Metodo lesionale

1. Metodo lesionale • Lesioni acute vs. croniche • Studi di casi singoli vs. gruppi • Selezione su base sintomatologica vs. sito lesionale

2. Metodo lesionale Dissociazione singola Area 1 Area 2 Danno Normale X Anormale Y Normale X Normale Y Disturbo comportamentale

3. Metodo lesionale Doppia dissociazione Area 1 Area 2 Danno Normale X Anormale Y Anormale X Normale Y Disturbo comportamentale

4. Metodo 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

5. Tomografia 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

6. Risonanza 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

8. V1 Lesione

11. Neurofisiologia • Esseri umani: Stimolazione elettrica pre-chirurgica Animali: • Registrazione dell’attività dei neuroni • Elevata risoluzione temporale • Elevata risoluzione spaziale

13. Potenziali evocati correlati ad eventi • ERP • Misure dell’attività elettrica corticale • Media di ERP sincronizzati temporalmente all’evento e sovrapposti

16. ERP • Onde cerebrali precoci e tardive riflettono diversi processi cognitivi • Risoluzione temporale elevata • Risoluzione spaziale scarsa

17. Magnetoencefalografia • MEG • Simile agli ERP, ma ricava misure dei campi magnetici generati dall’attività elettrica cerebrale • ERF: campi magnetici correlati ad uno stimolo

18. Magnetoencefalografia • Risoluzione temporale elevata • Risoluzione spaziale maggiore degli ERP • Misura solo l’attività corticale di superficie • Estremamente costosa

19. Tomografia ad Emissione di Positroni • PET • Traccianti radioattivi (O15, F18 ) • Misure dell’attività metabolica

22. Tomografia ad Emissione di Positroni • Invasiva • Risoluzione temporale scarsa • Risoluzione spaziale media • L’attivazione è di tipo correlazionale

23. Visualizzazione attraverso Risonanza Magnetica funzionale • fMRI • Misura il rapporto tra l’emoglobina ossigenata e quella deossigenata • Sovrappone l’attivazione funzionale alle immagini della struttura cerebrale

24. 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

25. 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

26. Visualizzazione attraverso Risonanza Magnetica funzionale • Risoluzione temporale media • Risoluzione spaziale relativamente elevata • La natura delle attivazioni è di tipo correlazionale

27. Stimolazione magnetica Transcranica • 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

28. Unità TMS EMG amplificatore EMG display

29. TMS • 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.

30. Stimolatore elettrico di Helmholtz, circa 1850

31. 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

32. TMS sulla corteccia motoria primaria • 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

33. 500 V 50 ms Contrazione muscolare (APB) Periodo silente Impulso TMS

34. TMS sulla corteccia sensoriale primaria • 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

35. TMS sulla corteccia visiva 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

36. TMS sulla corteccia parietale • 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

37. Problemi di sicurezza • 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

38. Stimolazione magnetica Transcranica • Non invasiva • Risoluzione temporale elevata • Risoluzione spaziale relativamente elevata • I risultati ottenuti possono essere messi in relazione causale con l’area corticale stimolata