• LABORATORIO DI PSICOLOGIA GENERALE

Cronopsicologia

Metodi e strumenti di misura(indici centrali e periferici)

Psicologia della Comunicazione

LABORATORIO DI PSICOLOGIA GENERALEPsicofisiologia (indici centrali): rilevazione delle modificazioni nell’attività elettrica cerebrale, correlate all’elaborazione di stimoli e/o all’esecuzione di compiti

come è strutturato un laboratorio di Psicofisiologia

presentazione video di una seduta sperimentale per la rilevazione dell’attività elettrica cerebrale

modalità di trattamento e analisi del segnale elettroencefalografico: dall’EEG agli ERP (potenziali evento-relati)

presentazione di un paradigma sperimentale: quanto è rapido il processo di categorizzazione percettiva? Analisi degli ERP nel processo di categorizzazione di scene naturali

LABORATORIO DI PSICOLOGIA GENERALE, PARTE Psicofisiologia (indici periferici): rilevazione delle modificazioni nell’attività elettrodermica ed elettromiografica, correlate all’ elaborazione di stimoli e/o all’esecuzione di compiti

presentazione video di una seduta sperimentale per la rilevazione degli indici fisiologici periferici

modalità di trattamento e analisi dell’attività elettrodermica edelettromiografica

presentazione di un paradigma sperimentale

RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI:

Metodi (cap.1). In Zorzi M., “Metodi”. In Zorzi M., Girotto V. (2004), Fondamenti di Psicologia Generale, Il Mulino, Bologna.

I metodi delle neuroscienze cognitive (cap. 4). In Gazzaniga, Ivry, Mangun, Neuroscienze cognitive. Zanichelli

3. PSICOFISIOLOGIA COGNITIVALe misure centrali

PSICOFISIOLOGIA COGNITIVAIndici elettrofisiologici vengono utilizzati in psicologia

sperimentale per studiare i processi cognitivi (sonda) e/o per indagare le loro basi biologiche.

PSICOFISIOLOGIA COGNITIVA

Indici elettrofisiologici vengono utilizzati in psicologia sperimentale per studiare i processi cognitivi (sonda) e/o per indagare le loro basi biologiche.

Vantaggi:1. permettono indagare processi cognitivi ed emozionali in popolazioni critiche:

disturbi psicopatologici; bambini; gravi sindromi neurologiche; gravi forme di ritardo mentale (oligofrenie, demenze) (analogamente ai paradigmi di abituazione);

2. permettono di rilevare i processi impliciti (elicitati automaticamente)e di indagare gli stadi di elaborazione (risoluzione temporale) che caratterizzano i processi cognitivi ed emozionali.

3. Non sono manipolabili dal soggetto/paziente e quindi sono meno legati alle norme sociali o alla necessità di alterare il comportamento per fare una buona/cattiva impressione allo sperimentatore/clinico.

Stanza sperimentale

Stanza di controllo

AMPLIFICATORE(FILTRI)E

SCHEDA CONVERSIONE

ANALOGICO/DIGITALEE

SENSORIE

RILEVAMENTO E REGISTRAZIONE DEI BIOSEGNALI

I Biosegnali

• Potenziali bioelettrici prodotti dall’attività elettrochimica delle cellule dell’organismo (es. elettrocardiogramma)

•Segnali bioelettrici di altra natura, rilevabili attraverso altre proprietà elettriche del sistema di interesse (es. conduttanza cutanea)

•Segnali biofisici di natura non elettrica (es. pressione arteriosa)

Applicazione di elettrodi sui siti di interesse

Amplificazione e filtraggio del segnale

Visualizzazione e/o registrazione

Catena di Registrazione

Catena di Registrazione – Elettrodi

Gli elettrodi PRELEVANO il segnale e lo CONDUCONO alle altre apparecchiature

Maggiore è il diametro, tanto più ampia è l’attività elettrica che rilevano

E’ indispensabile l’utilizzo di una pasta elettroconduttrice

Montaggio monopolare / montaggio bipolare

E’ necessario effettuare la pulizia della pelle con alcool e pasta dermoabrasiva sul sito dove verrà posto l’elettrodo

Elettroencefalogramma (EEG)

Potenziali Evento-Relati (ERPs)

La scoperta dell’elettroencefalogramma (EEG)

Hans Berger (1873 – 1941)

ELETTROENCEFALOGRAMMA (EEG)

SEGNALE FISIOLOGICO

•L ’ attività dello strato superficiale (proveniente dai neuroni della cortecciacerebrale) viene registrata come EEG o attività elettrica cerebrale tramite elettrodicollocati sullo scalpo

•L’EEG origina dall’attività delle cellule corticali piramidali (relativamente grandi eorientate perpendicolarmente) che rappresentano il 70-80% delle cellule corticalitotali

•I potenziali registrati in superficie non sono la somma dei potenziali d’azione, mala somma dei potenziali post-sinaptici a livello delle cellule piramidali, in quanto sitratta di potenziali più lenti che possono, quindi, sommarsi in modo più efficiente

AMPLIFICATORE(FILTRI)E

SCHEDA CONVERSIONE

ANALOGICO/DIGITALEE

SENSORIE

RILEVAMENTO E REGISTRAZIONE DEI BIOSEGNALI

Attraverso tecniche non invasive come l’elettroencefalogramma (EEG) è possibile registrare l’attività cerebrale sulla superficie dello scalpo.L’EEG rappresenta la somma dell’attività sincrona di migliaia di neuroni aventi simile orientamento spaziale, perpendicolare rispetto allo scalpo.

ORIGINE DEL SEGNALE EEG

• Attivita’ di superficie del primo strato di corticale in cui si trovano I dendriti apicali delle cellule piramidali.

• EEG riflette principalmente la somma dei potenziali post-sinaptici a livello delle cellule piramidali

ELETTROENCEFALOGRAMMA (EEG)

DESCRIZIONE DEL SEGNALE

Le onde elettroencefalografiche sono unità costitutive dei rispettivi ritmi (o bande)caratterizzati da una propria morfologia, frequenza e ampiezza:

Onde Descrizione Frequenza - Hz Ampiezza - uVAlfa stato di rilassamento 8-13 30-50

Beta veglia attiva e stato di allerta

14-30 < 20

Theta ipnosi, meditazione, sonno REM, immaginazione e problem solving

4-7 50-200

Delta sonno profondo 0.5-3.5 > 100-200

Gamma sembrerebbero essere una sottocategoria delle onde Beta

30-80 < 10

EEG

EEG

EEG

EEG

EEG

EEG

EEG

Artefact rejection

BlinksEye-movementsMuscle activityEKGSkin potentialsAlpha waves

Artefact rejection

BlinksEye-movementsMuscle activityEKGSkin potentialsAlpha waves

1.in ogni momento l'attività elettricacerebrale è composta: da una parteevocata da eventi esterni o interni(legati all'attività in corso), e una partespontanea (non legata ad essi)

https://sites.google.com/site/emotionalperceptionlab/laboratory/films

Elettroencefalogramma (EEG)

Potenziali Evento-Relati (ERPs)

Differenze tra ERPs ed EEG

Gli ERPs si differenziano dall'EEG spontaneo in quanto:

●sono di ampiezza molto minore; infatti l'ampiezza di un EEGpuò arrivare fino a 200 V (microVolt); un ERP medio siaggira intorno ai 5 V.

●sono fluttuazioni rapide, legate ad un evento localizzato neltempo;

Cosa sono?

I Potenziali Evocati (o ERPs, da Event-Related Potentials)sono piccole variazioni dell'attività elettrica cerebrale chepossono avvenire:

●In seguito alla presentazione di uno stimolo fisico

●In concomitanza ad un 'processo cognitivo'

●In preparazione di un'azione motoria.

Perchè si studiano?

Gli ERPs sono un indice dell'elaborazione dell'informazione.Essi riflettono l'attività di popolazioni di neuroni, inassociazione a processi cognitivi.

Gli ERPs sono un importante strumento per lo studio:

•dei processi sensoriali e percettivi, in diverse modalità;

•dell'attenzione;

•della memoria semantica;

•della memoria episodica (riconoscimento)

ERPs

1.in ogni momento l'attività elettricacerebrale è composta: da una parteevocata da eventi esterni o interni(legati all'attività in corso), e una partespontanea (non legata ad essi)

I Potenziali Evento-Relati (ERPs) vengono identificatiattraverso analisi effettuate a partire dai datidell’eletroencefalogramma.

Durante la sessione sperimentale un evento (una stimolazionesensoriale, per esempio) viene ripetuto un certo numero divolte; si registra, ad ogni ripetizione, l'attività elettricacerebrale.STIMOLO

Tempo

EEG

3,5cm3,5cm3,5cm 3,5cm 3,5cm

Averaging

Averaging

R = Noise on single trialN = Number of trials

Noise in avg of N trials(1/√N) x R

More trials = less noiseDouble S/N need 4 trialsQuadruple need 16 trials

Attraverso l’operazione di Averaging (calcolare la media) sielimina la parte di EEG non evento-relata (rumore);

Affinchè il segnale finale rappresenti in maniera fedele ilpotenziale evento-relato, è necessario che la procedura diaveraging elimini in maniera efficace il rumore: tale risultato siottiene utilizzando un numero sufficientemente alto di trial, inquanto si annullano le componenti casuali che oscillano innegativo e in positivo attorno allo zero.

-4

-2

0

2

4

Durante la sessione sperimentale un evento (una stimolazionesensoriale, per esempio) viene ripetuto un certo numero divolte; si registra, ad ogni ripetizione, l'attività elettricacerebrale.STIMOLO

Tempo

EEG

3,5cm3,5cm3,5cm 3,5cm 3,5cm

Averaging

https://sites.google.com/site/emotionalperceptionlab/laboratory/films

P1

N1

P2

N2

P3

200-600 ms: COMPONENTI TARDIVE (processi attentivi e di memoria)

goal driven (top down)

50-200 ms: COMPONENTI INTERMEDIE (processi percettivi e attentivi)

stimulus and goal driven

Fino a 50 ms: COMPONENTI PRECOCI (processi sensoriali)

Stimulus driven (bottom up)

P1

N1

P2

N2

P3

Stimolo

Elaborazione

sensoriale

Esperienza passata-

conoscenze

ProcessiPercettivi

Percetti(mondo

fenomenico)

bottom-up

top-down

STIMOLI

Processi sensoriali

SENSAZIONE

ORGANIZZAZIONE PERCETTIVA

RICONOSCIMENTO

Memoria Motivazioni/Emozioni

Linguaggio, Aspettative

Organizzazionefigura/sfondo Profondità

Costanza/stabilitààPRO

CESSI BO

TTO

M

-U

P

(guidati dai dati sensoriali)

PRO

CESSI TO

P

-DO

W

N

(guidati da conoscenze precedenti/m

otivazioni)

Immagine retinica (solo frammenti sensoriali di angolie linee)

Identificazione e Riconoscimento come stimolo appartenente alla categoria «quadri»

Percezione

• Realtà fisica e realtà fenomenica;

• Processi bottom-up e processi top-down;

• Le 5 funzioni della percezione:» Selezionare (attenzione)

»Localizzare»Riconoscere» Astrarre» Mantenere stabile

Problemi che il nostro sistema percettivo deve risolvere:1. RICONOSCIMENTO (di quali oggetti si tratta?) 2. LOCALIZZAZIONE (dove sono questi oggetti?)

NGLTALAMO

V1

V4

IT

Analisi delle caratteristiche

Bottom

-up V2

Ippocampo

Corteccia entorinale

Aree peririnali/Paraippocampali

30-40 60-70 70-80 90-100 120-130 Tempo (millisecondi)

V5

Aree PrefrontaliTop

-dow

n

orientamento

Forma

Movimento (MT)

Colore

Forme complesse

(volti)

Memoria

Aree Parietali

INFEROTEMPORALE

IT

Il riconoscimento e la localizzazione degli oggetti: via ventrale e via dorsale

VEPvisually evoked potentials

AEPacoustically evoked potentials

SEPsomato-sensorically evoked potentials

Percezione

• Realtà fisica e realtà fenomenica;

• Processi bottom-up e processi top-down;

• Le 5 funzioni della percezione:» Selezionare (attenzione)» Localizzare» Riconoscere» Astrarre» Mantenere stabile

• La neurobiologia della percezione.

• Sviluppo percettivo

Velocità del processo di categorizzazione di scene naturali

Nella sessione sperimentale si possono inserire più tipi di stimoli, in modo da osservare le differenze tra i potenziali evocati da ciascuno. STIMOLO

Tempo

EEG

3,5cm3,5cm3,5cm 3,5cm 3,5cm

Attenzione Selettiva: IL FILTRO ATTENTIVO

• In molte situazioni siamo “inondati” da informazioni

Inputinformazioni

Filtroattentivo

DetectionInput Recognition

Selezione tardiva:Filter

DetectionInput

Filter

Recognition

Selezione precoce:

Functional MRI (fMRI)

Rispondere in funzione della posizione spaziale.Condizione destraCondizione sinistra

.Premi il pulsante se lo stimolo compare a sinistra/Premi il pulsante se lo stimolo compare a destra

W. W. Norton

Premi il pulsante se lo stimolo compare a sinistra

Premi il pulsante se lo stimolo compare a destra

Informazione Bottom – up sempre identica: stimolo a sxQuello che cambia è il controllo top-down dell’attenzione

W. W. Norton

stimolo compare a sinistra

.

W. W. Norton

Premi il pulsante se lo stimolo compare a sinistra

Premi il pulsante se lo stimolo compare a destra

Informazione Bottom – up sempre identica: stimolo a sxQuello che cambia è il controllo top-down dell’attenzione

Vantaggi e Svantaggi degli ERPVantaggi:- Ottima risoluzione temporale (1 msec)- Poco invasivi per il soggetto/paziente- Il significato funzionale di numerose componenti degli ERP è

noto (P1, N1, P300, N400).- Permettono di indagare l’elaborazione delle informazioni indipendentemente

da quello che riferisce il soggetto-paziente

Svantaggi:- Risoluzione spaziale povera (cm)- Necessità di numerose prove per estrarre i potenziali- Rilevazione contaminata da artefatti motori ed oculari