considerata propria, più l’errore di puntamento aumenta. Questo studio mostra come la consapevolezza corporea e il controllo motorio siano strettamente connessi, con la prima che esercita un’influenza top-down sul secondo. Quindi, quando programmiamo un movimento di raggiungimento, ci basiamo sulla posizione della mano che sentiamo di possedere, più che su quella della mano che effettivamente possediamo.