Face Fusiform Area

Patches of face-­‐selec-ve cortex in the macaque frontal lobe Doris Y Tsao, Nicole Schweers, Sebas-an Moeller & Winrich A Freiwald, 2008 Dr.ssa Serena Bassan In principio si pensava che l’area specializzata per il riconoscimento delle facce fosse il lobo temporale-­‐occipitale. U-lizzando fMRI nei macachi più vecchi si iden-ficarono tre regioni della corteccia prefrontale ventrale che ricevono e rispondono alle informazioni facciali. Infraprincipal dimple (JPD) Quest’area è un piccolo solco che si trova solo nel cervelllo del macaco tra l’area 45 (parte triangolare dell’area di Broca) e 47 (giro prefrontale inferiore) AYraverso tecniche di neuroimmagine è stato trovato in quest’area un raggruppamento di cellule specializzate per il riconoscimento dei vol-. La percezione del volto rileva informazioni riguardo iden-tà, genere, umore, direzione ed intenzione dello sguardo ed ognuna di queste componen- può avere una grande influenza sul comportamento. Il volto a^va una larga connessione con le aree del cervello includendo: • Giro inferiore occipitale • Giro fusiforme • Ippocampo • Amigdala • Giro frontale inferiore • Corteccia orbitofrontale • Solco temporale superiore Dei gruppi di cellule sele^ve per le facce sono state trovate nella corteccia prefrontale, in modo specifico nel solco prefrontale inferiore e nella corteccia orbito-­‐
frontale. Metodo sperimentale I macachi durante gli esperimen- venirono aneste-zza- per ridurre i movimen- degli ar- durante la scannerizzazione con fMRI. Gli s-moli visivi erano blocchi di categorie di immagini. La comparsa di ogni categoria durava 32 secondi ed ognuna aveva 16 diverse immagini. Slice prescrip-on Scannerizzando quaYro macachi hanno u-lizzato una tecnica di “sezionamento” che includeva tuYo il lobo frontale e questo fu il primo esperimento di ricerca delle aree sele^ve della faccia nel lobo frontale di primi-vi senza requisi- di compi- a^vi. Dalla prima fMRI si è scoperto che esistono tre zone discrete sele^ve per la faccia nella corteccia prefrontale. Le scimmie erano scannerizzate mentre erano sveglie e fissavano qualcosa passivamente. Gli s-moli erano: •  Facce umane •  Facce di macachi •  Mani •  Ogge^ rari •  FruYa e vegetali •  Corpi senza testa •  Ogge^ alla rinfusa Ognuna delle quali presenta- in blocchi separa- Corteccia prefrontale orbitale PO In tuYe e quaYro le scimmie è stato osservata una coppia bilaterale di aree per la faccia nel solco laterale orbitale (fig. 1 a,b) chiamato PO ⇨corteccia prefrontale orbitale:
•  Coronale •  Orizzontale emisfero destro •  SagiYale scimmia M4 (fig. 1c) Figura 1 •  A: le regioni a^ve mostrano una risposta maggiore nei confron- delle facce piuYosto che nei confron- delle quaYro categorie degli ogge^ non-­‐
facce. PO= corteccia prefrontale orbitale PL= corteccia prefrontale laterale PA= corteccia prefrontale arcuata •  B: le aree prefrontali per le facce ricoprono i lobi destro e sinistro frontali dilata- delle quaYro scimmie. •  C: feYe coronale, sagiYale e orizzontale dell’emisfero destro della scimmia M4 •  D: media delle aree bilaterali di tuYe le scimmie e dei loro emisferi misurandoli nel tempo. Hanno u-lizzato tre differen- s-moli visivi: ü Facce: grigio chiaro e tra queste le facce umane F; e le facce delle scimmie M ü Ogge^ non facce: grigio più scuro dove H= mani; G= gadget; V=vegetali e fru^; B= corpi senza testa ü Immagini alla rinfusa: bianco •  E: istogramma mostra la percentuale del cambio del segnale delle facce e degli ogge^ non facce nella fMRI nelle tre aree prefrontali per la faccia •  F: in alto la citoarchiteYura della corteccia prefrontale del macaco, sulla sinistra la visione laterale e sulla destra la visione ventrale. In basso, l’a^vazione delle aree alla vista delle facce (contorno verde), e degli ogge^ non-­‐facce e ogge^ alla rinfusa. Area prefrontale laterale PL Quest’area è sele^va per il riconoscimento sele^vo delle facce infa^ no-amo un elemento comune di quest’area che è una forte a^vazione dell’emisfero destro. Nelle tre scimmie M1, M2,M4 il PL è stato trovato solo nell’emisfero destro, mentre in M3 la PL è stata rilevata più larga di 2.5 mm³
nell’emisfero destro rispeYo al sinistro perché era stata u-lizzata una diversa tecnica (RM). •  Un’altra scoperta è che l’area PL è localizzata alla base del solco inferiore nelle scimmie M1 e M2 e più dorsalmente nelle scimmie M3 e M4 nel solco JPD. Queste differenze nel posizionamento tra gli animali rivelano la possibilità che la PL può cos-tuire due regioni dis-nte funzionali che sono espresse una ad una. Condizione di fissazione passiva Le aree prefrontali per la faccia nei macachi che fissano passivamente è consistente con il faYo che le cellule prefrontali per la faccia rispondono alle facce soYo condizione di fissazione passiva. Infa^ in tuYe e quaYro le scimmie l’esistenza e la localizzazione di queste aree era forte tra le sessioni scannerizzate indipendentemente. PO, PL, PA L’a^vazione di queste tre aree prefrontali è simile nelle quaYro scimmie mentre la media del tempo cambia da facce a ogge^ e questo soYolinea la forte sele^vità facciale per ognuna delle aree PO,PL,PA, che rappresentano un piccolo soYoinsieme del più grande dominio “di risposta ogge^” nella corteccia prefrontale. Controllo dell’umore La corteccia orbito-­‐frontale è stata implicata nel: v  controllo dell’umore v Creazione delle emozioni v Rinforzo sociale Dimostrando la possibilità che essi possono essere sele^vi per le espressioni facciali. Esperimento 2 Si è misurato le risposte facciali del macaco neutrali ed espressive. TuYe e tre le aree rispondono maggiormente all’espressività piuYosto che alle facce neutrali. Le differenze sono state altamente significa-ve in PO ma non in PL e PA. In questo modo l’a^vità aumentata delle facce espressive in PO non è stato probabilmente causata da un generale aumento dell’aYenzione e dell’eccitazione ma sembra piuYosto che quest’area abbia un ruolo specifico nella risposta e nella parte emozionale delle facce. Confronto tra movimen- dell’occhio tra differen- condizioni di s-moli visivi A :Esempio di traccia del movimento dell’occhio nella scimmia M3 e mostra nella parte orizzontale H e ver-cale V la posizione dell’occhio durante la prima visione; il ba^to delle ciglie è stato rimosso B: Esempio del movimento dell’occhio orizzontale (traccia blu) insieme ai prediYori mostrano le saccadi, i movimen- e i periodi di stabile fissazione C: Parametri dei movimen- dell’occhio tra le condizioni di s-molo: dall’alto abbiamo ogge^ alla rinfusa, facce, e ogge^ D: Istogramma che mostra la deviazione standard tra le posizioni dell’occhio orizzontale e ver-cali; la frequenza saccadica; l’ampiezza saccadica, la direzione saccadica compiuto separatamente per ciascuna scimmia e ad ogni condizione di s-molo. Compi- di memoria di lavoro Diversi studi aYribuirono all’area PL un contributo per la memoria di lavoro per il riconoscimento di facce. Inoltre è implicato nell’aYenzione, categorizzazione e forse anche per il ragionamento sociale riguardante le facce. Controllo della muscolatura facciale L’area 44 del macaco omologa all’area di Broca è coinvolta nel controllo della muscolatura facciale. La localizzazione di PA vicino quest’area può facilitare l’intersezione tra la percezione e il controllo della faccia nella muscolatura facciale (nella mimica del comportamento). PA è anche localizzata vicino all’area 45b che è coinvolta in più operazioni cogni-ve generali includendo il recupero a^vo della memoria e il “set shiping” (cambiare il compito). GRAZIE DELL’ATTENZIONE Serena Bassan