Metodo lesionaleMetodo lesionale

• Lesioni acute vs. croniche

• Studi di casi singoli vs. gruppi

• Selezione su base sintomatologica vs. sito lesionale

Metodo lesionaleMetodo lesionale

Dissociazione singola

Area 1 Area 2Danno

Disturbocomportamentale

Normale XAnormale Y

Normale XNormale Y

Metodo lesionaleMetodo lesionale

Doppia dissociazione

Area 1 Area 2Danno

Disturbocomportamentale

Normale XAnormale Y

Anormale XNormale Y

Metodo lesionaleMetodo lesionale• Zona cerebrale necessaria per

determinata funzione, non correlazione ma causalità

• Spesso il danno è diffuso

• Presenza di diaschisi in stadio acuto

• Riorganizzazione funzionale dopo la lesione

Tomografia computerizzata TACTomografia computerizzata TAC

• TC or TAC Scan

• Come i raggi X

• I raggi passano attraverso la testa

• Ci sono dei rilevatori delle radiazioni

• Viene misurata la densità

Risonanza magneticaRisonanza magnetica• MRI

• L’idrogeno è magnetico

• I protoni in un campo magnetico si allineano

• vengono emesse radiofrequenze che disallineano i protoni

• Viene misurata la densità

V1 Lesione

NeurofisiologiaNeurofisiologia

• Esseri umani: Stimolazione elettrica pre-chirurgica

Animali:• Registrazione dell’attività dei neuroni

• Elevata risoluzione temporale

• Elevata risoluzione spaziale

Potenziali evocati correlati Potenziali evocati correlati ad eventiad eventi

• ERP

• Misure dell’attività elettrica corticale

• Media di ERP sincronizzati temporalmente all’evento e sovrapposti

ERPERP

• Onde cerebrali precoci e tardive riflettono diversi processi cognitivi

• Risoluzione temporale elevata

• Risoluzione spaziale scarsa

MagnetoencefalografiaMagnetoencefalografia• MEG

• Simile agli ERP, ma ricava misure dei campi magnetici generati dall’attività elettrica cerebrale

• ERF: campi magnetici correlati ad uno stimolo

MagnetoencefalografiaMagnetoencefalografia• Risoluzione temporale elevata

• Risoluzione spaziale maggiore degli ERP

• Misura solo l’attività corticale di superficie

• Estremamente costosa

Tomografia ad Emissione di Tomografia ad Emissione di PositroniPositroni

• PET

• Traccianti radioattivi (O15, F18 )

• Misure dell’attività metabolica

Tomografia ad Emissione di Tomografia ad Emissione di PositroniPositroni

• Invasiva

• Risoluzione temporale scarsa

• Risoluzione spaziale media

• L’attivazione è di tipo correlazionale

Visualizzazione attraverso Risonanza Visualizzazione attraverso Risonanza Magnetica funzionaleMagnetica funzionale

• fMRI

• Misura il rapporto tra l’emoglobina ossigenata e quella deossigenata

• Sovrappone l’attivazione funzionale alle immagini della struttura cerebrale

fMRI: vari stadi di elaborazione delle immagini

Le immagini funzionali di ogni soggetto vengono riallineate per

correggere gli eventuali movimenti della testa durante

l’acquisizione e poi co-registrate con l’immagine strutturale del

cervello. Poi l’immagine strutturale viene normalizzata per adattare spazialmente il cervello di vari soggetti ad uno standard. L’analisi statistica individua le

aree attivate dalla manipolazione sperimentale. I risultati possono essere visualizzati su immagini strutturali individuali o medie

fMRI: l’atlante stereotassico di Talairach e Tournoux

(1988) contiene:

Un sistema di coordinate per localizzare una zona cerebrale in accordo ad alcune strutture di riferimento

una regola di trasformazione spaziale per far corrispondere un cervello ad un altro

un cervello standard (template) con etichette anatomiche e strutturali

• Risoluzione temporale media

• Risoluzione spaziale relativamente elevata

• La natura delle attivazioni è di tipo correlazionale

Visualizzazione attraverso Risonanza Visualizzazione attraverso Risonanza Magnetica funzionaleMagnetica funzionale

Stimolazione magnetica Stimolazione magnetica TranscranicaTranscranica

• TMS - Produce campi magnetici localizzati tramite una bobina posta sullo scalpo

• Induce campi elettrici sulla superficie corticale

• Permette di interferire con la normale attività di un’area corticale

Unità TMS

EMG displayEMG

amplificatore

TMSTMS

• Una tecnica non invasiva per stimolare la corteccia cerebrale umana attraverso la scatola cranica e lo scalpo con degli impulsi magnetici di breve durata

• Una bobina elettrica, posta sullo scalpo, viene percorsa da una corrente elettrica e produce un un campo elettromagnetico nel cervello sottostante la bobina.

• Il campo magnetico stimola elettricamente i neuroni, per una durata ed in una posizione cerebrale che possono essere controllate dallo sperimentatore.

Stimolatore elettrico di Helmholtz, circa 1850

TMS: Cosa può fare• La TMS fornisce un metodo per produrre

sperimentalmente una “lesione” temporanea un’inattivazione di una zona della corteccia che provoca una disfunzione cognitiva

• La stimolazione della corteccia motoria primaria produce delle contrazioni visibili dei muscoli della mano

• La stimolazione della corteccia sensoriale primaria interferisce negativamente con la percezione tattile

• La stimolazione della corteccia visiva primaria produce una cecità temporanea e può far percepire dei fosfeni

• La TMS sulla corteccia motoria produce delle contrazioni involontarie dei muscoli controlaterali in quanto viene attivata la via motoria efferente (output)

• L’ampiezza delle contrazioni può essere misurata, ed utilizzata per ricostruire una mappa dell’eccitabilità del sistema motorio durante compiti motori e cognitivi

• Ad ampiezze maggiori, la TMS della corteccia motoria può causare dei ritardi misurabili nei tempi di reazione del soggetto

TMS sulla corteccia motoria primaria

500 V 50 ms

Impulso TMS

Contrazione muscolare (APB)

Periodo silente

• La TMS sulla corteccia sensoriale può disturbare la percezione di uno stimolo tattile sulla mano controlaterale

• Vengono prodotti un maggior numero di errori di detezione (omissioni di risposta allo stimolo a livello di soglia)

• Se si stimola un’altra posizione dello scalpo, e quindi della corteccia, questo non avviene: stimolazione di controllo

• Se si stimola la stessa posizione con diversi intervalli tra stimolo tattile e impulso TMS questo non avviene: stimolazione di controllo

TMS sulla corteccia sensoriale primaria

• La TMS sulla corteccia visiva produce una cecità parziale (scotomi) e temporanea, ma può anche produrre la visione di fosfeni

• Siccome gli effetti sul sistema visivo indotti dalla TMS sono particolarmente effimeri, l’informazione visiva deve essere sincronizzata in modo preciso con l’impulso TMS

TMS sulla corteccia visiva primaria

• La TMS sulla corteccia parietale può produrre delle variazioni nell’efficacia dell’attenzione visiva

• La rTMS (tipo ripetitivo) della corteccia parietale induce un’estinzione visiva in modo temporaneo ed anche sintomi simili al neglect visivo

• Anche la sensibilità tattile può essere ridotta dalla TMS parietale

TMS sulla corteccia parietale

• La TMS ad impulso singolo è un metodo completamente innocuo per studiare le funzioni cerebrali, una volta prese minime precauzioni

• I Pazienti che sono stati affetti da disturbi neurologici possono manifestare dei problemi

• I soggetti non devono avere oggetti metallici vicino alla bobina o pacemakers

Problemi di sicurezza

Stimolazione magnetica Stimolazione magnetica TranscranicaTranscranica

• Non invasiva

• Risoluzione temporale elevata

• Risoluzione spaziale relativamente elevata

• I risultati ottenuti possono essere messi in relazione causale con l’area corticale stimolata