Reach to grasp movement: a simultaneous recording approach

Durante la nostra vita quotidiana interagiamo continuamente con gli oggetti circostanti. Raggiungiamo, afferriamo e manipoliamo questi oggetti. Tutte queste azioni sono apparentemente molto semplici. Tuttavia non è proprio così. Il meccanismo sottostante queste azioni è molto complesso, e richiede una serie di trasformazioni visuomotorie che implicano la capacità di trasformare le caratteristiche visive di un oggetto nell'appropriata configurazione della mano oltre all'abilità di eseguire e controllare i movimenti di mano e dita. In termini neurali il movimento di prensione può essere scomposto in due componenti: raggiungimento e prensione. Seguendo questa dicotomia è stato proposto che i sistemi neurali sottostanti la prensione avvengano all'interno del circuito parietofrontale laterale che coinvolge l'area intraparietale anteriore (AIP), ed entrambe le aree premotorie, premotoria dorsale (Pmd) e premotoria ventrale (PMv). Generalmente i processi che si verificano in AIP rappresentano la fase iniziale della trasformazione che conduce dalla rappresentazione degli oggetti al movimento finalizzato all'interazione con gli oggetti stessi. Le prove a sostengo di questa ipotesi provengono dagli studi neurofisiologici; che mostrano come la rappresentazione delle caratteristiche di un oggetto tridimensionale influenza entrambe la sezioni rostrale della coretccia premotoria ventrale (area F5) e la sezione ventro-rostrale dell'area premotoria dorsale (area F2vr). Per quanto concerne la componente di raggiungimento, è stato proposto un circuito parieto-frontale, principalmente mediale, che coinvolge l'area intraparietale mediale (MIP) definita anche come la regione parietale deputata al raggiungimento (PRR), area V6A e l'area premotoria dorsale F2. Nell' uomo studi di neuroimmagine confermano quelli neurofisiologici e dimostrano il coinvolgimento della porzione anteriore del corrispettivo umano del AIP durante il movimento di prensione ed inoltre hanno postulato omologhe aree per entrambe le cortecce premotorie ventrali e dorsali durante la prensione stessa. Mentre il movimento di raggiungimento attiva la corteccia intraparietale e la coretccia parieto-occipitale sueperiore. Complessivamente questi studi suggeriscono che negli esseri umani, cosi come nelle scimmie, I movimenti di raggiungimento e prensione coinvolgono una vasta rete di strutture a livello dei lobi parietale e frontale. Inoltre il coinvolgimento di questa rete neurale si modula durante la pianificazione ed il controllo del movimento. Tuttavia la modalità con la quale i sistemi neurali interagiscono con gli aspetti biomeccanici deputati al controllo del movimento rimane una questione aperta. A tal proposito è solo attraverso l'utilizzo di tecniche convergenti con diverse caratteristiche che possiamo comprendere pienamente come il cervello umano esercita il controllo del movimento. Ciò che finora appare carente nella letteratura sul controllo corticale del movimento di prensione negli esseri umani è difatti una documentazione sistematica dell'andamento temporale dell'attività neurale e cinematica durante l'esecuzione del movimento di raggiungimento e prensione. Con l'intento di colmare questa lacuna il presente lavoro di tesi esaminerà la registrazione simultanea di eventi comportamentali e neurali al fine di fornire più profonde intuizioni sulle basi neuro-funzionali del movimento di raggiungimento e prensione negli esseri umani. Nel Capitolo 1 verrà fornita una panoramica sullo stato dell'arte nelle molte discipline che studiano il processo di raggiungimento e prensione, con particolare attenzione alla neurofisiologia, dalla quale scaturisce la maggior parte delle conoscenze circa le basi neurali di questo tipo di azione nell'uomo. A tal proposito, sanno riesaminati studi riguardanti la cinematica, cosi come le neuroimmagini e i potenziali evocati (ERP). I principi alla base delle tecniche di registrazione simultanea, che costituiscono la base metodologica del presente lavoro di tesi, saranno invece esaminati nel Capitolo 2. A tal proposito una descrizione delle metodologie d'indagine utilizzate nel presente lavoro di tesi assieme alle informazioni generali riguardanti l'elaborazione del segnale e l'analisi dei dati per queste diverse tecniche saranno forniti nelle apposite appendici (III, IV). Successivamente saranno presentati e discussi tre studi incentrati sulla registrazione simultanea dei correlati neurali del movimento di raggiungimento prensione in partecipanti umani rilevati tramite cinematica, ERP e fMRI (capitoli 3, 4 e 5). Nel Capitolo 3 la registrazione simultanea dei segnali ERP e cinematico con specifico riferimento alla coreografia raggiunta dalla mano durante il raggiungimento. Lo stesso approccio di registrazione simultanea sarà adottato nel Capitolo 4 per indagare l'esistenza di circuiti specifici per il movimento di raggiungimento. L'obiettivo del Capitolo 5 sarà invece la registrazione simultanea dei segnali ERPs ed fMRI al fine di rilevare il decorso temporale dell'attivazione delle differenti aree corticali relative alla pianificazione e al controllo dei movimenti di raggiungimento e di prensione. Seguirà una discussione generale (Capitolo 6) volta alla contestualizzazione dei risultati riportati nel presente lavoro di tesi.