1

Corso integrato di BioingegneriaCorso integrato di Bioingegneria

Medicina Fisica e RiabilitativaMedicina Fisica e Riabilitativa

�� DocenteDocente: : Mirta FiorioMirta Fiorio

�� RicevimentoRicevimento: : III piano, studio Prof. Paola CesariIII piano, studio Prof. Paola Cesari

mirta.fiorio@medicina.univr.itmirta.fiorio@medicina.univr.it

045 8425124045 8425124

�� EsameEsame: : ReportReport

�� Testi di riferimentoTesti di riferimento: : -- Elena Elena ZambianchiZambianchi “Elementi di Psicofisica” Edizioni “Elementi di Psicofisica” Edizioni BorlaBorla

-- KandelKandel, Schwartz, Jessell “Principi di , Schwartz, Jessell “Principi di NeuroscienzeNeuroscienze” Casa Editrice Ambrosiana” Casa Editrice Ambrosiana

SISTEMI SENSORIALI E SISTEMI SENSORIALI E

PERCEZIONEPERCEZIONE

Mirta Fiorio

Dipartimento di Scienze Neurologiche e della Visione

Università di Verona

Percezione

Sistemi sensoriali

Stimoli esterni

�� VisivoVisivo

�� SomatosensorialeSomatosensoriale

�� UditivoUditivo

�� OlfattivoOlfattivo

�� GustativoGustativo

2

Sistemi sensorialiSistemi sensoriali

PercezionePercezione

??

1)1) Uno stimolo fisicoUno stimolo fisico

2)2) Eventi attraverso i quali lo stimolo Eventi attraverso i quali lo stimolo viene viene trasdottotrasdotto in un messaggio in un messaggio costituito da impulsi nervosicostituito da impulsi nervosi

3)3) Una risposta al messaggio, costituita Una risposta al messaggio, costituita dalla percezione o esperienza dalla percezione o esperienza cosciente delle sensazionicosciente delle sensazioni

Sebbene i processi che conducono alle sensazioni Sebbene i processi che conducono alle sensazioni differiscano da un senso all’altro, 3 fasi di questi differiscano da un senso all’altro, 3 fasi di questi processi sono comuni a tutti i sensi:processi sono comuni a tutti i sensi:

PsicofisicaPsicofisica

Fisiologia Fisiologia

sensorialesensoriale

Studio delle sensazioni e percezioni, punto di Studio delle sensazioni e percezioni, punto di partenza per l’analisi scientifica dei processi partenza per l’analisi scientifica dei processi mentali.mentali.

Psicologia sperimentale = studiare la sequenza di Psicologia sperimentale = studiare la sequenza di eventi attraverso i quali, partendo da uno eventi attraverso i quali, partendo da uno stimolo, si arriva ad un’esperienza soggettiva.stimolo, si arriva ad un’esperienza soggettiva.

Codificazione ed elaborazione delle

informazioni sensoriali

3

Sistemi sensorialiSistemi sensoriali

Stimoli esterni

Recettori periferici

Vie sensitive

Aree corticali primarie

ChimiciMeccaniciTermiciElettromagnetici

Visivi (coni e bastoncelli nella retina)Tattili (recettori sulla pelle e in profondità)Uditivi (cellule ciliare nell’orecchio)Olfattivi (recettori nella cavità nasale)Gustativi (papille gustative sulla lingua)

VisiveSomatosensorialiUditiveOlfattiveGustativeVisivaSomatosensorialeUditivaOlfattivaGustativa

Stimoli esterniStimoli esterni

Gli stimoli esterni sono caratterizzati da Gli stimoli esterni sono caratterizzati da diverse forme di diverse forme di energiaenergia::

Meccanica Meccanica

Termica Termica

Chimica Chimica

ElettromagneticaElettromagnetica

RecettoriRecettori

Il primo contatto di tutti i sistemi sensoriali Il primo contatto di tutti i sistemi sensoriali con il mondo esterno avviene attraverso i con il mondo esterno avviene attraverso i recettorirecettori..

Ogni recettore è sensibile a una particolare Ogni recettore è sensibile a una particolare forma di energia.forma di energia.

4

RecettoriRecettori

TrasduzioneTrasduzione dello stimolodello stimolo

Il recettore ha il compito di trasformare Il recettore ha il compito di trasformare l’energia dello stimolo in l’energia dello stimolo in energiaenergia

elettrochimicaelettrochimica che viene riconosciuta dal che viene riconosciuta dal sistema nervoso.sistema nervoso.

Codificazione nervosaCodificazione nervosa

Le informazioni sullo stimolo vengono Le informazioni sullo stimolo vengono rappresentate con rappresentate con potenziali d’azionepotenziali d’azione e e trasmesse alle aree corticali.trasmesse alle aree corticali.

I potenziali d’azione insorgono nelle fibre I potenziali d’azione insorgono nelle fibre afferenti solo quando l’intensità dello afferenti solo quando l’intensità dello stimolo raggiunge il valore di soglia stimolo raggiunge il valore di soglia fisiologica assoluta.fisiologica assoluta.

5

Codificazione nervosaCodificazione nervosa

Sistemi sensorialiSistemi sensoriali

I sistemi sensoriali mediano 4 attributi dello I sistemi sensoriali mediano 4 attributi dello stimolo :stimolo :

MODALITA’MODALITA’

INTENSITA’ INTENSITA’

DURATADURATA

LOCALIZZAZIONELOCALIZZAZIONE

MODALITA’MODALITA’

Vista, tatto, udito, gusto, olfatto Vista, tatto, udito, gusto, olfatto

Forme diverse di energia vengono trasformate in Forme diverse di energia vengono trasformate in modalità sensoriali diverse.modalità sensoriali diverse.

MuellerMueller: “: “legge delle energie specifiche delle sensazionilegge delle energie specifiche delle sensazioni”:”:ogni fibra nervosa viene attivata da un certo tipo ogni fibra nervosa viene attivata da un certo tipo di stimolo.di stimolo.

6

Sistemi sensorialiSistemi sensoriali

Codice nervoso per la modalitàCodice nervoso per la modalità

Specificità del recettoreSpecificità del recettore: i recettori sono sensibili all’energia : i recettori sono sensibili all’energia di un solo tipo di stimolo.di un solo tipo di stimolo.

Codice della linea attivataCodice della linea attivata: recettori di tipo diverso : recettori di tipo diverso stabiliscono connessioni specifiche con siti diversi stabiliscono connessioni specifiche con siti diversi del sistema nervoso centrale. Stimolando del sistema nervoso centrale. Stimolando determinate fibre si hanno determinate sensazioni.determinate fibre si hanno determinate sensazioni.

Codice del tipo di scaricaCodice del tipo di scarica: un recettore : un recettore aspecificoaspecifico può può segnalare diversi tipi di stimoli grazie a modalità di segnalare diversi tipi di stimoli grazie a modalità di scarica diverse.scarica diverse.

Codice nervoso per la modalitàCodice nervoso per la modalità

Stimolo adeguatoStimolo adeguato: tipo di energia stimolante alla quale il : tipo di energia stimolante alla quale il recettore è sensibile.recettore è sensibile.

I recettori sono sintonizzati su una gamma I recettori sono sintonizzati su una gamma preferenziale di valori dello stimolo. I recettori preferenziale di valori dello stimolo. I recettori vengono attivati da questi valori dello stimolo con la vengono attivati da questi valori dello stimolo con la minima intensità di stimolazione.minima intensità di stimolazione.

I recettori possono rispondere anche ad altri valori I recettori possono rispondere anche ad altri valori dello stimolo, purché l’intensità di stimolazione sia dello stimolo, purché l’intensità di stimolazione sia più elevata.più elevata.

7

INTENSITA’INTENSITA’

L’intensità della sensazione dipende dall’intensità L’intensità della sensazione dipende dall’intensità dello stimolo.dello stimolo.

L’intensità dello stimolo è codificata dalla L’intensità dello stimolo è codificata dalla frequenza di scarica dei neuroni sensoriali.frequenza di scarica dei neuroni sensoriali.

SOGLIA: la più bassa intensità dello stimolo che si SOGLIA: la più bassa intensità dello stimolo che si può percepire. può percepire.

Codici nervosi per l’intensitàCodici nervosi per l’intensità

1) Frequenza dei potenziali d’azione all’interno 1) Frequenza dei potenziali d’azione all’interno delle singole fibre nervose.delle singole fibre nervose.

Stimoli più intensi evocano potenziali di Stimoli più intensi evocano potenziali di recettore più ampi che provocano sia recettore più ampi che provocano sia l’insorgenza di un maggior numero di l’insorgenza di un maggior numero di potenziali d’azione che potenziali d’azione di potenziali d’azione che potenziali d’azione di frequenza più elevata.frequenza più elevata.

2) Distribuzione dell’attività all’interno di una 2) Distribuzione dell’attività all’interno di una popolazione di fibre:popolazione di fibre:

Stimoli più intensi attivano un numero Stimoli più intensi attivano un numero maggiore di recettori.maggiore di recettori.

Frequenza di scaricaFrequenza di scarica

0

5

10

0 1 2 3 4 5 6

intensità dello stimolo S1

Fre

quenza d

i scarica

(im

puls

i/sec)

S0

8

DURATADURATA

La durata della sensazione è definita dalla relazione La durata della sensazione è definita dalla relazione tra intensità dello stimolo e intensità percepita tra intensità dello stimolo e intensità percepita dello stimolo. dello stimolo.

L’intensità della sensazione diminuisce se lo L’intensità della sensazione diminuisce se lo stimolo persiste per un certo tempo stimolo persiste per un certo tempo ((=adattamento=adattamento).).

Codice nervoso per la durataCodice nervoso per la durata

I recettori si adattano a stimoli costanti: I recettori si adattano a stimoli costanti: l’ampiezza del potenziale di recettore l’ampiezza del potenziale di recettore diminuisce in risposta a uno stimolo diminuisce in risposta a uno stimolo prolungato.prolungato.

I recettori possono adattarsi agli stimoli in I recettori possono adattarsi agli stimoli in maniera rapida o lenta:maniera rapida o lenta:

-- I recettori a I recettori a rapido adattamentorapido adattamento rispondono rispondono solo all’inizio e alla fine dello stimolo. solo all’inizio e alla fine dello stimolo.

-- I recettori a I recettori a lento adattamentolento adattamento rispondono in rispondono in modo persistente allo stimolo.modo persistente allo stimolo.

Recettori a lento e rapido Recettori a lento e rapido

adattamentoadattamento

9

LOCALIZZAZIONELOCALIZZAZIONE

Due livelli:Due livelli:

1)1) Localizzare la sede dello stimoloLocalizzare la sede dello stimolo

2)2) Capacità di riconoscere come distinti due Capacità di riconoscere come distinti due stimoli applicati in vicinanza (soglia dei due stimoli applicati in vicinanza (soglia dei due punti)punti)

Legata alla densità di innervazione dei recettori, Legata alla densità di innervazione dei recettori, che varia in diverse parti del corpo.che varia in diverse parti del corpo.

Sistema visivoSistema visivo

Conduzione dell’informazione visiva Tre tipi di coni

Sistema visivoSistema visivo

Recettori: coni e bastoncelli

Vie: dorsale e ventrale

Aree: V1, V2, V4

10

Sistema uditivoSistema uditivo

Orecchio umanoCurve tonali

Intensità sog

lia

Frequenza suono (Hz)500 1000 2000

Sistema uditivoSistema uditivoRecettori: cellule ciliate cocleari

Vie uditive

Area: corteccia uditiva

Sistema tattileSistema tattile

11

Sistema tattileSistema tattile

Corpuscolo di

Meissner

Corposcolo

del Pacini

Sog

lia

psi

cofi

sica

Frequenza di stimolazione (Hz)

Curva

psicofisica

50 30010010 1000

Sistema tattileSistema tattile

Recettori: messner, pacini, ruffini, merckel

Vie: lemnisco dorsale mediale e lemnisco dorsale laterale

Aree: S1, S2, area 5

Perché lo stimolo sia percepito occorre che le Perché lo stimolo sia percepito occorre che le informazioni dal recettore siano trasmesse al informazioni dal recettore siano trasmesse al sistema nervoso centrale. sistema nervoso centrale.

Quando il potenziale di recettore raggiunge un Quando il potenziale di recettore raggiunge un valore di soglia, si genera un potenziale valore di soglia, si genera un potenziale d’azione.d’azione.

I potenziali d’azione trasmettono le informazioni I potenziali d’azione trasmettono le informazioni relative allo stimolo al sistema nervoso relative allo stimolo al sistema nervoso centrale.centrale.

12

PercezionePercezione

Esperienza soggettiva dovuta all’elaborazione e Esperienza soggettiva dovuta all’elaborazione e interpretazione delle modificazioni che lo interpretazione delle modificazioni che lo stimolo prossimale ha creato negli organi di stimolo prossimale ha creato negli organi di sensosenso

Catena psicofisica:Catena psicofisica:

Stimolo distale Stimolo distale ------------------------------ Stimolo prossimale Stimolo prossimale ------------------------------ PercettoPercetto

Percezione: processo attivoPercezione: processo attivo

La percezione non è una semplice registrazione La percezione non è una semplice registrazione passiva e fedele degli stimoli del mondo esterno.passiva e fedele degli stimoli del mondo esterno.

È un processo creativo che agisce in modo attivo È un processo creativo che agisce in modo attivo secondo delle regole e in base all’esperienza secondo delle regole e in base all’esperienza precedente.precedente.

Questo porta anche al prevalere di alcuni “vincoli” Questo porta anche al prevalere di alcuni “vincoli” percettivi sulla reale composizione dello stimolo percettivi sulla reale composizione dello stimolo distale.distale.

Illusioni Illusioni

13

Illusioni Illusioni

Illusioni Illusioni

IlluzioneIlluzione di di MuellerMueller--LyerLyer

Regole percettiveRegole percettive

figurafigura--sfondosfondo

14

Regole percettiveRegole percettive

prossimitàprossimità

Regole percettiveRegole percettive

somiglianzasomiglianza

Regole percettiveRegole percettive

simmetriasimmetria

15

Regole percettiveRegole percettive

continuitàcontinuità

Regole percettiveRegole percettive

chiusurachiusura

Triangolo di Triangolo di KanizsaKanizsa

Regole percettiveRegole percettive

sensosenso

16

Testa di un elefante?Testa di un elefante?

Illusioni in naturaIllusioni in natura