la percezione del mondo esterno - … · invariante dell’identità ... muoversi nello spazio...
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Psicodiagnostica delle abilità cognitivePsicodiagnostica delle abilità cognitive
•• Gli esseri umani, come la maggior parte delle Gli esseri umani, come la maggior parte delle creature diurne, dipendono dal senso della vistacreature diurne, dipendono dal senso della vista
•• Le informazioni visive dominano le nostre percezioni Le informazioni visive dominano le nostre percezioni e strutturano il nostro pensiero e strutturano il nostro pensiero ((e.s.e.s. influsso sul influsso sul linguaggio “Vedo” come capisco; “Le tue idee sono poco linguaggio “Vedo” come capisco; “Le tue idee sono poco chiare” come descrizione di stati cognitivi)chiare” come descrizione di stati cognitivi)
•• Grande quantità di tessuto anatomico coinvolto nella Grande quantità di tessuto anatomico coinvolto nella percezione visiva (è proprio vero?)percezione visiva (è proprio vero?)
•• TelerilevamentoTelerilevamento o percezione o percezione extracettivaextracettiva
•• Elaborazione in parallelo e analiticaElaborazione in parallelo e analitica
Il riconoscimento visivo di voltiIl riconoscimento visivo di volti
•• Sono i volti speciali?Sono i volti speciali?
•• svilupposviluppo
•• effetti cognitivieffetti cognitivi
•• espressioniespressioni
•• neuropsicologianeuropsicologia
•• neurofisiologianeurofisiologia
•• effetti socialieffetti sociali
Percezione dei volti – Rappresentazioneinvariante dell’identità
PercezionePercezione deidei voltivolti –– RappresentazioneRappresentazioneinvarianteinvariante dell’identitàdell’identità
Percezione dei volti – Rappresentazioneinvariante dell’identità
PercezionePercezione deidei voltivolti –– RappresentazioneRappresentazioneinvarianteinvariante dell’identitàdell’identità
Rappresentazione invariante dell’identitàindipendentemente dall’età
RappresentazioneRappresentazione invarianteinvariante dell’identitàdell’identitàindipendentementeindipendentemente dall’etàdall’età
Il riconoscimento visivo di voltiIl riconoscimento visivo di volti•• La percezione di volti è forse l’abilità percettiva visiva La percezione di volti è forse l’abilità percettiva visiva
più evoluta: ha un ruolo fondamentale nelle più evoluta: ha un ruolo fondamentale nelle interazioni socialiinterazioni sociali
•• La percezione di facce attiva diverse regioni della La percezione di facce attiva diverse regioni della corteccia visiva corteccia visiva extrastriataextrastriata così come altre regioni così come altre regioni della corteccia non visivadella corteccia non visiva
•• Diverse componenti del sistema percettivo delle facce Diverse componenti del sistema percettivo delle facce mediano aspetti relativamente indipendenti della mediano aspetti relativamente indipendenti della percezionepercezione
•• È necessario distinguere il riconoscimento (capacità È necessario distinguere il riconoscimento (capacità di processare l’informazione visiva di una faccia), di processare l’informazione visiva di una faccia), dall’identificazione (riconoscimento di una singola dall’identificazione (riconoscimento di una singola faccia) e dalla faccia) e dalla detezionedetezione (capacità di individuare il (capacità di individuare il pattern di una faccia indipendentemente pattern di una faccia indipendentemente dall’identità) dei voltidall’identità) dei volti
•• Riconoscimento Riconoscimento olisticoolistico
Il riconoscimento visivo di voltiIl riconoscimento visivo di volti•• Esiste un sistema specializzato per il riconoscimento Esiste un sistema specializzato per il riconoscimento
di facce:di facce:
•• ProsopagnosiaProsopagnosia: deficit selettivo nella capacità di : deficit selettivo nella capacità di riconoscere facce familiari, mentre è risparmiata riconoscere facce familiari, mentre è risparmiata la capacità di riconoscere altri oggetti (lesioni la capacità di riconoscere altri oggetti (lesioni bilaterali della corteccia bilaterali della corteccia occipitotemporaleoccipitotemporale, , sindrome di Williams, autismo) sindrome di Williams, autismo)
•• Studio dell’attività neuronale negli animaliStudio dell’attività neuronale negli animali
•• I neonati, poco dopo la nascita, preferiscono I neonati, poco dopo la nascita, preferiscono seguire con lo sguardo facce umane che altri seguire con lo sguardo facce umane che altri oggettioggetti
•• Avvento delle tecniche di esplorazione Avvento delle tecniche di esplorazione funzionale in vivo dell’attività neuronale sinaptica funzionale in vivo dell’attività neuronale sinaptica (PET, fMRI, MEG)(PET, fMRI, MEG)
Il riconoscimento visivo di voltiIl riconoscimento visivo di volti
Domande1. Come percepiamo i volti?
2. Quali informazioni sono ricavate dai volti?
3. Quali sono i meccanismi neuronali che
mediano il riconoscimento dei volti?
4. Come è usata questa informazione?
Il sistema visivoIl sistema visivo* Organizzazione retinotopica delle regioni visive primarie* La via del “what” e la via del “where”* Elaborazione dei volti nella via ventrale del “what”* Più regioni che “rispondono” ai volti* La familiarità dei volti (il modello di Bruce & Young)* Rappresentazioni distinte dell’identità e dell’espressione
facciale- Lo studio delle 8 categorie
* Rappresentazioni nelle regioni responsive ai volti* Sistema esteso per la comprensione delle informazioni dei
volti- Attenzione, lettura delle labbra, emozioni, familiarità
* Aspetti temporali del riconoscimento visivo- Risposte precoci e tardive
Mappa retinotopica delle vie visive primarie(Sereno et al. 1995)
MappaMappa retinotopicaretinotopica delledelle vie vie visivevisive primarieprimarie((SerenoSereno et al. 1995)et al. 1995)
Retinotopia nella corteccia visiva umana(Sereno et al., 1995)
Retinotopia nella corteccia visiva umana(Sereno et al., 1995)
Il sistema visivoIl sistema visivo* Organizzazione retinotopica delle regioni visive primarie* La via del “what” e la via del “where”* Elaborazione dei volti nella via ventrale del “what”* Più regioni che “rispondono” ai volti* La familiarità dei volti (il modello di Bruce & Young)* Rappresentazioni distinte dell’identità e dell’espressione
facciale- Lo studio delle 8 categorie
* Rappresentazioni nelle regioni responsive ai volti* Sistema esteso per la comprensione delle informazioni dei
volti- Attenzione, lettura delle labbra, emozioni, familiarità
* Aspetti temporali del riconoscimento visivo- Risposte precoci e tardive
Caratterizzazione dei sistemi corticali visiviCaratterizzazione dei sistemi corticali visivi
•• ““whatwhat” e “” e “wherewhere” di ” di UngerleiderUngerleider e e MishkinMishkin: : discriminazione e riconoscimento di oggetti (via discriminazione e riconoscimento di oggetti (via ventrale ventrale occipitooccipito--temporaletemporale inferiore) inferiore) vsvs localizzazione localizzazione spaziale (via dorsale spaziale (via dorsale parietoparieto--occipitaleoccipitale))
•• ““whatwhat” e “” e “howhow” di ” di MilnerMilner e e GoodaleGoodale: : riconoscimento dell’oggetto (via ventrale riconoscimento dell’oggetto (via ventrale occipitooccipito--temporaletemporale inferiore) inferiore) vsvs trasformazione delle trasformazione delle caratteristiche percettive dell’oggetto in coordinate caratteristiche percettive dell’oggetto in coordinate egocentriche finalizzata all’azione(via dorsale egocentriche finalizzata all’azione(via dorsale parietoparieto--occipitaleoccipitale))
•• “semantico” e “pragmatico” di “semantico” e “pragmatico” di JeannerodJeannerod: : distinzione funzionale senza particolari distinzione funzionale senza particolari caratterizzazioni anatomichecaratterizzazioni anatomiche
La percezione del movimento La percezione del movimento -- MTMT
Percezione del movimento
Moto apparente
Percezione ambigua di moto
Moto implicito
Studi PET-rCBF sulla percezione deglioggetti e localizzazione spaziale
StudiStudi PETPET--rCBF rCBF sullasulla percezionepercezione deglideglioggettioggetti e e localizzazionelocalizzazione spazialespaziale
Match-to-SampleTask
La La teoriateoria dell’azione/percezionedell’azione/percezione ilil ““whatwhat” e “” e “howhow” di ” di MilnerMilner e e GoodaleGoodale (1996) (1996) –– connessioni visuoconnessioni visuo--motoriemotorie
• La via dorsale è collegata all’areapremotoria usata per il controllooculomotorio, l’avvicinamento e la presa(grasping)
• La via ventrale è connessa ad aree per l’apprendimento, la memoria e ilcomportamento sociale
La La teoriateoria dell’azione/percezionedell’azione/percezione ilil ““whatwhat” e ” e ““howhow” di ” di MilnerMilner e e GoodaleGoodale
• Lesione dorsale = atassia ottica– Il paziente può riconoscere gli oggetti ma non è
capace di afferrarli
• Lesione ventrale = agnosia della forma visiva– Il paziente non riconosce gli oggetti, ma può
muoversi nello spazio sulla base delleinformazioni visive
Il sistema visivoIl sistema visivo* Organizzazione retinotopica delle regioni visive primarie* La via del “what” e la via del “where”* Elaborazione dei volti nella via ventrale del “what”* Più regioni che “rispondono” ai volti* La familiarità dei volti (il modello di Bruce & Young)* Rappresentazioni distinte dell’identità e dell’espressione
facciale- Lo studio delle 8 categorie
* Rappresentazioni nelle regioni responsive ai volti* Sistema esteso per la comprensione delle informazioni dei
volti- Attenzione, lettura delle labbra, emozioni, familiarità
* Aspetti temporali del riconoscimento visivo- Risposte precoci e tardive
Sites of Face-Selective Neuronsin the Macaque
(summary of 8 studies from Perrett et al. 1992)
Sites of Face-Selective Neuronsin the Macaque
(summary of 8 studies from Perrett et al. 1992)
Regioni selettive per il riconoscimento di facceRegioni selettive per il riconoscimento di facce
Giro OccipitaleInferiore
SolcoTemporaleSuperiore
Giro FusiformeLaterale
UnaUna regioneregione selettivaselettiva per le per le faccefacce nelnel girogiro fusiformefusiforme
McCarthy et al.J Cog Neurosci, 1997
Kanwisher et al. J Neurosci, 1997
Studi fMRI della percezione di facce e case
1.5 sec 0.5 sec2.0 sec
Delayed Matching
0.5 sec0.5 sec 0.5 sec
0.5 sec0.5 sec
Passive Viewing
Regioni che dimostrano una risposta differenziale allefacce e alle case in 6 soggetti
RL RL RL L R RL RLQH TB LS JH ML WE
y = -50 y = -52 y = -46 y = -56 y = -46 y = -54
z = -16 z = -13 z = -20 z = -16 z = -16 z = -16
Z = 3.3 2.6 2.0 0 2.0 2.6 3.3Faces > Houses Houses > Faces
UnaUna regioneregione selettivaselettiva per per ilil riconoscimentoriconoscimento di di faccefacce, di , di luoghiluoghi, di , di partiparti del del corpocorpo??
Kanwisher et al. J Neurosci, 1997McCarthy et al.
J Cog Neurosci, 1997
Downing et al.Science, 2001 Parahippocampal Place Area (PPA)
Epstein & Kanwisher, Nature, 1998
“Building Area”Aguirre et al. Neuron, 1998
Una regione selettiva soloper il riconoscimento di facce?
La sua attività potrebbe non essere limitata al semplice La sua attività potrebbe non essere limitata al semplice riconoscimento di facce, ma contribuirebbe a veicolare riconoscimento di facce, ma contribuirebbe a veicolare
informazioni visive anche per altri oggetti informazioni visive anche per altri oggetti
La percezione La percezione olisticaolistica e l’importanza delle e l’importanza delle informazioni relazionali: inversione delle facceinformazioni relazionali: inversione delle facce
Temporal Specificity of ERP Responses to Objects
Clear temporal specificityto the face response
The earliest and mostprominent component is the N200/N170
Allison et al., Cerebral Cortex, 1999
Task Stimuli and Experimental TimingTask Stimuli and Experimental TimingExperimentalConditions
ExperimentalConditions
Single ExposureHouses
Faces on Scrambled Houses
Houses on Scrambled Faces
Double ExposureSelective Attention
500 ms 500 ms 500 ms 500 ms
2.5 s 2.5 s 2.5 s
Single ExposureFaces
60 trials180 sec per run
Selective Visual Attention- MEG
Stimulus OffsetStimulusOnset
faces houses
Stimulus OffsetStimulusOnset
Selective Visual Attention- MEG
Stimulus OffsetStimulusOnset
faces
faces-scr
houses
Stimulus OffsetStimulusOnset
Selective Visual Attention- MEG
Stimulus OffsetStimulusOnset
faces
faces-scr
houses
houses-scr
Stimulus OffsetStimulusOnset
Selective Visual Attention- MEG
Stimulus OffsetStimulusOnset
faces
faces-scr
dblx-faces
houses
houses-scr
Stimulus OffsetStimulusOnset
Selective Visual Attention- MEG
StimulusOnset
Stimulus Offset
faces
faces-scr
dblx-faces
houses
houses-scr
dblx-houses
Stimulus OffsetStimulusOnset
Stimulus OffsetStimulusOnset
faces
faces-scr
dblx-faces
houses
houses-scr
dblx-houses
Selective Visual Attention- MEG
Selective Visual Attention- MEG
Stimulus OffsetStimulusOnset
faces
faces-scr
dblx-faces
houses
houses-scr
dblx-houses
Selective Visual Attention- MEGSpecificità Temporale degli ERP agli Oggetti
Risultati dell’attenzione selettiva - MEG:
1. L’attenzione selettiva non altera le componenti precoci della risposta specifica per categoria (<200ms)
2. L’attenzione influenza le componenti tardivedella risposta
3. Identificato il punto temporale dopo il qualel’attenzione influenza l’elaborazionedell’informazione sulla categoria dell’oggetto(>200ms)
Il sistema visivoIl sistema visivo* Organizzazione retinotopica delle regioni visive primarie* La via del “what” e la via del “where”* Elaborazione dei volti nella via ventrale del “what”* Più regioni che “rispondono” ai volti* La familiarità dei volti (il modello di Bruce & Young)* Rappresentazioni distinte dell’identità e dell’espressione
facciale- Lo studio delle 8 categorie
* Rappresentazioni nelle regioni responsive ai volti* Sistema esteso per la comprensione delle informazioni dei
volti- Attenzione, lettura delle labbra, emozioni, familiarità
* Aspetti temporali del riconoscimento visivo- Risposte precoci e tardive
RappresentazioneRappresentazioneDistribuitaDistribuita
‘‘TopologiaTopologia delladellaForma Forma dell’Oggettodell’Oggetto’’
RegioniRegioni selettiveselettiveper per categoriecategorie
TopografiaTopografia delladella forma forma dell’oggettodell’oggetto nellanella cortecciacortecciaextrastriataextrastriata ventraleventrale
TopografiaTopografia delladella forma forma dell’oggettodell’oggetto nellanella cortecciacortecciaextrastriataextrastriata ventraleventrale
RunPari
r = 0.87r = -0.47r = 0.81r = -0.40
RunDispari
Risposta alle caseRisposta ai volti
Mea
n C
orre
latio
n ±
SE
F H Ca B Sc Sh Ch SP F H Ca B Sc Sh Ch SP
-0.5
0
0.5
1
-0.5
0
0.5
1
-0.5
0
0.5
1
-0.5
0
0.5
1
-0.5
0
0.5
1
1 2 3 4 5 6 7 8
-0.5
0
0.5
1
-0.5
0
0.5
1
1 2 3 4 5 6 7 8
-0.5
0
0.5
1
All category-selective ventral temporal cortex Without maximally responsive voxels
TopografiaTopografia delladella forma forma dell’oggettodell’oggetto nellanella cortecciacortecciaextrastriataextrastriata ventraleventrale
AnalisiAnalisi delladella distribuzionedistribuzionespazialespaziale deidei pattern di pattern di rispostarisposta
** CapacitàCapacità illimitataillimitata
** Pattern di Pattern di rispostarisposta per per molteplicimolteplici categoriecategorie di di oggettioggetti
** L’informazioneL’informazione è è convogliataconvogliata dada risposterispostesubmassimalisubmassimali
** La La categoriacategoria di di oggettioggetti cheche vieneviene riconosciutariconosciutapuòpuò sempresempre essereessere identificataidentificata dada pattern pattern specificispecifici di di rispostarisposta nellenelle regioniregioni cheche rispondonorispondonoin in modomodo massimalemassimale ad ad altrealtre categoriecategorie di di oggettioggetti
** RisoluzioneRisoluzione spazialespaziale maggioremaggiore rispettorispetto allealle regioniregionidistintedistinte
Un Un sistemasistema distribuitodistribuito di di regioniregioni cerebralicerebrali per per ilil
riconoscimentoriconoscimento delledelle faccefacceSolco IntraparietaleAttenzione Spaziale
PrecuneoRecupero di immagini dalla LTM
Giro Temporale SuperioreDiscorso parlato
Amigdala, Insula AnterioreEmozioni
Corteccia Temporale AnterioreConoscenza biografica
Solco Temporale SuperioreTeoria della mente
Paracingulato AnterioreTeoria della mente, attributi personali
Sistema EstesoPer l’Analisi Ulteriore
Sistema Centrale per l’Elaborazione Percettiva
Giro Occipitale Inferiore (OFA)Percezione preliminare delleCaratteristiche facciali
Solco Temporale Superiore (pSTS)Movimenti del volto e aspetti variabilidel volto (sguardo, espressione)
Giro Fusiforme Laterale (FFA)Aspetti invarianti dei volti epercezione dell’unicità dell’identità
Inferior Occipital Gyrus
Superior Temporal Sulcus
Lateral Fusiform Gyrus
Differential Tuning of STS and IT Neuronsto Face Identity and Expression
(Hasselmo et al. 1989)
Differential Tuning of STS and IT Neuronsto Face Identity and Expression
(Hasselmo et al. 1989)
SuperiorTemporalSulcus
InferiorTemporal Cortex
I I movimentimovimenti deglidegli occhiocchi e e delladella boccabocca attivaattiva ilil solcosolco
temporaletemporale superioresuperiore(Puce et al. 1998)(Puce et al. 1998)
Sistema distribuito per ricavare informazioni dai volti
IPS eAttenzione spaziale(Hoffman & Haxby 2000)
STG e ComprensioneVerbale Uditiva(Calvert et al. 1997)
Amigdala eElaborazione affettiva
(Breiter et al. 1996)
vsLip readingHeard speechBoth
vs
Attivazione delle aree temporali anteriori per il riconoscimentodi volti celebri (Leveroni et al. 2000)
L
R
Il Il modellomodello di Bruce e Youngdi Bruce e Youngper per ilil riconoscimentoriconoscimento di di voltivolti
or
STRUCTURAL ENCODING
View-centered descriptions
Expression- independent descriptions
FACE RECOGNITION UNITS
PERSON IDENTITY NODES
NAME GENERATION
EXPRESSION ANALYSIS
FACIAL SPEECH ANALYSIS
DIRECTED VISUAL PROCESSING
COGNITIVE SYSTEM
Il Il modellomodello di Bruce e Youngdi Bruce e Youngper per ilil riconoscimentoriconoscimento di di voltivolti
7 tipi di informazioni da un volto- Pictorial code- Structural code- Visually-derived semantic code- Identity-specific semantic code- Name- Expression- Facial speech
Differenti codici strutturali per volti familiari e non
Multiple encodings for a familiar individual that are expression-independent and specific to angle of profile
Come viene rappresentata la familiarità con un volto?
• Familiarità visiva semplice
• Conoscenzadella persona
Emozione
Tratti personali
Intenzioni
Studio Studio delledelle celebritàcelebrità: : girogiro fusiformefusiforme• Il volto delle persone sconosciute induce una risposta maggiore
rispetto a quello delle celebrità (persone note con cui non siamofamiliari)
• Il volto delle persone familiari induce una risposta maggiorerispetto a quello delle celebrità
p < 0.025
LR
Celebrità >Sconosciuti
Sconosciuti> Celebrità
Celebrità >Familiari
Familiari > Celebrità
Studio Studio delledelle mammemamme: : girogiro fusiformefusiforme
• Il volto dei bambini sconosciuti induce una risposta maggiorerispetto al volto conosciuto degli amici del figlio
• Il volto proprio figlio induce una risposta maggiore rispetto al volto conosciuto degli amici del figlio
R
Bambini sconosciuti > Amici del proprio figlio
p < 0.025
L
Bambini sconosciuti > Amici del proprio figlio
Amici del proprio figlio> Bambini sconosciuti
Amici del proprio figlio> Bambini sconosciuti
La familiarità modula la risposta del girofusiforme alla percezione di volti
• Le facce note ma non familiari, rispetto a quelle sconosciute, induconouna risposta minore
• Tra le facce familiari, quelle con unapiù stretta relazione personale induconouna risposta maggiore
• La maggior risposta del giro fusiformealla familiarità potrebbe esseremodulata da altre regioni cerebrali
La percezione di volti familiari attiva un network di areecerebrali coinvolte non solo nella familiarità visiva ma anche:
• nella risposta affettiva a quella persona (amigdala); • nel recupero di memorie associate a quella persona (precuneo); • nella conoscenza della personalità, attitudini o intenzioni di quella persona (“theory of mind” areas).
PrecuneoSolcotemporalesuperioreParacingolo
anteriore
Celebrità >Familiari
Familiari > Celebrità
Studio Studio delledelle celebritàcelebrità: : amigdalaamigdala• Il volto delle persone sconosciute induce una risposta maggiore
rispetto a quello delle celebrità (persone note con cui non siamofamiliari)
• Il volto delle persone familiari induce una risposta minorerispetto a quello delle celebrità
R L
Celebrità >Sconosciuti
Sconosciuti> Celebrità
Celebrità >Familiari
Familiari > Celebrità
Studio Studio delledelle mammemamme: : amigdalaamigdala
• Il volto dei bambini sconosciuti induce una risposta maggiorerispetto al volto conosciuto degli amici del figlio
• Il volto proprio figlio induce una risposta maggiore rispetto al volto conosciuto degli amici del figlio
p < 0.025
LR
Bambini sconosciuti > Amici del proprio figlio
Bambini sconosciuti > Amici del proprio figlio
Amici del proprio figlio> Bambini sconosciuti
Amici del proprio figlio> Bambini sconosciuti
La familiarità e l’attaccamento emotivomodulano la risposta dell’amigdala
• Le facce familiari, rispetto a quelle non familiari, inducono una risposta minore ma il volto del proprio figlioinduce una risposta maggiore
• La valutazione dell’affidabilità di una persona dallapercezione di un volto attiva maggiormente l’amigdala
• L’amigdala è coinvolta nella valutazione affettiva delle persone, riflettendo un aumentato stato di vigilanza nell’incontro con un’altra persona sconosciuta (modulato dal grado di conoscenza)
• La maggior attivazione dell’amigdala nel riconoscimento del proprio figlio potrebbe essere associata ad una maggiore attitudine materna alla protezione
Studio Studio delledelle espressioniespressioni10 soggetti sani (4 femmine 6 maschi) età 24±3.5One-back repetition detection taskEkmann emotional facesHalf-split correlation analysis
facce emotive
Giro fusiforme
Solco temporale superiore
Giro fusiforme
Amigdala
facce neutre
Studio Studio delledelle espressioniespressioni
• Il solco temporale superiore discrimina le differenti espressioni emotive• Il giro fusiforme sembra non processare questa informazione se non in
modo meno accuratoDa Gobbini e coll. HBM 2005
Studio Studio delledelle espressioniespressioni in in fobicifobici socialisociali
6 soggetti con fobia sociale(3 femmine/3 maschi) età 40±5.5
One-back repetition detection taskEkmann emotional facesHalf-split correlation analysis
Da Gentili e coll. in preparazione
Alterazione della risposta di riconoscimento di volti:• Incapacità a mantenere la fissazione dello sguardo (potenziale minaccia)• Hyperscanning (ipervigilanza)
Studio Studio delledelle espressioniespressioni in in fobicifobici socialisociali
facce emotive
Nei fobici socialiattivazione differenziale dell’amigdala destra
facce neutre
P < 0.025 da Gentili e coll. in preparazione
Giro fusiforme
Ado
lesc
enti s
ani >
Spet
tro
Aut
istico
Spettro Autistico
>Adolescenti sani
Amigdala Precuneo