Multisensory integration (MSI) is a quite complex ability consisting in the facilitation of the processing of multimodal stimulations, as compared to unimodal ones (Stein et al., 2020, J Neurosci). Furthermore, this essential ability, fundamental for the development of a mature representation of the bodily-self, is characterized by an enhanced processing of multimodal stimuli occurring near to the body, as compared to far from it (Serino et al., 2019, Neurosci Biobehav Rev). Interestingly, previous electrophysiological evidences on newborns showed that a primitive form of MSI is already present soon after birth (Ronga et al., 2021, PNAS). Yet, no previous studies investigated the MSI’s emergence in the prenatal context. The present work focused on the MSI development before birth. In particular, it focuses: on the state of the art related to the MSI in adults and newborns, the literature on prenatal studies employing external stimulations and the main techniques exploited in this field. Furthermore, in the experimental section of the thesis a pilot study is described. Specifically, we tested physiological pregnancies along the third trimester of gestation with two experimental protocols consisting in external, unimodal (acoustic and vibrotactile) stimulations. The aim is to validate the employment of fetal eye-lens movements as stimulus-locked measurement for different type of stimulations. Both physiological (fHB) and behavioural (head and eye-lens movements) measurements were systematically recorded before and after the administration of 10 lateralized stimulations. Three different moments (Tp) along the last trimester of pregnancy have been considered during the study corresponding to the 26th (Tp1), 32nd (Tp2) and 37th (Tp3) week of gestation. Specifically, we used 2D ultrasound in two populations of fetuses (acoustics experiment: N=30, mean age in days=222; vibrotactile experiment: N=22, mean age in days=222.3) and compared both the fetal reactions, coded as the movements of the head or of the eye-lens, and the recording sequence, that is the pre- or the post-stimulation period. In both experiments, results show a significant modulation in the physiological response, with enhanced fHB post stimulations. In line with this result, behavioural analysis highlight a higher number of eye-lenses movements compared to the head ones, during the post stimulation period. In the acoustic experiment this result is consistent for each of the selected timepoints, while in the vibrotactile experiment this modulation interacts with the gestational age, with a wider difference in Tp1 between pre and post stimulation for eye movements than for head movements. This study provide evidence that fetuses significantly orient their attention to both acoustics and vibrotactiles stimuli, mainly moving their eyes and soon as the 26th week of gestation. In conclusion, the pilot study of this research successfully validated the coding of fetal eye-lens movements as a sensitive stimulus-driven measure to describe fetal attention orienting in response a different types of unimodal stimulations. This evidence makes strong fundamentals for the design of a multimodal protocol, which goal is to find the origin of MSI in the prenatal era.
L’integrazione multisensoriale (MSI) è una facoltà complessa che consiste nella facilitazione dell’elaborazione di stimoli multimodali rispetto a stimoli unimodali (Stein et al., 2020, J Neurosci). Questa abilità, fondamentale per una corretta rappresentazione del Sé corporeo, si caratterizza inoltre per una magnificazione degli stimoli multisensoriali quando occorrono vicino, rispetto a quando lontano dal corpo (Serino et al., 2019, Neurosci Biobehav Rev). È stato osservato che già i neonati a poche ore dalla nascita presentano una primitiva forma di MSI (Ronga et al., 2021, PNAS), ma nessuno studio ha ancora indagato questo fenomeno a livello prenatale. Il presente elaborato di tesi si focalizza sullo studio dell’emergere della MSI prima della nascita. In particolare, verrà esplorata: la letteratura principale sulla MSI nell’adulto e nel neonato, gli studi precedenti in epoca prenatale che hanno impiegato stimolazioni esterne e le principali tecniche utilizzate in questo contesto. Inoltre, nella parte sperimentale è descritto uno studio pilota condotto su gravidanze fisiologiche e su feti esaminati nel corso del terzo trimestre di gravidanza. In particolare, sono stati eseguiti due esperimenti che impiegano stimolazioni esterne unimodali (acustiche e vibrotattili) per validare l’utilizzo del movimento del cristallino dell’occhio come parametro di valutazione della risposta fetale. Sono state sistematicamente confrontate misurazioni, sia fisiologiche (battito cardiaco fetale, fHB), sia comportamentali (movimento della testa e del cristallino) nei momenti precedenti e successivi a 10 stimolazioni lateralizzate somministrate al feto. Le rilevazioni sono state effettuate in tre momenti distinti (Tp) dell’ultimo trimestre di gravidanza, rispettivamente a 26 (Tp1), 32 (Tp2) e 37 (Tp3) settimane di gestazione. Nello specifico, è stata sfruttata la tecnica di ecografia 2D in due popolazioni di feti (esperimento acustico: N=30, età media giorni=222; esperimento vibrotattile: N=22, 222.3 giorni) e sono state confrontate le risposte dei soggetti pre e post stimolazioni e codificando per movimenti degli occhi e della testa. Sia per il compito acustico che vibrotattile, i risultati indicano una significativa modulazione delle risposte fisiologiche, con un aumento del fHB in seguito alle sessioni sperimentali di stimolazione. In linea con questa evidenza, le analisi comportamentali hanno mostrato complessivamente maggiori movimenti del cristallino oculare, rispetto ai movimenti della testa, nel periodo post stimolazione. Per il protocollo acustico, questo effetto è visibile in tutti i Tp presi in esame, mentre nel protocollo vibrotattile tale effetto interagisce con il periodo di gestazione, con una differenza tra pre e post stimolazione maggiore per la codifica dei movimenti oculari rispetto a quelli della testa, solo nel Tp1. Le evidenze riscontrate in questo studio hanno dimostrato che i feti presi in esame rispondono agli stimoli, sia acustici, sia vibrotattili, preferenzialmente con gli occhi e nella fase successiva alla stimolazione. In conclusione, la fase pilota del presente studio ha validato con successo la codifica del movimento del cristallino dell’occhio quale misura efficace per descrivere l’orientamento attentivo fetale a differenti tipi di stimolazione unimodale. Tale ricerca permetterà di strutturare un protocollo di natura multisensoriale, con l’obiettivo di individuare il periodo di comparsa di MSI nel periodo prenatale.
La risposta attentiva del feto nel terzo trimestre a stimoli uditivi e vibrotattili: verso un protocollo multisensoriale in ecografia 2D
GAZZOLA, ILARIA
2023/2024
Abstract
L’integrazione multisensoriale (MSI) è una facoltà complessa che consiste nella facilitazione dell’elaborazione di stimoli multimodali rispetto a stimoli unimodali (Stein et al., 2020, J Neurosci). Questa abilità, fondamentale per una corretta rappresentazione del Sé corporeo, si caratterizza inoltre per una magnificazione degli stimoli multisensoriali quando occorrono vicino, rispetto a quando lontano dal corpo (Serino et al., 2019, Neurosci Biobehav Rev). È stato osservato che già i neonati a poche ore dalla nascita presentano una primitiva forma di MSI (Ronga et al., 2021, PNAS), ma nessuno studio ha ancora indagato questo fenomeno a livello prenatale. Il presente elaborato di tesi si focalizza sullo studio dell’emergere della MSI prima della nascita. In particolare, verrà esplorata: la letteratura principale sulla MSI nell’adulto e nel neonato, gli studi precedenti in epoca prenatale che hanno impiegato stimolazioni esterne e le principali tecniche utilizzate in questo contesto. Inoltre, nella parte sperimentale è descritto uno studio pilota condotto su gravidanze fisiologiche e su feti esaminati nel corso del terzo trimestre di gravidanza. In particolare, sono stati eseguiti due esperimenti che impiegano stimolazioni esterne unimodali (acustiche e vibrotattili) per validare l’utilizzo del movimento del cristallino dell’occhio come parametro di valutazione della risposta fetale. Sono state sistematicamente confrontate misurazioni, sia fisiologiche (battito cardiaco fetale, fHB), sia comportamentali (movimento della testa e del cristallino) nei momenti precedenti e successivi a 10 stimolazioni lateralizzate somministrate al feto. Le rilevazioni sono state effettuate in tre momenti distinti (Tp) dell’ultimo trimestre di gravidanza, rispettivamente a 26 (Tp1), 32 (Tp2) e 37 (Tp3) settimane di gestazione. Nello specifico, è stata sfruttata la tecnica di ecografia 2D in due popolazioni di feti (esperimento acustico: N=30, età media giorni=222; esperimento vibrotattile: N=22, 222.3 giorni) e sono state confrontate le risposte dei soggetti pre e post stimolazioni e codificando per movimenti degli occhi e della testa. Sia per il compito acustico che vibrotattile, i risultati indicano una significativa modulazione delle risposte fisiologiche, con un aumento del fHB in seguito alle sessioni sperimentali di stimolazione. In linea con questa evidenza, le analisi comportamentali hanno mostrato complessivamente maggiori movimenti del cristallino oculare, rispetto ai movimenti della testa, nel periodo post stimolazione. Per il protocollo acustico, questo effetto è visibile in tutti i Tp presi in esame, mentre nel protocollo vibrotattile tale effetto interagisce con il periodo di gestazione, con una differenza tra pre e post stimolazione maggiore per la codifica dei movimenti oculari rispetto a quelli della testa, solo nel Tp1. Le evidenze riscontrate in questo studio hanno dimostrato che i feti presi in esame rispondono agli stimoli, sia acustici, sia vibrotattili, preferenzialmente con gli occhi e nella fase successiva alla stimolazione. In conclusione, la fase pilota del presente studio ha validato con successo la codifica del movimento del cristallino dell’occhio quale misura efficace per descrivere l’orientamento attentivo fetale a differenti tipi di stimolazione unimodale. Tale ricerca permetterà di strutturare un protocollo di natura multisensoriale, con l’obiettivo di individuare il periodo di comparsa di MSI nel periodo prenatale.| File | Dimensione | Formato | |
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Tesi Sperimentale Gazzola Ilaria.pdf
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Descrizione: L'elaborato presenta studi esistenti sulla capacità di risposta fetale a stimoli esogeni; inoltre, illustra uno studio pilota atto a validare il movimento oculare del feto in risposta a stimoli esterni durante l'ultimo trimestre di gestazione.
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https://hdl.handle.net/20.500.14240/9015