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Patrizia Fattori

Professoressa ordinaria

Dipartimento di Scienze Biomediche e Neuromotorie

Settore scientifico disciplinare: BIO/09 FISIOLOGIA

Temi di ricerca

Parole chiave: Movimenti di raggiungimento Lobulo parietale superiore Interazione occhio-mano afferramento

1) Organizzazione visuotopica, somatotopica, somatomotoria: distribuzione spaziale dei neuroni della corteccia parietale posteriore dei primati sottoposti a stimolazioni visive, somatiche e motorie. Organizzazione anatomicamente o funzionalmente ordinata? 2) Integrazione visuo-motoria nella corteccia parietale posteriore: controllo visivo dell'atto di prensione con tecniche di registrazione extracellulare. Effetto sull'attività bioelettrica della localizzazione spaziale del bersaglio, dei movimenti oculari e degli arti per raggiungerlo. 3) Raggiungere un oggetto nello spazio: codifica dei movimenti di raggiungimento e manipolazione e ruolo della corteccia parietale posteriore nel circuito parieto-frontale per la codifica dei movimenti e la correzione on-line degli stessi. 4) L'elaborazione digitale a supporto della scienza di base: ricostruzioni 2D e 3D di cervelli e programmazione di modelli di simulazione dell'attività neurale e dei circuiti implicati nell'integrazione visuo-motoria.

1) Studio della rappresentazione visiva, somatica e motoria nella corteccia parietale posteriore dei primati. Dallo studio dell'attività bioelettrica dei neuroni della corteccia parietale posteriore (PPc) dei primati, mediante registrazioni microelettrodiche, si è valutata la distribuzione spaziale dei neuroni studiati su mappe bidimensionali del cervello. Scopo della ricerca è quello di vedere se esistono o meno delle distribuzioni ordinate (anatomiche e/o funzionali) dei neuroni sulla base delle loro specifiche proprietà funzionali al fine di interpretare il possibile ruolo dei diversi clusters di cellule, e quindi delle aree corticali che li contengono. 2) Integrazione visuo-motoria nella corteccia parietale posteriore. Lo studio riguarda alcune aree della PPc quali l'area V6A e PEc. Scopo della ricerca è valutare quanto e in che modo questa regione cerebrale sia coinvolta nel controllo visuo-motorio dei movimenti degli arti superiori tesi a raggiungere un oggetto nello spazio extrapersonale. Le indagini vengono eseguite mediante registrazioni microelettrodiche dell'attività bioelettrica di singoli neuroni. Durante le sedute sperimentali vengono eseguite stimolazioni visive e somatosensoriali, si valuta la modulazione dell'attività neuronale da parte dell'attività oculomotoria e motoria degli arti superiori, e infine si verifica l'influenza che può avere una diversa localizzazione spaziale dell'oggetto da raggiungere. 3) Raggiungere un oggetto nelle spazio peripersonale L'attività bioelettrica neurale delle aree della PPc è fortemente modulata da diversi tipi di movimenti finalizzati al raggiungimento e alla manipolazione di oggetti nello spazio peripersonale. Diversa è per esempio la frequenza di scarica neurale conseguente il raggiungimento e/o la manipolazione di oggetti "interessanti" (cibo) o "non interessanti" (pinza), o di oggetti con una certa forma e dimensione e quindi da come questi vengono manipolati (tipo di apertura della mano o rotazione di alcune specifiche articolazioni). Allo studio funzionale segue anche lo studio anatomico con cui si individua il circuito corticale in cui la PPc risulta coinvolta. Vengono quindi eseguite iniezioni di traccianti neuronali nelle aree corticali studiate al fine di individuare le connessioni corticali e di chiarire i circuiti cortico-corticali di coordinamento dei gesti di prensione. 4) L'elaborazione digitale a supporto della scienza di base La ricostruzione digitale delle strutture cerebrali è uno strumento fondamentale per poter visualizzare e quindi confrontare fra loro risultati ottenuti con metodiche diverse (funzionali o anatomiche) o su soggetti sperimentali diversi (scimmia o uomo). Tali indagini permettono di simulare off-line le sedute sperimentali al fine di ottenere una visione complessiva dell'indagine sperimentale. Accanto a queste ricostruzioni bi e tridimensionali del cervello, la matematica e la programmazione informatica permettono di simulare gli eventi neuronali e i circuiti corticali, di prevedere un certo output nervoso in risposta ad uno specifico input deciso dallo sperimentatore, di verificare "modelli" di rete neurale a partire da dati sperimentali acquisiti. E' un nuovo e stimolante orizzonte di studio neurofisiologico con una grande potenzialità di applicazione nell'ambito dello sviluppo dell'intelligenza artificiale e della robotica.

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