la percezione del mondo esterno - … · invariante dell’identità ... muoversi nello spazio sulla base delle informazioni visive. Il sistema visivo ... Specificità Temporale degli

la percezione del la percezione del mondo esternomondo esterno

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 voltiPercezionePercezione deidei voltivolti

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)

Aree visive

V1

V2

V3

V3a

V4v

MT+

cmleft right






Via degli Oggetti e Via Spazialenel Macaco

Via degli Oggetti e Via Spazialenel Macaco

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

Il riconoscimento dei coloriIl riconoscimento dei colori

La percezione del movimento La percezione del movimento -- MTMT

Percezione del movimento

Moto apparente

Percezione ambigua di moto

Moto implicito

Caratterizzazione dei sistemi corticali visiviCaratterizzazione dei sistemi corticali visivi

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






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

L’area fusiforme per le facceL’area fusiforme per le facce

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


Una regione selettiva solo per il riconoscimento di facce? Il ruolo dell’esperienza…

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




faces houses




faces

faces-scr

houses




faces

faces-scr

houses

houses-scr




faces

faces-scr

dblx-faces

houses

houses-scr



StimulusOnset

Stimulus Offset

faces

faces-scr

dblx-faces

houses

houses-scr

dblx-houses



faces

faces-scr

dblx-faces

houses

houses-scr

dblx-houses




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)






RappresentazioneRappresentazioneDistribuitaDistribuita

‘‘TopologiaTopologia delladellaForma Forma dell’Oggettodell’Oggetto’’

RegioniRegioni selettiveselettiveper per categoriecategorie

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


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

Il solco temporale superioreIl solco temporale superiore

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

Celebrità Parenti/Amici Sconosciuti

Studio Studio delledelle celebritàcelebrità

Il proprio figlio Amici delproprio figlio

Bambinisconosciuti

Studio Studio delledelle mammemamme

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


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



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



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





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

QuandoQuando la la rispostarispostaemotivaemotiva diventadiventa

eccessivaeccessiva……

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

Paradigma sperimentale

Eye-tracking

Correlazione BOLD con ETAutismo > Sviluppo normale

la percezione del mondo esterno - … · invariante dell’identità ... muoversi nello spazio sulla base delle informazioni visive. Il sistema visivo ... Specificità Temporale degli

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