Il ruolo della corteccia somatosensoriale nel riconoscimento del sé corporeo: uno studio elettrofisiologico

The ability to recognize the own body visually (for example from a picture or when it is reflected in the mirror) has traditionally been considered as a pivotal marker of self- awareness. However, while we usually distinguish other people's body by vision only, for bodily-self recognition we can rely on information coming from different sensory modalities. To identify own body effectors, we usually resort to a wide network of sensorimotor (e.g., proprioceptive, somatosensory, and motor) inputs, rather than to visual features per se. The aim of this thesis was to specifically investigate role of somatosensory cortex in self-hand recognition. To this purpose, we exploited an EEG paradigm known as Veps-free Seps that allowed to study the involvement of the somatosensory cortex in a visual task. Eighteen healthy subjects were presented with pairs of visual stimuli (i.e., images of hands – self or others’ hands), which could be either identical or different. Visual stimuli were administered in two different scenarios (i.e., With Self and Without Self scenario), which depended on whether the self-hand was included or not in the pair. Importantly, in the half of the trials the presentation of visual stimuli was combined with tactile stimulation delivered on the index fingers of both hands. Therefore, by subtracting the visual-only trials from visual-tactile trials, we were able to dissociate neural evoked activity in somatosensory areas during visual processing. The subject's task was to verbally report whether the two stimuli were same or different. Behavioural results confirmed the presence of the so-called “self advantage”, with significant modulations of the reaction times only in the With Self scenario, thus suggesting a behavioural facilitation induced by the presentation of the self-hand. The analysis of electrophysiological data revealed that the somatosensory activity elicited by the first stimulus was greater when the self-hand was presented as compared to when another hand was presented. Hence, despite the tactile stimulus was identical across conditions, the visual recognition of self-hand boosted somatosensory processing. Furthermore, when we analysed the second stimulus, we found a sort of ‘somatosensory mismatch detection’ driven by the visual processing of hands. In particular, such mismatch detection was present only in the With Self scenario, paralleling the results of the analysis of the first stimulus. To sum up, our results confirm the tenet that somatosensory cortex is involved in self-hand recognition. In particular, we found that the presentation of the image of the self-hand selectively modulate somatosensory processing, thus revealing a tactile experience of the bodily self.

La capacità di riconoscere visivamente il proprio corpo (per esempio da una foto o quando è riflesso nello specchio) è stata tradizionalmente considerata come un marcatore fondamentale della consapevolezza di sé. Tuttavia, mentre di solito distinguiamo il corpo di altre persone solo attraverso la vista, per il riconoscimento del sé corporeo possiamo contare su informazioni provenienti da diverse modalità sensoriali. Per identificare i propri effettori corporei, di solito ricorriamo a un'ampia rete di input sensorimotori (ad esempio, propriocettivi, somatosensoriali e motori), piuttosto che alle caratteristiche visive in sé. Lo scopo di questa tesi è stato quello di indagare specificamente il ruolo della corteccia somatosensoriale nel riconoscimento della mano. Per fare questo, abbiamo sfruttato un paradigma EEG noto come Veps-free Seps che ha permesso di studiare il coinvolgimento della corteccia somatosensoriale in un compito visivo. Ai partecipanti, diciotto soggetti sani, sono state presentate coppie di stimoli visivi (cioè, immagini di mani – la propria mano o mani di altri), che potevano essere identici o diversi. Gli stimoli visivi sono stati somministrati in due diversi scenari (cioè, scenario With Self e scenario Without Self), in base al fatto che la mano self fosse inclusa o meno nella coppia. È importante notare che nella metà dei trials la presentazione degli stimoli visivi era combinata con la stimolazione tattile consegnata sugli indici di entrambe le mani. Pertanto, sottraendo i trials solo visivi dai trials visuo-tattili, siamo stati in grado di dissociare l'attività neurale evocata nelle aree somatosensoriali durante l'elaborazione visiva. Il compito del soggetto era di riferire verbalmente se i due stimoli erano uguali o diversi. I risultati comportamentali hanno confermato la presenza del cosiddetto "self advantage", con modulazioni significative dei tempi di reazione solo nello scenario With Self, suggerendo così una facilitazione comportamentale indotta dalla presentazione della mano self. L'analisi dei dati elettrofisiologici ha rivelato che l'attività somatosensoriale suscitata dal primo stimolo era maggiore quando veniva presentata la mano self rispetto a quando veniva presentata un'altra mano. Quindi, nonostante lo stimolo tattile fosse identico in tutte le condizioni, il riconoscimento visivo della mano self aumentava l'elaborazione somatosensoriale. Inoltre, quando abbiamo analizzato il secondo stimolo, abbiamo trovato una sorta di 'mismatch detection somatosensoriale' guidata dall'elaborazione visiva delle mani. In particolare, tale mismatch detection era presente solo nello scenario With Self, in parallelo con i risultati dell'analisi del primo stimolo. Per riassumere, i nostri risultati confermano l’ipotesi che la corteccia somatosensoriale sia coinvolta nel riconoscimento delle mani. In particolare, abbiamo trovato che la presentazione dell'immagine della mano self modula selettivamente l'elaborazione somatosensoriale, rivelando così un'esperienza tattile del sé corporeo.