RICERCA ITALIANA     

COGNIZIONE E SISTEMA MOTORIO

Università degli Studi di Parma

Abstract

E' stato recentemente scoperto che nei primati non umani e nell'uomo esiste un sistema neuronale la cui funzione primaria è quella di accordare ("matching function") la rappresentazione visiva di un'azione con la sua rappresentazione motoria. Questo sistema è stato chiamato sistema "mirror" (per una rassegna vedi Rizzolatti et al. Nature Rev. Neurosci. 2:661-670, 2001). Nel presente progetto ci proponiamo: i) di approfondire vari aspetti dell'organizzazione del sistema mirror nell'uomo e dei meccanismi neurofisiologici che ne stanno alla base; ii) di studiare funzioni cognitive (imitazione, intenzionalità, comprensione di alcuni aspetti del linguaggio) correlate al sistema mirror; ed infine iii) di progettare e realizzare un "set-up" sperimentale allo scopo di porre in essere un sistema di riconoscimento delle azione basato sul sistema mirror. Questo set-up verrà inserito in un robot umanoide esistente presso una delle unità di ricerca.
Al progetto partecipano sei unità di ricerca (Partners 1-6) con competenze complementari. Le tecniche usate saranno tecniche elettrofisiologiche, psicofisiche, computazionali e di "brain imaging".
I Partner 4 e 5 studieranno congiuntamente vari aspetti dell'organizzazione anatomo-funzionale del sistema mirror ed in particolare la codifica di azioni simboliche. Verranno inoltre studiate le attivazione corticali ottenute durante azioni osservate rispetto alle attivazioni determinate dalla immaginazione delle stesse azioni ("motor >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca

Giacomo RIZZOLATTI Università degli Studi di PARMA

Obiettivo del Programma di Ricerca

Scopo del presente progetto è l'acquisizione di nuove conoscenze sulle proprietà funzionali del sistema mirror dell'uomo e lo studio delle funzioni cognitive ad esse correlate. Ulteriore scopo è lo sviluppo di un sistema artificiale per il riconoscimento delle azioni, basato sul sistema mirror. Gli obiettivi del progetto, che coinvolge sei unità di ricerca sono elencati qui di seguito.

1) Organizzazione funzionale del sistema mirror. Scopo di questo sottoprogetto è: a) chiarire quali tipi di movimenti attivino il sistema mirror e b) paragonare le attivazioni determinate dall'osservazioni di azioni altrui con le analoghe rappresentazioni motorie internamente generate. Obiettivi specifici sono: i) Descrizione dei circuiti corticali responsabili della codifica di gesti con significato simbolico e di gesti rappresentativi di azioni; ii) Definizione di differenze nei circuiti responsabili della comprensione dei movimenti diretti verso oggetti rispetto a quelli intransitivi, iii) Paragone della distribuzione spazio-temporale dell'attività cerebrale durante l'osservazione di azioni fatte con la mano e la loro di immaginazione ("motor imagery"). Tecniche usate: fMRI; Partners 5, 4.

2) Meccanismi neurofisiologici che controllano l'eccitabilità corticale e spinale durante l'osservazione di azioni fatte da altri. Obiettivi specifici sono: i) Definizione dei meccanismi neurofisiologici che controllano l'eccitabilità corticale e spinale durante >>>

Risultati parziali attesi

Per semplicità di lettura i risultati parziali attesi sono stati presentati assieme alla descrizione del programma di ricerca. Una descrizione dettagliata (con dettagli metodologici) si trova nei Modelli B delle varie Unità di Ricerca.Per semplicità di lettura i risultati parziali attesi sono stati presentati assieme alla descrizione del programma di ricerca. Una descrizione dettagliata (con dettagli metodologici) si trova nei Modelli B delle varie Unità di Ricerca.

Durata

24 mesi

Base di partenza scientifica nazionale o internazionale

Tradizionalmente il sistema motorio è stato considerato come quel settore del sistema nervoso che programma ed esegue i movimenti. Le scoperte dell'ultimo decennio ne hanno fornito una visione più ampia e complessa. In questa nuova visione, fondamentale è la nozione di una stretta unità funzionale tra sistemi sensoriali e sistema motorio. Grazie a questo stretto legame, il sistema motorio non solo programma e controlla i movimenti, ma interviene in una serie di processi cognitivi (vedi sotto), classicamente considerati come dovuti a processi di integrazione sensoriale (1).
La prova più convincente a favore dell'esistenza di uno stretto legame tra sistemi sensoriali e sistema motorio è rappresentata dalla scoperta dei neuroni specchio (neuroni "mirror) nella corteccia premotoria di scimmia (area F5) (2). Si tratta di un particolare tipo di neuroni che si attivano sia quando la scimmia compie un'azione specifica (ad esempio afferra un oggetto) sia quando vede un altro individuo compiere la stessa azione. I neuroni mirror, scoperti nella area F5, , sono stati successivamente trovati anche nel lobulo parietale inferiore (3).
Studi di elettroencefalografia (4), di magnetoencefalografia (5), esperimenti di stimolazione magnetica corticale transcranica (TMS, 6,7,8) e studi di visualizzazione del cervello per immagini (studi PET 9-11 ed fMRI 12-14) hanno dimostrato l'esistenza di un sistema mirror anche nell'uomo (per rassegna vedi 3,15). Anatomicamente, il sistema >>>