Transcript 08_Azione_1-le tecniche

10/04/2014
Corso di
Psicologia dello Sport
Il cervello motorio
Capitolo 2 (seconda parte)
Sabrina Pitzalis
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E-mail: [email protected]
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Sito di Psicologia: www.psicologia-uniroma4.it
Il cervello motorio
Capitolo 2 (seconda parte)
Tecniche per l’analisi
funzionale del cervello
motorio.. e non solo
Tecniche principali
Tecniche
elettrofisiologiche
Permettono la registrazione
dell’attività elettrica neuronale
• Elettroencefalogramma
(EEG, ERP)
• Stimolazione Magnetica
Transcranica (TMS)
• Registrazione da singole
cellule
Tecniche di
neuroanatomia
funzionale
Permettono la visualizzazione del
cervello in vivo
• Tomografia ad emissione di
positroni (PET)
• Risonanza magnetica
funzionale (fMRI)
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Definizione di EEG
L’elettroencefalogramma (EEG) è una tecnica che
permette di visualizzare l’attività elettrica cerebrale.
L’attività elettrica cerebrale è prodotta
dai neuroni stessi che attivandosi
insieme ad altri (popolazione)
producono un campo elettrico
abbastanza intenso che si propaga
attraverso il cervello e il cranio fino
a poter essere captato da sensori
(elettrodi) applicati sullo scalpo.
Basi metodologiche
Basi metodologiche
Il posizionamento degli elettrodi
(sistemi internazionali 10-10 e 10-20)
• Gli elettrodi sono dei dischi di
metallo altamente conduttivo che
sono posti in contatto con lo scalpo
tramite una sostanza conduttrice.
• La posizione di ogni elettrodo è
stabilita da convenzioni
internazionali che ne
uniformano la
denominazione.
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Basi metodologiche
Set-up per registrazioni EEG
Visualizzazione dati
Soggetto
Amplificatore
PC
L’attività elettrica spontanea
Dipende (1) dallo stato di coscienza e (2) dalle zone cerebrali
Il cervello è
sempre in attività
sia durante la
veglia, sia
durante il sonno.
50mV
2
4
Tempo (secondi)
6
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L’attività elettrica spontanea
L’ampiezza e la Frequenza
5 Hz
• L’ampiezza indica la forza
del segnale elettrico e si
esprime in mV.
• La frequenza ne indica la
velocità e si esprime in Hertz
(cicli al secondo)
10 Hz
1 secondo
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Applicazioni dell’EEG spontaneo

Uso clinico (e.g., epilessia, sindromi
neurologiche, quali ad es. quella
delle gambe senza riposo)


Ricerca: Laboratori del
sonno
Biofeedback (modulabilità
volizionale dei potenziali lenti, è
possibile aumentare/diminuire
l’ampiezza di alcuni tipi di onde)
Che cos’è il Biofeedback?
Il Biofeedback (BFB) = “informazione biologica
retroattiva o di ritorno”.
È una metodologia attraverso la quale è
possibile apprendere l’autocontrollo
volontario di alcuni processi
psicofisiologici che abitualmente
sono considerati involontari.
La Tecnica
Elementi centrali:
1. Raccolta dati.
Elettrodi collegati in
varie parti del corpo
dell’individuo
segnalano le
variazioni delle
risposte fisiologiche,
altrimenti non
percepibili.
2. Esempio: frequenza
cardiaca.
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La Tecnica
Elementi centrali:
2. Analisi e
Interpretazione.
Individuazione
della baseline e
del problema, e
dei parametri
alterati da
modificare
La Tecnica
Elementi centrali:
1. Presentazione del
feedback. Restituzione al
soggetto sotto forma di
feedback visivo o sonoro
che lo informa della sua
attività cardiaca.
2. Il soggetto mette in atto
delle strategie per
modificare il ritmo
cardiaco e ascolta il
feedback.
3. Il soggetto ripete quei
comportamenti/strategie
che hanno funzionato
(producendo rilassamento)
Modalità di BFB

tensione muscolare

temperatura periferica
Elettromiografico
Termocutaneo
 Elettrodermico
 Cardiaco
 Respiratorio
 Neurofeedback
resistenza della pelle
variabilità FC
attività respiratoria
attività cerebrale
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LE APPLICAZIONI DEL
BIOFEEDBACK
In ambito Clinico, per il recupero
dopo infortuni, lesioni spinali o
lunghi periodi di immobilizzazione_
e per Emicrania
-In ambito psicologico, per
controllare i livelli di ansia
-nello sport
(unito a tecniche
di Mental
Training)
Utilizzo del BFB
nello sport

Maggior utilizzo negli sport
Closed Skills

OBIETTIVI:
1.
Ridurre l’ansia da prestazione pre-gara
Miglioramento performance muscolare
Ridurre il dolore e la fatica
Aumento della concentrazione
Migliorare il ritmo cardiaco e la respirazione (vedi foto).
2.
3.
4.
5.
L’attività correlata ad eventi
I Potenziali Correlati ad Eventi (ERP)
• I potenziali correlati ad eventi sono
variazioni di voltaggio registrate dallo
scalpo che sono correlate a processi
sensoriali, motori o cognitivi e che
quindi forniscono una visione delle
funzioni cerebrali direttamente
durante l’esecuzione di compiti.
• Gli ERP possono essere usati per valutare se un
cervello sta funzionando normalmente e come
analizza l’informazione.
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Set-up per registrazioni ERP
Stimolo
Amplificatore
Soggetto
Visualizzazione dati
PC di registrazione
PC per stimoli
Cavo di sincronizzazione
L’attività correlata ad eventi
EEG
ERP
L’attività elettrica correlata al
Movimento: MRCP
Alta risoluzione temporale (vs bassa risoluzione spaziale)
il potenziale preparatorio: 1 s prima del movimento
volontario c’è un potenziale preparatorio (BP)
generato nell’area supplementare motoria (SMA)
•
ampiezza massima per
movimenti autogenerati
Cz-M1
Maggiore
preparazione
motoria
EOG>occhi fermi
EMG>movimento
della mano che
parte a t=0
Il potenziale di preparazione motoria
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MRCP e Sport
Il potenziale di preparazione motoria
“Bereitschaftpotential”
Cz-M1
Maggiore
Efficienza
Principio di
economia del
cervello esperto
Cz-M1
Maggiore
preparazione
motoria
EOG>occhi fermi
EMG>movimento
della mano che
parte a t=0
La teoria della “efficienza neurale”
• Grazie alla pratica assidua e prolungata nel
tempo, il compito è svolto in maniera
efficiente ed “in economia”
Registrazione da singola cellula
•Molto invasiva
•Anestesia
•Posizionamento dell’elettrodo/i in aree corticali o sottocorticali
•Registrazione mentre l’animale è sveglio
•Similitudine con gli studi di Penfield a cervello scoperto negli
uomini (per diagnosi e intervento chirurgico nei paz con
epilessia)
•Neurofisiologia comportamentale
(behaving monkey) importante per
le neuroscienze
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La stimolazione elettrica e
magnetica del cervello

1.
•
Cenni storici
Elettroshock
Penfield (1950) e
le Tecniche di
chirurgia
cerebrale
(stimolazione
elettrica) mentre
il paziente è
cosciente
TMs
Stimolazione
magnetica
Transcranica (a)
tDCS
La stimolazione
transcranica con correnti
dirette (b)
Funzione: inibire temporaneamente alcune aree cerebrali
per studiarne le funzioni
Tecniche principali
Tecniche di
neuroanatomia
funzionale
BRAIN AT
WORK
Permettono la visualizzazione del
cervello in vivo
• Tomografia ad emissione di
positroni (PET)
• Risonanza magnetica
funzionale (fMRI)
Tomografia ad emissione di positroni
(PET)




La PET è in grado di valutare il cervello da un punto di vista funzionale. Misura
quanto il cervello, o una determinata area cerebrale, sia metabolicamente attiva;
in altre parole se il cervello, o parte di esso, sta funzionando, e se lo sta facendo
molto, poco o per nulla (mentre il soggetto svolge un compito).
Per fare ciò la PET si avvale di una misura indiretta di attività: il consumo di
zucchero del cervello.
Il presupposto è: tanto più il cervello consuma zucchero( che è il substrato
metabolico di cui il cervello si serve per “alimentarsi” ) tanto più è attivo.
La PET utilizza zucchero radioattivo che
viene iniettato nell’organismo per via
venosa; questa molecola è un
TRACCIANTE e sarà presente nel
cervello in relazione all’attività cerebrale
stessa
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Tomografia ad Emissione di Positroni (PET)
(TEP in italiano)
Si basa sull’attività metabolica, usa traccianti radioattivi
Stimolazione visiva
Stimolazione acustica
Tomografia ad emissione di positroni
Non dà informazione sulla forma
anatomica del cervello e non
serve ad identificare la presenza
di una lesione cerebrale (come
TC/RMN). E’ però importante per
i tumori
•LIMITI:
•Nociva per l’uso di
sostanza radioattive
•Scarsa risoluzione spaziale
e temporale (1 minuto)
•ormai in disuso perché
completamente superata
dalla fMRI
Neuroimaging methods: MR and fMRI
MRI –Brain Anatomy
La risonanza magnetica
misura l’anatomia del
cervello
fMRI-Brain Functioning
La fMRI misura il
funzionamento del
cervello
Fonte: Jody Culham
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MR images
•
The first to be developed is the
MRI in the 1940.
•
The MRI turned out to be a
very powerful method to study
the anatomical structure of the
brain.
•
•
•
•
Advantages:
not invasive
high spatial resolution
massively used also in the
clinical practice to (a)
localize different types of
lesion caused by tumors,
ictus, degenerative lesions (b)
to see the subcortical
structures and (3) to see the
blood vessel (angio MRI).
•
•
•
It has also some negative
points:
no claustrophobic patients
no patients wity metallic
prostesis or pacemaker, or any
type of metallic parts in the
body
•
What do we need to get MRI (anatomical) images?
Scanner RM 3T solo per la testa
Scanner RM tradizionale 1.5T
Un soggetto sdraiato nello scanner
senza fare niente, anche ad occhi
chiusi (nessun compito)
CT vs MRI scans
•
MRI images taken in a single
subjects and displayed in coronal,
sagittal, and axial view.
•
differences in terms of spatial
resolution between the MRI
images and the CT scans.
•
CT scan is still better than the MRI
in some specific clinical cases
(cortical bleeding after
Traumatic Brain Injury (TBI);
bone structure).
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fMRI
(not just structure but function)
•Sviluppata agli inizi degli anni novanta (1992)
•Con l’fMRI studiamo il cervello al lavoro
•Di che cosa abbiamo bisogno per avere delle immagini fMRI?
1° A visual Set-up
Set-up
Schermo a cristalli liquidi montato sulla testa Eye tracker
Cuffia amagnetica
Pulsanti di risposta
a fibre ottiche
Sistema di videoproiezione con ottica speciale
Forward Projection System
Sistema di specchi e schermo montato sulla bobina
Proiettore con ottica speciale
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Che cosa si misura?

La risonanza magnetica funzionale (fMRI) :
Misura la risposta emodinamica ovvero
cambiamenti di ossigeno nel flusso sanguigno
collegati all’attività neurale.
l’fMRI è una misura indiretta dell’attività
neurale: il consumo di ossigeno nel sangue
Il presupposto è: le aree che stanno
rispondendo allo stimolo stanno lavorando e
quindi consumano ossigeno nel sangue a
livello locale.
l’fMRI:
1.
Ha un’alta risoluzione spaziale (1-3
millimetri)
2.
Bassa risoluzione temporale (nell’ordine
di secondi) molto peggiore dell’EEG (ms)
Risonanza magnetica funzionale (fMRI)
(dx)
Esempio di come
l’applicazione della
fMRI abbia fornito
evidenze sulla
rappresentazione
omuncolare della
corteccia motoria (M1).
(dx)
(attivazioni prodotte dai movimenti dei
distretti indicati).
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