Diapositiva 1 - Dipartimento di Scienze Umane per la Formazione

Anna Berti, Dipartimento di Psicologa,
Gruppo di Ricerca di Neuropsicologia,
Università di Torino e NIT
Milano, 10 maggio 2012
Università Milano-Bicocca
‘Azione’ senza movimento:
dall’intenzionalità
alla consapevolezza motoria nei casi
neuropsicologici
Definizione
In generale  negazione della malattia
 anosognosia per l’emiplegia
(Seneca, lettere a Lucilius, epistula IX,
Citato da Bisiach e Geminiani, 1990)
Harpestem, uxoris meae fatuam, scis hereditarium onus in domo meae
remanisse . . . Haec fatua desiit videre. Incredibilem rem tibi narro, sed
veram: nescit esse se caecam; su binde paedagogum suum rogat ut migret,
ait domum tenebricosam esse.
. . . et ideo difficulter ad sanitatem pervenimus quia nos aegrotare
nescimus.
Tu sai che Harpeste, una sciocca amica di mia moglie, è rimasta a casa mia
come un fardello ereditato. Questa folle donna ha improvvisamente perso la
vista. Non solo, ora ti dico una cosa incredibile, ma vera. Ella non sa di
essere cieca. Chiede continuamente di essere riportata da un’altra parte dal
suo guardiano poiché sostiene che la mia casa è buia.
. . . è difficile riprendersi da una malattia se non sappiamo di
essere ammalati
-Von Monakow (1885): anosognosia per la cecità corticale
-Anton (1893, 1899): anosognosia per la plegia, emisomatoagnosia e anosognosia per la
cecità corticale
- Pick (1899): emiplegia, emianopsia e dislessia da neglect; negava tutti i disordini
-Zingerle (1913): anosognosia per l’emiplegia  i disturbi vengono considerati:
disordini locali della coscienza e della rappresentazione mentale
-Babinski (1914; 1918)  conia il termine ‘anosognosia’.
Berti et al., 1998
L’anosognosia:
 non è semplicemente dovuta alla presenza di neglect
personale o extrapersonale
 non può essere spiegata riconducendola alla presenza di
altri disordini neurologici e neuropsicologici concomitanti
 non può essere vista come la conseguenza di un danno a
un sistema generale di monitoraggio
Piuttosto come conseguenza di un danno a un sistema di
monitoraggio dominio specifico
Feed-forward hypothesis (Gold et al., 1994)
Perché il paziente possa scoprire di eere plegico deve tentare i movimenti
I pazienti AHP hanno perso l’intenzione a muoversi
Motor
Intentional
System
Sensory
Perceptual
System
comparator
Movement
No
Movement
Poichè hanno perso l’intenzione a muoversi il comparatore non può
confrontare l’intenzione/programmazione con i feedback
Il paziente sarebbe anosognosico NON per un danno diretto al
comparatore, ma perchè il comparatore è ‘mal-alimentato’
Motor
Intentional
System
Sensory
Perceptual
System
comparator
Movement
No
Movement
Hanno valutato la feedforward hypothesis studiando
l’attivazione EMG dei muscoli prossimali
I muscoli prossimali ricevono innervazione bilaterale
Quindi anche dopo un danno unilaterale è possibile rilevare
attività del lato affetto
ma
 se i pazienti hanno perso l’intenzione a muoversi non
dovrebbero attivare la muscolatura prossimale del lato plegico
Il pattern di attivazione era congruente con l’ipotesi
Interessante :
 Prima volta che l’anosognosia viene considerata come un
disturbo autonomo, svincolato dal neglect
Problemi:
1. Il paziente non era completamente plegico  diagnosi AHP
ambigua
2. Probabilmente aveva motor neglect
Sulla base di considerazioni anatomo-cliniche siamo arrivati a proporre
esattamente il contrario
Studio su 30 pazienti emiplegici
17 A+N+
12 A-N+
1A+N-
Distribuzione delle lesioni nei
pazienti con
hemiplegia, neglect e AHP (17
patients)
Distribuzione delle lesioni nei
pazienti con
hemiplegia, neglect senza AHP (12
patients)
La massima sovrapposizione delle
lesioni era localizzata:
Nella corteccia premotoria dorsale
(area 6; danneggiata nel 94% dei
pazienti A+N+)
Seguita dall’area 44 e dall’area
somatosensoriale (88% of the
patients),
E dall’area motoria primaria (82%
of the patients).
Altre strutture adiacenti colpite
erano l’area 46 l’insula (vedi anche
Karnath et al., 2005).
 Basi neurali del comparatore
Alcune parti del sistema motorio sembrano essere sistematicamente
risparmiate in AHP, in particolare l’ area supplementare motoria, SMA, e la
pre-supplementare motoria (pre-SMA).
 relative all’intenzionalità motoria
Previsione un paziente che avesse solo anosognosia dovrebbe avere una lesione
che corrisponde alla sottrazione delle mappature dei due gruppi
Anosognosia lesions
Patient RMA
Brain lesion in patient RMA, who has pure anosognosia for hemiplegia
without spatial neglect. Areas in red are in common with the brain areas
identified by the pixelwise chi-square comparison of patients with
anosognosia, as opposed to those without anosognosia. Areas in green are
brain areas damaged in patient RMA that are not identified by the chi-square
analysis. Areas in purple are those identified by the chi-square analysis and
not damaged in patient RMA.
La lesione danneggia le basi neurali del comparatore
Motor
Intentional
System
Sensory
Perceptual
System
comparator
Movement
No
Movement
Ma parti importanti del sistema sono risparmiate
 I pazienti anosognosici possono avere esperienza dei
movimenti che intendono produrre grazie all’attività
delle aree, risparmiate dalla lesione, coinvolte negli
aspetti intenzionali del movimento,
ma non sarebbero in grado di distinguere tra atto
intenzionale e atto effettivamente compiuto a causa del
danno al comparatore che non è più in grado di cogliere
il mismatch tra previsioni e feedbacks
Previsione opposta rispetto a quella di Gold e coll.
Urge to move/intention
affordances
Goals/
Prior intention
Desired
state
compa
rator
Planner
(movement
selection)
Motor
awareness
Limb
World
Efference
copy
Forward model (Movement
predictor/predicted state)
Sense of agency
Comparator
comp
arator
Sensory
Information/actual state
Blakemore, Wolpert e Frith (2002; si veda anche Haggard, 2005) hanno
proposto che la consapevolezza motoria dipenda da un segnale che si
costruisce sulla previsione di movimento generata dall’attivazione
dei programmi motori.
In: Attention & Performance XXII: Sensorimotor
Foundation of Higher Cognition. Edited by Haggard P.
Rossetti Y, Kawato M (pp. 163-181). Oxford: Oxford
University Press, 2007.
Metodi
EMG di superficie per misurare l’attività elettrica dei muscoli
prossimali
 Registrazione continua bilaterale del
Trapezio superiore:
Left Upper Trapetius
Right Upper Trapetius
 3 condizioni: reaching con la mano plegica, reaching con la
mano sana, resting. Dopo ogni reaching c’era un periodo di
resting
Istruzioni:
Deve raggiungere la mia mano con la sua mano e tenere la
posizione fino a che io le dico: si rilassi
Soggetti
 Controllo: neurologicamente intatto
 Paziente con emiplegia controlaterale, non
anosognosico (NonAHP)
 Paziente con emiplegia controlaterale e
anosognosia (AHP)
Previsioni
• Quando I soggetti di controllo normali e i pazienti
plegici senza anoso tentano di muovere un arto si
dovrebbe osservare attivazione dei muscoli
prossimali
Previsioni
• Quando I pazienti con AHP tentano di muovere il
braccio plegico
No intenzione
Intenzione
Non
dovrebbero
contrarre
l’arto
plegico
Dovrebbero contrarre
l’arto plegico
Nessuna attivazione
dei
muscoli
prossimali
Attivazione
dei
muscoli prossimali
Case report: Patient CR
74 anni
Lesione emisferica destra emiplegia, emianestesia,
neglect personale ed extrapersonale.
Valutata 32 giorni dopo l’ictus
Ben orientata, collaborante,nessun problema di
ragionament/linguaggio/cognitivo
Al momento della valutazione presentava ancora
emiplegia sinistra, emianestesia e lieve neglect.
Presenza di grave AHP CR era convinta di poter
muovere il braccio sinistro senza problemi, di camminare
e di poter eseguire le normali attività della vita
quotidiana.
1200
Controllo normale
1000
800
1. Durante il reaching con il
braccio sinistro si attiva
LeftTrap
600
V D _1
M
U
S
C
L
E
S
A
C
T
I
V
I
T
Y
μV
400
2. During il reaching con il
braccio destro si attiva il
RightTrap
200
0
L
-200
R
M:
Lef tTrap
RightTRap
LeftTrap
RightTrap
Movement
Normal
Left movement
Right movement - - - - - - Resting
..……….
M:
Lef tTrap
RightTRap
NonAHP
M:
Lef tTrap
RightTRap
AHP
R
NonAHP
1200
1000
1. Durante il
reaching sn si
attiva il LeftTrap
800
600
V D _1
M
U
S
C
L
E
S
A
C
T
I
V
I
T
Y
μV
2. Durante il reaching
ds si attiva il
RightTrap
400
200
0
L
-200
R
M:
Lef tTrap
LeftTrap
RightTRap
RightTrap
Movement
Normal
Left movement
Right movement - - - - - - Resting
..……….
M:
Lef tTrap
LeftTrap
RightTRap
Movement
NonAHP
RightTrap
M:
Lef tTrap
RightTRap
AHP
R
1200
1000
800
600
VD _1
M
U
S
C
L
E
S
A
C
T
I
V
I
T
Y
μV
400
200
0
-200
M:
Lef tTrap
RightTRap
LeftTrap
RightTrap
Movement
Normal
Left movement
Right movement - - - - - - Resting
..……….
M:
Lef tTrap
RightTRap
LeftTrap
RightTrap
Movement
NonAHP
M:
Lef tTrap
RightTRap
LeftTrap
RightTrap
Movement
AHP
Paziente AHP.
1200
1. Durante il reaching sn si attiva il
LeftTrap
1000
M
U
S
C
L
E
S
800
2. Durante il reaching ds si attiva il
RightTrap is activated
3.A Durante il reaching sn il RightTrap è più
C
T attivo del sn. Però la parte destra è
I
V sempre più attiva della sinistra (anche
I
T
Y nella condizione di risposo;
μV
probabilmente ‘an active process
induced by disinhibition, in order to
establish new compensatory pathways’
see Ghika et al., 1995; Cao et al., 1998)
V D _1
600
400
200
0
-200
M:
Lef tTrap
RightTRap
Normal
Left movement
Right movement - - - - - - Resting
..……….
M:
Lef tTrap
RightTRap
NonAHP
M:
Lef tTrap
RightTRap
AHP
CONCLUSIONE
 Dall’attività
registrata
nella
muscolatura
prossimale possiamo inferire che la paziante
avesse intenzione a muoversi
La domanda successiva che ci siamo posti è stata:
Le risposte intenzionali dei pazienti AHP sono
legate al funzionamento di meccanismi neurali di
controllo che regolano la programmazione motoria
nei soggetti normali, in modo da influenzare le
prestazioni motorie della mano sana durante
l’esecuzione di movimenti bimanuali?
La domanda è: che cosa accade quando a un
paziente emiplegico con anosognosia, che non può
muovere l’arto controlaterale, ma è convinto di
poterlo muovere, viene chiesto di compiere
movimenti unimanuale e bimanuali asimmetrici?
FRANZ, E., ZELAZNIK, H. N. & MCCABE, G. (1991) Spatial topological
constraints in a bimanual task. Acta Psychol., 77, 137-51
Circles-lines task: bimanual coupling effect
FRANZ, E., ZELAZNIK, H. N. & MCCABE, G. (1991) Spatial topological
constraints in a bimanual task. Acta Psychol., 77, 137-51.
Circles-lines task: bimanual coupling effect
FRANZ, E., ZELAZNIK, H. N. & MCCABE, G. (1991) Spatial topological
constraints in a bimanual task. Acta Psychol., 77, 137-51.
GROUP
PATIENT
AGE
EDUCATION
DAYS FROM
ONSET
MMSE (cut off ≥
AHP
AB
CI
FG
MN
BS
CD
HP
CG
PI
VG
PG
PL
66
84
72
76
67
62
70
79
68
71
8
18
5
3
10
8
5
13
8
13
62
32
28
27
65
36
60
31
25
30
29/30
28/30
26/30
24/30
26/30
28/30
27/30
24/30
28/30
26/30
103/146
65/81
13/146
8/41
101/146
64/81
43/146
26/81
112/146
60/81
115/146
65/81
92/146
15/81
125/146
37/81
131/146
79/81
121/146
52/81
3
3
9
10
15
11
8
3
2
12
3
8
1
4
0
14
0
4
1
3
24/30)
BIT conventional and
behavioral subtests (cut
off ≥ 129/146; ≥ 67/81)
BELLS (cut off
omissions L - R < 3)
FLUFF (cut off
omissions L ≤ 2)
CONDIZIONI SPERIMENTALI
Unima L
Bima C-L
Imag C-L
Veniva calcolato un indice di ovalizzazione (OI) come
deviazione standard da traiettorie della mano
perfettamente rettilinee.
Coupling effect = aumento significativo di OI
Previsioni.
1. Effetto di coupling nei soggetti normali
2. Effetto di coupling nei pazienti HP?
3. Effetto di coupling se AHP hanno intenzione
4. Nessun effetto nei pazienti MN
5. Immaginazione?
RISULTATI
TRAIETTORIE NELLE CONDIZIONI BIMNUALI ASIMMETRICHE
E’ rappresentata la mano destra che fa righe
HEALTHY SUBJECT
HP PATIENT
TRAIETTORIE NELLE CONDIZIONI BIMNUALI ASIMMETRICHE
E’ rappresentata la mano destra che fa cerchi
HEALTHY SUBJECT
AHP PATIENT
HP PATIENT
TRAIETTORIE NELLE CONDIZIONI BIMNUALI ASIMMETRICHE
E’ rappresentata la mano destra che fa cerchi
HEALTHY SUBJECT
AHP PATIENT
HP PATIENT
MN PATIENT
Statistical Results: controlli vs AHP
CONTROL GROUPS
CONDITIONS
Unima – L
Bima – CL
**
**
Imag – CL
AHP PATIENTS
CONDITIONS
Unima – L
Bima – CL
**
**
**
**
**
*
Imag – CL
Statistical Results: controlli vs MN
CONTROL GROUPS
CONDITIONS
Unima – L
**
**
Bima – CL
Imag – CL
CONTROL GROUPS
MN PATIENTS
CONDITIONS
Unima – L
Bima – CL
Imag – CL
Conclusioni:
 Replicati i dati di coupling nei soggetti normali
 Nessun effetto di coupling nella condizione
immaginativa
 Pazienti HP non hanno l’effetto  apprendimento
della paralisi
 Pazienti AHP hanno coupling  attivazione del
sistema intenzione-programmazione
 Pazienti MN non hanno coupling  assenza di
intenzionalità motoria
Per provare definitivamente che i pazienti anosognosici
utilizzano e attivano gli stessi sistemi dei soggetti normali
quando hanno intenzione di compiere un movimento
abbiamo deciso di valutare anche i parametri
temporali della programmazione/esecuzione
Temporal coupling due to illusory movements in bimanual actions:
evidence from anosognosia for hemiplegia
Lorenzo Pia, Lucia Spinazzola, Marco Rabuffetti, Maurizio Ferrarin,
Francesca Garbarini, Alessandro Piedimonte, Jon Driver*, Anna Berti,
submitted.
Kelso and coworkers, 1979: i soggetti dovevano raggiungere
target facili ‘easy’ (vicini e grandi) e target difficili (lontani e
piccoli).
I
tempi
di
movimento
erano
più brevi per i target
vicini rispetto ai
target lontani nelle
condizioni
unimanuali
Quando
però le
due
condizioni
venivano
combinate, cioè una mano
doveva andare vicino e
l’altra
lontano,
non
trovarono che una mano
arrivava prima dell’altra,
ma che
 vi era una forte tendenza delle due mani a iniziare e
finire il movimento insieme soprattutto perchè la mano
che andava verso il target vicino rallentava.
Abbiamo
paradigma.
modificato
il
difficult
Hand (Left or Right)
Space (Near or Far)
Action (Unimanual, Ba, Bs)
easy
RESULTS IN NORMAL SUBJECTS
TEMPI DI MOVIMENTO IN FUNZIONE DELL’AZIONE
1. LH and RH had similar
MT in unimanual
condition
Transport time for the left and right hand as function of Space and A ction
900
800
 Movement Time is much
shorter for easy target
than for difficult target
in unimanual conditions.
M o vem en t T im e
700
600
500
400
1. In bimanual condition
the hands’ reaching is
simultaneous.
300
200
100
Action
ACTION
U
U
BABa
Left
hand
LEFT
HAND
BS Bs
Action
U
U
Ba
BA
Bs
BS
Far
Far
Near
Near
Right hand
RIGHT
HAND
Conclusione: le mani erano influenzate
reciprocamente dal movimento dell’altra
mano nelle condizioni asimmetriche
2. In Ba conditions
 the hand that reaches for
near targets slowed
down.
Previsioni
• Quando ai pazienti AHP viene richiesto un
movimento di reaching bilaterale
No intenzione
Intenzione
Non
dovrebbero
tentare
nessun
movimento
Dovrebbero tentare il
movimento
Nessuna differenza
nei
Tempi
di
Movimento per
la
mano
Destra
nlle
diverse
condizioni
sperimentali.
MT della mano destra
diversi
nelle
condizioni Unilaterali
rispetto
alle
condizioni Bilaterale
simmetriche.
Case report: Patient LM
41-year-old right-handed man
damage in the right hemisphere caused left
hemiplegia, left hemianaesthesia and severe personal
and extrapersonal left-sided neglect.
We tested him 71 days after the stroke
Well oriented in time and space
had no global reasoning or language problems. He
could readily understand and follow test instructions
and was very cooperative.
At the time of testing he still showed left
hemiplegia and left anaesthesia, whereas personal
and extrapersonal neglect were improved
He also showed a severe ansognosia for his
hemiplegia  Like CR he believed that he was able
to use his left arm and hand and to walk and carry
out without any problem several daily activities
Patient and controls’ right hand
1600
1400
M o v e m e n t T im e
1200
1000
800
600
400
200
0
ACTION:
Action
UR
U
Ba
BA
LM’S Right
Patienthand
Bs
BS
ACTION:
UR
U
Ba
Bs
BA
BS
Normals’Controls
Right hand
Far
Far
Near
Near
- Also in patient LM
the action of the right
hand in near space is
influenced by the
simultaneous
‘perceived’ action of
the contralesional
plegic hand
Anosognosia
Urge to move/intention
affordances
Goals/
Prior intention
Desired
state
compa
rator
x
Planner
(movement
selection)
Motor
awareness
Limb
Efference
copy
Forward model (Movement
predictor/predicted state)
The discrepancy is
not detected
Sense of agency
Comparator
comp
arator
World
x
Sensory
Information/actual state
Secondo la nostra ipotesi::
1. Un danno al comparatore che deve confrontare le previsioni con I feedback
impedisce di rilevare la differenza tra la condizione movimento/nonmovimento.
2. Una parte del sistema funziona normalmente. I pazienti AHP hanno
intenzioni e possono fare previsioni. Questa porta alla costruzione di una
consapevolezza ‘non-veridica’ che può rappresentare la base neurale della loro
falsa credenza di potersi ancora muovere.
Motor neglect
Urge to move/intention
affordances
Goals/
Prior intention
Desired
state
compa
rator
Planner
(movement
selection)
Motor
awareness
Limb
World
Efference
copy
Forward model (Movement
predictor/predicted state)
The discrepancy is
not detected
Sense of agency
Comparator
comp
arator
Sensory
Information/actual state
Secondo la nostra ipotesi::
1. Un danno al sistema intenzionale non innesca nè la programmazione nè
il movimento. Il comparatore non ha niente da confrontare. Non emerge
nessuna consapevolezza motoria.
CONCLUSIONI
Questi esperimenti dimostrano che pazienti emiplegici con
anosognosia hanno una normale intenzione/programmazione dei
movimenti del lato affetto su cui si costruisce la loro consapevolezza
motoria
L’intenzione non rappresenta una volontà astratta di
movimento, legata alle conoscenze precedenti al
danno, ma viene effettivamente implementata nelle
fibre dei muscoli prossimali dai circuiti risparmiati
dalla lesione coinvolti nella programmazione ed
esecuzione motoria
e
si spinge a influenzare i parametri motori della mano
destra quando i pazienti presentano la falsa credenza
di poter muovere contemporaneamente la sinistra
Dipartimento di Psicologia, Università di
Torino
Lorenzo Pia
Lucia Spinazzola
Francesca Garbarini
Alessandro Piedimonte
ICN London
Jon Driver
Polo tecnologico,
Istituto Don
Gnocchi, Milano
Marco Rabbuffetti
Maurizio Ferrarin
Dipartimento di Psicologia,
Università di Bologna
Francesca Frassinetti