Foto del docente

Alessio Avenanti

Professore ordinario

Dipartimento di Psicologia

Settore scientifico disciplinare: M-PSI/02 PSICOBIOLOGIA E PSICOLOGIA FISIOLOGICA

Coordinatore del Corso di Laurea Magistrale in Neuroscienze e riabilitazione neuropsicologica

Temi di ricerca

Parole chiave: neuroscienze cognitive, affettive e sociali plasticità neurale neurostimolazione

Svolgo la mia attivita'  di ricerca nel campo delle Neuroscienze Cognitive e in particolare mi interesso ai correlati nervosi di fenomeni legati alla cognizione sociale e all'intersoggettivita'. La mia ricerca si rivolge principalmente allo studio dei meccanismi neurali alla base dell'empatia e del riconoscimento di sensazioni corporee in altre persone. Inoltre, svolgo ricerca nel campo della rappresentazione neurale delle azioni proprie ed altrui (immaginazione e riconoscimento di movimenti del corpo) e della percezione delle intenzioni e delle emozioni degli altri. Ho studiato questi temi in soggetti sani e con patologie psichiatriche e neurologiche, mediante tecniche neurofisiologiche (stimolazione magnetica transcranica, TMS; potenziali evocati somatosensoriali, SEPs; potenziali evocati laser, LEPs), di neuroimaging (risonanza magnetica funzionale, fMRI) e metodi comportamentali. Recentemente, ho iniziato a compiere studi volti ad indagare la plasticita' del sistema motorio e a valutare l'efficacia della stimolazione cerebrale non invasiva (TMS; stimolazione transcranica a corrente continua, tDCS) nella riabilitazione di pazienti con disturbi motori e cognitivi conseguenti a lesione cerebrale.

La mia ricerca e' finanziata da agenzie nazionali (Ministero della Salute, Ministero Istruzione Universita' e Ricerca, Istituto Italiano di Tecnologia, Consorzio Inter-Universitario Italia-Argentina, Cassa di Risparmio di Cesena) e internazionali (Cogito Foundation, CEI Campus Atlantico Tricontinental, Bial Foundation).

 

TEMI:
1) Empatia, emozioni e sensazioni corporee;
2) Percezione di azioni e immaginazione motoria;
3) Stimolazione cerebrale non invasiva e plasticita';



TEMI:
1) Empatia, emozioni e sensazioni corporee;
2) Percezione di azioni e immaginazione motoria;
3) Stimolazione cerebrali non-invasive e plasticita';

 

1) Empatia e sensazioni corporee.
In una serie di studi di stimolazione magnetica transcranica (TMS), di potenziali evocati somatosensoriali (SEPs) e laser (LEPs) e di risonanza magnetica funzionale (fMRI) (Avenanti et al., 2005 Nat Neurosci; Avenanti et al., 2006 NeuroImage; Avenanti et al., 2009 Neuroimage; Avenanti et al., 2009 Cortex; Avenanti et al., 2010 Curr Biol; Azevedo et al., 2013 Hum Brain Mapp; Borgomaneri et al., in prep; Bufalari et al., 2007 Cerebr Cortex; Minio-Paluello et al., 2006 Soc Neurosci; Minio-Paluello et al., 2009 Biol Psychiatry; Valeriani et al., 2008 Neuroimage) sono state indagate le risposte neurali dei sistemi somatomotori indotte dall'osservazione di eventi dolorosi e tattili. Queste ricerche hanno dimostrano che l'osservazione del dolore o di esperienze tattili in altre persone produce delle risposte cerebrali "risonanti" analoghe a quelle che si ottengono durante la percezione di stimoli nocivi o tattili. Attualmente sono particolarmente interessato allo studio dei fattori in grado di modulare le risposte cerebrali "risonanti" indotte dall'osservazione di sensazioni corporee (variabili legate agli stimoli visivi o alle istruzioni sperimentali, appartenenza a gruppi sociali e pregiudizi verso la persona osservata, fattori di personalita', lesioni cerebrali, psicopatologie, disattivazione di aree cerebrali mediante TMS, farmaci). Recentemente, abbiamo iniziato ad esplorare i correlati nervosi della percezione di espressioni corporee emozionali, andando ad indagare come il sistema sensorimotorio implementi non solo risposte "risonanti" ma anche reazioni motorie appropriate all'emozione osservata (Borgomaneri et al., 2012 Brain Stimulation; Borgomaneri et al., 2014 Brain Structure and Function; Borgomaneri et al., in prep.).

Questa linea di ricerca e' finanziata dal Ministero Istruzione Universita' e Ricerca (Futuro in Ricerca 2012, protocol number: RBFR12F0BD) e dalla Cogito Foundation (Project 2014, research grant, protocol number: 14-139-R).

2) Percezione di azioni e immaginazione motoria.
Mediante paradigmi neurofisiologici innovativi di "perturbazione e misurazione" che abbinano la TMS a singolo impulso (spTM) con la TMS ripetitiva (rTMS) ho indagato le risposte dei sistemi somatomotori all'osservazione di azioni (Avenanti et al., 2007 Curr Biol; Avenanti et al., 2013 Cerebr Cortex), studiando il ruolo di aree premotorie, somatosensoriali, e temporali nella simulazione interna di azioni osservate (si veda anche Avenanti et al., 2013 Hum Front Neurosci; Urgesi et al., 2010 Cereb Cortex). Recentemente abbiamo applicato un simile paradigma "perturb-and-measure" che combina TMS e tDCS allo studio del processamento dell'azione all'interno dello spazio peripersonale (Avenanti et al., 2012 Neuroimage; si veda anche Serino et al. 2009 PLoS ONE e Serino et al., 2011 J Cogn Neurosci). Mediante manipolazioni quali la "rubber hand illusion" e la presa di prospettiva ho studiato come l'attribuzione di un'azione a se stessi o ad un'altra persona influenzi le risposte motorie alla visione e immaginazione di tale azione (Fourkas et al., 2006 Exp Brain Res; Fourkas et al 2008 Cereb Cortex; Schutz-Bosbach et al., 2009 J Cogn Neurosci). Un'altra recente linea di ricerca indaga il ruolo delle cortecce premotorie, parietali e temporali nel riconscimento dello scopo e della cinematica di azioni (Jacquet e Avenanti, 2013 Cereb Cortex) e di gesti e intenzioni ingannevoli (Tidoni et al., 2013 J Neurosci) e del sistema motorio nella percezione di scene emozionali (Borgomaneri et al., 2012 Brain Stimulation; Borgomaneri et al., 2014 Soc Cogn Aff Neurosci; Borgomaneri et al. 2015 Brain Struct Funct).

Queste linee di ricerca sono finanziate dall'Istituto Italiano di Tecnologia (SEED 2009, protocol number: 21538) e Cogito foundation (Project 2013, research grant, protocol number: R-117/13).


3) Stimolazione cerebrali non-invasive e plasticita'.
In una serie di studi in corso sto valutando l'efficacia di protocolli di riabilitazione in pazienti con lesione cerebrale e disturbi motori (Avenanti et al., 2012; Avenanti et al., in prep). Vengono valutati gli effetti comportamentali e neurofisiologici di sessioni singole di stimolazione mediante TMS e tDCS. Inoltre vengono valutati gli effetti a lungo termine di sessioni multiple di trattamenti che combinano tecniche di riabilitazione standard e stimolazione non invasiva della corteccia cerebrale (TMS, tDCS). Infine, sto esplorando nuovi paradigmi di stimolazione per indurre cambiamenti plastici nella connettività del cervello di soggetti sani e pazienti con lesione cerebrale.

Questa linea di ricerca e' finanziata dal Ministero della Salute (Bando giovani ricercatori 2010, protocol number: GR-2010-2319335) e dalla Fondazione dal Monte di Bologna e Ravenna (bandi per la ricerca 2017, protocol number: 299bis/17)

 

Parole chiave:
Empatia; Assunzione di prospettiva (Perspective Taking); Teoria simulativa; Personalita' ; Pregiudizio razziale; Comprensione e predizione di azioni; Immaginazione motoria; Agency e Body Ownership; Rubber hand illusion; Schema Corporeo; Percezione tattile e dolorosa; Integrazione sensorimotoria; Integrazione multisensoriale; Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS) e Stimolazione Transcranica a Corrente Continua (tDCS) nelle Neuroscienze Cognitive; applicazioni della stimolazione non-invasiva del sistema nervoso nel recupero funzionale in seguito a lesione cerebrale.


Bibliografia:

Avenanti A, Annella L, Candidi M, Urgesi C, Aglioti SM (2013). Compensatory plasticity in the action observation network: virtual lesions of STS enhance anticipatory simulation of seen actions. Cerebral Cortex 23, 570-80.

Avenanti A, Aglioti SM (2006). The sensorimotor side of empathy. In: Mancia M. (ed.) Psychoanalysis and Neuroscience. Milan: Springer-Verlag Italia, 235-256.

Avenanti A, Annella L, Serino A (2012). Suppression of premotor cortex disrupts motor coding of peripersonal space. Neuroimage 63, 281-288.

Avenanti A, Bolognini N, Maravita A, Aglioti SM (2007). Somatic and motor components of action simulation. Current Biology 17, 2129-2135. 

Avenanti A, Bueti D, Galati G, Aglioti SM (2005). Transcranial magnetic stimulation highlights the sensorimotor side of empathy for pain. Nature Neuroscience 8, 955-960.

Avenanti A, Candidi M, Urgesi C (2013). Vicarious motor activation during action perception: beyond correlational evidence. Frontiers in Human Neuroscience 7, 185. doi: 10.3389/fnhum.2013.00185

Avenanti A, Coccia M, Ladavas E, Provinciali L, Ceravolo MG (2012). Low-frequency rTMS promotes use-dependent motor plasticity in chronic stroke: a randomized trial. Neurology 78, 256-264.

Avenanti A, Minio-Paluello I, Bufalari I, Aglioti SM (2006). Stimulus-driven modulation of motor-evoked potentials during observation of others' pain. Neuroimage 32, 316-324.

Avenanti A, Minio-Paluello I, Bufalari I, Aglioti SM (2009). The pain of a model in the personality of an onlooker: influence of state-reactivity and personality traits on embodied empathy for pain. NeuroImage 44, 275-283. 

Avenanti A, Minio-Paluello I, Sforza A, Aglioti SM (2009). Freezing or escaping? Opposite modulations of empathic reactivity to the pain of others. Cortex 45, 1072-1077.

Avenanti A, Sirigu A, Aglioti SM (2010). Racial bias reduces empathic sensorimotor resonance with other-race pain. Current Biology 20, 1018-1022.

Avenanti A, Urgesi C (2011). Understanding "what" others do: mirror mechanisms play a crucial role in action perception. Social Cognitive and Affective Neuroscience 6, 257-259.

Azevedo RT, Macaluso E, Avenanti A, Santangelo V, Cazzato V, Aglioti SM (2012). Their pain is not Our pain: Brain and autonomic correlates of empathic resonance with the pain of same and different race individuals. Human Brain Mapping, in press.

Bertini, C, Leo F, Avenanti A, Ladavas E (2010). Independent mechanisms for ventriloquism and multisensory integration as revealed by theta-burst stimulation. European Journal of Neuroscience 31 1791-1799.

Borgomaneri S, Gazzola V, Avenanti A (2012). Motor mapping of implied actions during perception of emotional body language. Brain Stimulation 5, 70-76.

Borgomaneri S, Gazzola V, Avenanti A (2013). Temporal dynamics of motor cortex excitability during perception of natural emotional scenes. Social Cognitive and Affective Neuroscience. Advance Access published September 12, 2013. doi: 10.1093/scan/nst139

Bufalari I, Aprile T, Avenanti A, Di Russo F, Aglioti SM (2007). Empathy for pain and touch in the human somatosensory cortex. Cerebral Cortex 17, 2553-2561. 

Fourkas AD, Avenanti A, Urgesi C, Aglioti SM (2006). Corticospinal facilitation during first and third person imagery. Experimental Brain Research 168, 143-151.

Fourkas AD, BonavolontÃÆ'  V, Avenanti A, Aglioti SM (2008). Kinaesthetic imagery and tool-specific modulation of corticospinal representations in expert tennis players. Cerebral Cortex 18, 2382-2390.

Jacquet PO, Avenanti A (2013). Perturbing the action observation network during perception and categorization of actions' goals and grips: state-dependency and virtual lesion TMS effects. Cereb Cortex. Advance Access published October 1, 2013. doi: 10.1093/cercor/bht242

Minio-Paluello I, Avenanti A, Aglioti SM (2006). Left hemisphere dominance in reading the sensory qualities of others' pain? Social Neuroscience 1, 320-333.

Minio-Paluello I, Baron-Cohen S, Avenanti A, Walsh V, Aglioti SM (2009). Absence of embodied empathy during pain observation in Asperger Syndrome. Biological Psychiatry 65, 55-62. 

SchÃÆ'¼tz-Bosbach S, Avenanti A, Aglioti SM, Haggard P (2009). Don't do it! Cortical inhibition and self-attribution during action observation. Journal of Cognitive Neuroscience 21, 1215-1227.

Serino A, Annella L, Avenanti A (2009). Motor properties of peripersonal space in humans. PLoS One 4, e6582.

Serino A, Canzoneri E, Avenanti A (2011). Fronto-parietal areas necessary for a multisensory representation of peripersonal space in humans: an rTMS study. Journal of Cognitive Neuroscience23, 2956-2967.

Tidoni E, Borgomaneri S, di Pellegrino G, Avenanti A (2013). Action simulation plays a critical role in deceptive action recognition. Journal of Neuroscience 33, 611-623.

Urgesi C, Avenanti A (2011). Functional and epiphenomenal modulation of neural activity in body selective visual areas. Cognitive Neuroscience 2, 212-214.

Urgesi C, Maieron M, Avenanti A, Fabbro F, Aglioti SM (2008). Anticipatory simulation of implied actions in the human motor system. Brain Stimulation 1, 253-254.

Urgesi C, Maieron M, Avenanti A, Tidoni E, Fabbro F, Aglioti SM (2010). Simulating the future of actions in the human corticospinal system. Cerebral Cortex, 20, 2511-2521.

Valeriani M, Betti V, Le Pera D, De Armas L, Miliucci R, Restuccia D, Avenanti A, Aglioti SM (2008). Seeing the pain of others while being in pain: a laser evoked potentials study. NeuroImage 40, 1419-1428.

Vicario CM, Kritikos A, Avenanti A, Rafal R (2013). Reward and punishment: investigating cortico-bulbar excitability to disclose the value of goods. Frontiers in Psychology 4:39. doi: 10.3389/fpsyg.2013.00039