Contribution of proprioception to determining coordinates in anatomical and external reference frames during tactile localization
Questo studio dimostra che la propriocezione contribuisce in modo differente alla localizzazione degli stimoli tattili nei sistemi di riferimento anatomico ed esterno, con l'influenza specifica dei segnali propriocettivi su entrambi i sistemi di coordinate che varia a seconda della direzione pianificata di un movimento di raggiungimento.
Articolo originale sotto licenza CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Questa è una spiegazione generata dall'IA di un preprint non sottoposto a revisione paritaria. Non è un consiglio medico. Non prendere decisioni sulla salute basandoti su questo contenuto. Leggi il disclaimer completo
Ogni volta che sfiorate un tavolo o sentite una brezza sulla pelle, il vostro cervello compie un calcolo rapido e invisibile. Deve rispondere a due domande distinte: prima, dove sul corpo è avvenuto il contatto, e seconda, dove si trova quel punto nella stanza circostante. Per risolvere la prima domanda, il cervello utilizza una mappa interna del corpo, un sistema che conosce la distanza tra le nocche e il polso indipendentemente da come ci si muove. Per risolvere la seconda, deve tradurre quella mappa corporea nel linguaggio del mondo esterno, tenendo conto di dove il braccio stia puntando in quel momento. Questo processo di traduzione è essenziale per interagire con l'ambiente, eppure gli scienziati discutono da tempo su come il cervello combini la sensazione del tatto con il senso di dove si trovino gli arti nello spazio, una sensazione nota come propriocezione. Sebbene sia chiaro che conoscere la posizione del proprio braccio aiuti a localizzare un tocco, rimane poco chiaro se il cervello utilizzi questa stessa informazione posizionale nello stesso modo quando determina dove un tocco sia sulla pelle rispetto a dove sia nella stanza.
Un team di ricercatori dell'Università Metropolitana di Osaka ha cercato di sbrogliare questa relazione osservando come il cervello gestisce questi due compiti mentre una persona è in movimento. Hanno reclutato diciotto adulti sani per eseguire un semplice compito di raggiungimento. I partecipanti sedevano a un tavolo e allungavano la mano verso un punto bersaglio specifico che appariva brevemente sulla superficie. Mentre muovevano la mano verso il bersaglio, un piccolo dispositivo sul dorso della mano impartiva un breve colpetto della durata di un quinto di secondo. Immediatamente dopo aver toccato il bersaglio, i partecipanti chiudevano gli occhi e riportavano la mano nel punto in cui avevano sentito quel colpetto. Successivamente, riferivano verbalmente quale specifico dispositivo sulla loro mano era stato attivato. Ciò ha permesso ai ricercatori di misurare due cose: la percezione del tocco rispetto alla mano e la percezione della posizione del tocco nella stanza.
Per testare come il cervello utilizzi la posizione del corpo per effettuare queste valutazioni, i ricercatori hanno introdotto un trucco. Hanno attaccato un dispositivo vibrante al muscolo del bicipite del braccio destro dei partecipanti. Questa vibrazione non viene percepita come una vibrazione; invece, inganna le terminazioni nervose del muscolo facendogli inviare un segnale che il muscolo si sta allungando e distendendo. Poiché il bicipite è responsabile della flessione del gomito, questo falso segnale crea l'illusione che il braccio si stia estendendo più di quanto non faccia realmente. I ricercatori hanno applicato questa vibrazione durante il movimento di raggiungimento e hanno osservato come essa distorcesse le risposte dei partecipanti. Hanno scoperto che l'illusione dell'allungamento del braccio causava uno spostamento costante nel modo in cui le persone localizzavano il tocco sulla propria pelle. Quando raggiungevano bersagli ad varie angolazioni, i partecipanti sentivano costantemente che il tocco era avvenuto più lontano verso le punte delle dita rispetto a quanto fosse in realtà. Ciò suggerisce che il cervello si affidi fortemente ai segnali propriocettivi per determinare dove si trovi il tocco sul corpo stesso.
Tuttavia, la storia è cambiata quando i ricercatori hanno osservato dove i partecipanti pensassero che il tocco fosse nella stanza. Qui, l'effetto della vibrazione non è stato uno spostamento semplice e costante. Invece, la direzione dell'errore dipendeva interamente dall'angolo con cui la persona stava allungandosi. Quando i partecipanti raggiungevano un bersaglio leggermente a destra, la vibrazione faceva sentire il tocco come se fosse avvenuto più indietro nello spazio. Ma quando raggiungevano un bersaglio con un angolo diverso, la stessa vibrazione faceva sentire il tocco come se fosse avvenuto più avanti. Questo risultato complesso, dipendente dall'angolo, indica che il cervello non si limita a copiare la posizione del tocco basata sul corpo e incollarla nel mondo esterno. Invece, il processo di traduzione del tocco dalla mappa corporea alla mappa della stanza coinvolge un calcolo separato e dinamico che cambia in base al movimento specifico che si sta pianificando.
Lo studio conclude che, mentre il cervello utilizza la propriocezione per costruire una mappa stabile del corpo, utilizza la stessa informazione in modo diverso per collocare quel corpo nel mondo. Il modo in cui il cervello integra la sensazione della posizione del braccio con il comando di movimento varia a seconda della direzione del raggiungimento. Ciò significa che il senso interno di dove si trova il proprio corpo e il senso esterno di dove si trova il proprio corpo nello spazio non sono governati da una singola regola rigida. Invece, il cervello regola costantemente il peso di questi segnali, adattando i propri calcoli al compito motorio specifico in corso. Questi risultati forniscono un quadro più chiaro del sofisticato processo multi-fase che ci permette di navigare nel mondo con le mani, rivelando che la mappa del nostro corpo e la mappa del nostro ambiente sono aggiornate da regole diverse, seppur interconnesse.
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