Mu Rhythm Suppression: un potenziale biomarker elettrofisiologico dell'esperienza consapevole di movimento

We are all able to identify our body parts as our own and to feel agency for our actions. However, following specific brain lesions, patients can selectively misidentify an alien limb as belonging to their own body, whenever it is placed in a body-congruent position (Pathological Embodiment; PE). An interesting aspect of this clinical condition is that, whenever the embodied alien hand moves, patients with PE report that they have moved their own hand. To our knowledge, no previous study investigated the electrophysiological counterpart of such aberrant behaviour. The present study aims to provide a biomarker of the embodiment of the alien hand’s movement in patients with PE, capitalizing on the desynchronization of the mu rhythm, a measure of the sensorimotor cortices activation. The first study was conducted on healthy subjects to examine mu rhythm modulations during action execution (AE) or observation (AO). The hand performing the movement was placed either in a congruent (internal) or incongruent (external) position relative to the subject’s body. In AE, the movement was performed by the subject’s hand, whereas in AO, the alien hand did the same action. Results revealed that 1) a different mu desynchronization pattern between AE and AO was present in the beta band; (2) the postural manipolation was able to modulate mu desynchronization in the alpha-band, showing an impairment of the ability to differentiate between AE and AO only in the internal position. The second study used the same paradigm only in the observation condition, on three neurologic patients, one with and two without PE, who were matched for neuropsychological and neurological deficits. This research’s objective was to prove if observing an embodied moving alien hand, in a body-congruent position, elicits an elctrophysiological pattern similiar to the one seen in the AE condition (in the beta-band) on healthy subjects. The preliminary results reveal that the embodiment of the alien hand’s movement in the patient with PE led to the elicitation of an elecrophysiological signature similar to the real execution in healthy subjects, with greater mu desynchronization in the internal as compared to the external hand position, in the beta-band. Such difference was absent in patients without PE. This study represents the first attempt in literature to describe the cerebral correlates relative to the embodiment of the alien hand’s movement.

Tutti siamo in grado di riconoscere le varie parti del nostro corpo come proprie e percepirne l’agency dei movimenti. Tuttavia, a seguito di specifiche lesioni cerebrali, si possono verificare condizioni cliniche bizzarre come il Pathological Embodiment (PE), in cui i pazienti incorporano un arto altrui, quando questo è posizionato in modo coerente con la propria postura. Un aspetto interessante dei pazienti con PE è che, quando l’arto incorporato si muove, essi riferiscono di aver mosso la propria mano. Ad oggi manca in letteratura una misura elettrofisiologica di questo aspetto. Il presente elaborato ha l’obiettivo di sfruttare la desincronizzazione del ritmo mu, misura elettrofisiologica dell’attivazione delle cortecce sensorimotorie, allo scopo di fornire un biomarker che descriva l’incorporamento del movimento dell’arto alieno nel paziente con PE. A tal fine, è stato condotto un primo studio su soggetti sani esaminando la modulazione del ritmo Mu durante l’esecuzione o l’osservazione di un’azione di grasping. In entrambe le condizioni, la mano che compiva il movimento veniva posizionata in modo coerente con la postura del soggetto (posizione interna) oppure in maniera non coerente (posizione esterna). Nella condizione esecutiva, i soggetti muovevano la loro mano sinistra. Nella condizione osservativa, l’arto alieno compiva il movimento. Dai risultati si evince che 1) vi è un pattern differenziale di desincronizzazione del ritmo mu in banda beta durante l’esecuzione e l’osservazione del movimento, a prescindere dalla posizione assunta dalla mano che compie il movimento; 2) la manipolazione posturale è in grado di modulare la desincronizzazione del ritmo mu in banda alfa, mostrando un annullamento della capacità di differenziare tra esecuzione e osservazione di un’azione solo quando la mano che compie il movimento è nella posizione interna. Il secondo studio ha riproposto il paradigma nella versione osservativa, su tre pazienti, uno con PE e due di controllo senza PE, pareggiati per gli altri deficit neuropsicologici e neurologici. La ricerca è stata condotta con l’obiettivo di verificare se la differenza osservata nei soggetti sani tra esecuzione e osservazione (in banda beta), fosse riscontrabile nel paziente con PE, confrontando le posizioni interna (in cui, quando la mano aliena si muove, il paziente riferisce di aver mosso) ed esterna (in cui non si verifica l’incorporamento) del compito osservativo. I dati preliminari mostrano che, nel paziente con PE, l’incorporamento del movimento dell’arto alieno è caratterizzato da una firma cerebrale simile all’esecuzione reale del movimento dei soggetti sani, con una desincronizzazione maggiore nella posizione interna rispetto alla esterna, nella banda beta. Tale differenza è assente nei pazienti senza PE. Questo studio costituisce il primo tentativo in letteratura di descrivere i correlati cerebrali dell’incorporamento del movimento dell’arto alieno nei pazienti affetti da PE.