Elaborazione sensoriale: cos’è, processo che organizza la sensazione

L’elaborazione sensoriale è il processo che organizza la sensazione del proprio corpo e dell’ambiente, rendendo così possibile un uso efficace del corpo all’interno dell’ambiente. Nello specifico, si occupa di come il cervello elabora più input di modalità sensoriali , come propriocezione , visione , sistema uditivo , sistema tattile , olfattivo , vestibolare , interocezione e gusto in output funzionali utilizzabili.

Da tempo si crede che gli input provenienti da diversi organi sensoriali vengano elaborati in diverse aree del cervello. La comunicazione all’interno e tra queste aree specializzate del cervello è nota come integrazione funzionale. Le ricerche più recenti hanno dimostrato che queste diverse regioni del cervello potrebbero non essere le uniche responsabili di una sola modalità sensoriale , ma potrebbero utilizzare più input per percepire ciò che il corpo percepisce del suo ambiente. L’integrazione multisensoriale è necessaria per quasi tutte le attività che svolgiamo perché la combinazione di più input sensoriali è essenziale per noi per comprendere ciò che ci circonda.

Panoramica

Da tempo si crede che gli input provenienti da diversi organi di senso vengano elaborati in diverse aree del cervello, in relazione ai sistemi neuroscientifici . Usando il neuroimaging funzionale, si può vedere che le cortecce sensoriali specifiche sono attivate da diversi input. Ad esempio, le regioni della corteccia occipitale sono legate alla visione e quelle del giro temporale superiore sono destinatarie di input uditivi. Esistono studi che suggeriscono convergenze multisensoriali più profonde rispetto a quelle delle cortecce sensoriali specifiche, che sono state elencate in precedenza. Questa convergenza di molteplici modalità sensoriali è nota come integrazione multisensoriale.

L’elaborazione sensoriale si occupa di come il cervello elabora l’input sensoriale da più modalità sensoriali. Questi includono i cinque classici sensi della vista (vista), dell’udito (udito), della sorveglianza tattile ( tocco ), dell’olfatto (olfatto) e delgusto (gusto). Esistono altre modalità sensoriali, ad esempio il senso vestibolare (l’equilibrio e il senso del movimento) e la propriocezione (il senso di conoscere la propria posizione nello spazio) Insieme al Tempo (Il senso di sapere dove ci si trova nel tempo o nelle attività). È importante che le informazioni di queste diverse modalità sensoriali siano riconoscibili. Gli stessi input sensoriali si trovano in diversi segnali elettrici e in diversi contesti. Attraverso l’elaborazione sensoriale, il cervello può mettere in relazione tutti gli input sensoriali in una percezione coerente, su cui si basa in ultima analisi la nostra interazione con l’ambiente.

Strutture di base coinvolte

Si è sempre pensato che i diversi sensi fossero controllati da lobi separati del cervello, chiamati aree di proiezione . I lobi del cervello sono le classificazioni che dividono il cervello sia anatomicamente che funzionalmente. Questi lobi sono il lobo frontale, responsabile del pensiero cosciente, il lobo parietale, responsabile dell’elaborazione visuospaziale, il lobo occipitale, responsabile del senso della vista, e il lobo temporale, responsabile dei sensi dell’olfatto e del suono. Fin dai primi tempi della neurologia, si è pensato che questi lobi fossero gli unici responsabili del loro unico input di modalità sensoriale. Tuttavia, ricerche più recenti hanno dimostrato che potrebbe non essere del tutto così.

I problemi

A volte può esserci un problema con la codifica delle informazioni sensoriali. Questo disturbo è noto come disturbo dell’elaborazione sensoriale (SPD) . Questo disturbo può essere ulteriormente classificato in tre tipi principali.

  • Disturbo della modulazione sensoriale, in cui i pazienti cercano la stimolazione sensoriale a causa di una risposta eccessiva o insufficiente agli stimoli sensoriali.
  • Disturbo motorio su base sensoriale. I pazienti hanno un’elaborazione errata delle informazioni motorie che porta a scarse capacità motorie.
  • Disturbo dell’elaborazione sensoriale o disturbo della discriminazione sensoriale, caratterizzato da problemi di controllo posturale, mancanza di attenzione e disorganizzazione.

Ci sono diverse terapie usate per trattare SPD. Anna Jean Ayres ha affermato che un bambino ha bisogno di una “dieta sensoriale” sana, ovvero tutte le attività in cui i bambini si impegnano, che fornisce loro gli input sensoriali necessari di cui hanno bisogno per far sì che il loro cervello migliori l’elaborazione sensoriale.

Storia

Negli anni ’30, il dottor Wilder Penfield stava conducendo un’operazione molto bizzarra presso l’Istituto neurologico di Montreal. Il dottor Penfield “ha aperto la strada all’incorporazione dei principi neurofisiologici nella pratica della neurochirurgia . Il dottor Penfield era interessato a determinare una soluzione per risolvere la crisi epiletticaproblemi che i suoi pazienti stavano avendo. Usava un elettrodo per stimolare diverse regioni della corteccia cerebrale e chiedeva al suo paziente ancora cosciente cosa provava. Questo processo ha portato alla pubblicazione del suo libro, The Cerebral Cortex of Man. La “mappatura” delle sensazioni provate dai suoi pazienti ha portato il dottor Penfield a mappare le sensazioni che sono state attivate stimolando diverse regioni corticali. La signora HP Cantlie era l’artista assunta dal dottor Penfield per illustrare le sue scoperte. Il risultato fu la concezione del primo Homunculus sensoriale .

L’ Homonculus è una rappresentazione visiva dell’intensità delle sensazioni derivate da diverse parti del corpo. Il dottor Wilder Penfield e il suo collega Herbert Jasper hanno sviluppato la procedura di Montreal utilizzando un elettrodo per stimolare diverse parti del cervello per determinare quali parti erano la causa dell’epilessia. Questa parte potrebbe quindi essere rimossa chirurgicamente o modificata per riacquistare prestazioni cerebrali ottimali. Durante l’esecuzione di questi test, hanno scoperto che le mappe funzionali delle cortecce sensoriali e motorie erano simili in tutti i pazienti. A causa della loro novità all’epoca, questi Homonculi furono acclamati come “E=mc² delle Neuroscienze”.

Ricerca attuale

Non ci sono ancora risposte definitive alle domande riguardanti la relazione tra asimmetrie funzionali e strutturali nel cervello . Ci sono una serie di asimmetrie nel cervello umano, compreso il modo in cui il linguaggio viene elaborato principalmente nell’emisfero sinistro del cervello . Ci sono stati alcuni casi, tuttavia, in cui gli individui hanno abilità linguistiche paragonabili a qualcuno che usa il suo emisfero sinistro per elaborare il linguaggio, ma usano principalmente il loro emisfero destro o entrambi. Questi casi pongono la possibilità che la funzione possa non seguire la struttura in alcuni compiti cognitivi. L’attuale ricerca nei campi dell’elaborazione sensoriale e dell’integrazione multisensoriale mira a svelare, si spera, i misteri dietro il concetto di lateralizzazione del cervello .

La ricerca sull’elaborazione sensoriale ha molto da offrire per comprendere la funzione del cervello nel suo insieme. Il compito principale dell’integrazione multisensoriale è capire e ordinare le grandi quantità di informazioni sensoriali nel corpo attraverso molteplici modalità sensoriali. Queste modalità non solo non sono indipendenti, ma sono anche piuttosto complementari. Laddove una modalità sensoriale può fornire informazioni su una parte di una situazione, un’altra modalità può raccogliere altre informazioni necessarie. Riunire queste informazioni facilita la migliore comprensione del mondo fisico che ci circonda.

Può sembrare ridondante che ci vengano forniti più input sensoriali sullo stesso oggetto, ma non è necessariamente così. Queste cosiddette informazioni “ridondanti” sono in realtà la verifica che ciò che stiamo vivendo sta effettivamente accadendo. Le percezioni del mondo si basano su modelli che costruiamo del mondo. Le informazioni sensoriali informano questi modelli, ma queste informazioni possono anche confondere i modelli. Illusioni sensorialisi verificano quando questi modelli non corrispondono. Ad esempio, dove il nostro sistema visivo può ingannarci in un caso, il nostro sistema uditivo può riportarci a una realtà fondamentale. Ciò impedisce false rappresentazioni sensoriali, perché attraverso la combinazione di più modalità sensoriali, il modello che creiamo è molto più robusto e fornisce una migliore valutazione della situazione. Pensandoci logicamente, è molto più facile ingannare un senso piuttosto che ingannare contemporaneamente due o più sensi.

Esempi

Una delle prime sensazioni è la sensazione olfattiva . Evolutivo, gusto e olfatto si sono sviluppati insieme. Questa integrazione multisensoriale era necessaria per i primi esseri umani al fine di garantire che ricevessero una corretta alimentazione dal loro cibo e anche per assicurarsi che non consumassero materiali velenosi. Ci sono molte altre integrazioni sensoriali che si sono sviluppate all’inizio della linea temporale evolutiva umana. L’integrazione tra visione e udito era necessaria per la mappatura spaziale. L’integrazione tra visione e sensazioni tattili si è sviluppata insieme alle nostre capacità motorie più fini, inclusa una migliore coordinazione occhio-mano. Mentre gli esseri umani si sono sviluppati in organismi bipedi , l’equilibrio è diventato esponenzialmente più essenziale per la sopravvivenza. Ill’integrazione multisensoriale tra input visivi, input vestibolari (equilibrio) e input propriocettivi ha giocato un ruolo importante nel nostro sviluppo in camminatori eretti.

Sistema audiovisivo

Forse una delle integrazioni sensoriali più studiate è il rapporto tra visione e udito. Questi due sensi percepiscono gli stessi oggetti nel mondo in modi diversi e, combinando i due, ci aiutano a comprendere meglio queste informazioni. La visione domina la nostra percezione del mondo che ci circonda. Questo perché le informazioni spaziali visive sono una delle modalità sensoriali più affidabili. Gli stimoli visivi vengono registrati direttamente sulla retina e sono poche, se non nessuna, le distorsioni esterne che forniscono informazioni errate al cervello sulla vera posizione di un oggetto. Altre informazioni spaziali non sono affidabili come le informazioni spaziali visive. Ad esempio, considera l’input spaziale uditivo. La posizione di un oggetto a volte può essere determinata esclusivamente dal suo suono, ma l’input sensoriale può essere facilmente modificato o alterato, fornendo così una rappresentazione spaziale meno affidabile dell’oggetto. Le informazioni uditive quindi non sono rappresentate spazialmente a differenza degli stimoli visivi. Ma una volta ottenuta la mappatura spaziale dalle informazioni visive, l’integrazione multisensoriale aiuta a riunire le informazioni dagli stimoli visivi e uditivi per creare una mappatura più solida.

Sono stati condotti studi che dimostrano che esiste un meccanismo neurale dinamico per abbinare gli input uditivi e visivi da un evento che stimola più sensi . Un esempio di ciò che è stato osservato è il modo in cui il cervello compensa la distanza del bersaglio. Quando parli con qualcuno o guardi accadere qualcosa, i segnali uditivi e visivi non vengono elaborati contemporaneamente, ma sono percepiti come simultanei. Questo tipo di integrazione multisensoriale può portare a lievi percezioni errate nel sistema visivo-uditivo sotto forma di effetto ventriloquio. Un esempio dell’effetto ventriloquio è quando una persona in televisione sembra avere la sua voce proveniente dalla sua bocca, piuttosto che dagli altoparlanti della televisione. Ciò si verifica a causa di una rappresentazione spaziale preesistente all’interno del cervello che è programmata per pensare che le voci provengano dalla bocca di un altro essere umano. Questo quindi fa sì che la risposta visiva all’input audio sia travisata spazialmente e quindi disallineata.

Sistema sensomotorio

La coordinazione occhio-mano è un esempio di integrazione sensoriale. In questo caso, abbiamo bisogno di una stretta integrazione tra ciò che percepiamo visivamente di un oggetto e ciò che percepiamo tattilmente di quello stesso oggetto. Se questi due sensi non fossero combinati all’interno del cervello, allora si avrebbe una minore capacità di manipolare un oggetto. Coordinazione occhio-manoè la sensazione tattile nel contesto del sistema visivo. Il sistema visivo è molto statico, in quanto non si muove molto, ma le mani e le altre parti utilizzate nella raccolta sensoriale tattile possono muoversi liberamente. Questo movimento delle mani deve essere incluso nella mappatura sia delle sensazioni tattili che visive, altrimenti non si potrebbe comprendere dove muovono le mani, cosa toccano e guardano. Un esempio di ciò che accade è guardare un bambino. Il bambino raccoglie oggetti e se li mette in bocca o se li tocca sui piedi o sul viso. Tutte queste azioni stanno culminando nella formazione di mappe spaziali nel cervello e nella realizzazione che “Ehi, quella cosa che sta muovendo questo oggetto è in realtà una parte di me”. Vedere la stessa cosa che provano è un passo importante nella mappatura necessaria affinché i bambini inizino a rendersi conto che possono muovere le braccia e interagire con un oggetto. Questo è il modo più antico e più esplicito di sperimentare l’integrazione sensoriale.

Ulteriore ricerca

In futuro, la ricerca sull’integrazione sensoriale verrà utilizzata per comprendere meglio come le diverse modalità sensoriali sono incorporate nel cervello per aiutarci a svolgere anche i compiti più semplici. Ad esempio, al momento non abbiamo la comprensione necessaria per comprendere come i circuiti neurali trasformano i segnali sensoriali in cambiamenti nelle attività motorie. Ulteriori ricerche condotte sul sistema sensomotorio possono aiutare a capire come questi movimenti sono controllati. Questa comprensione può potenzialmente essere utilizzata per saperne di più su come realizzare protesi migliori e, infine, aiutare i pazienti che hanno perso l’uso di un arto. Inoltre, imparare di più su come i diversi input sensoriali possono combinarsi può avere effetti profondi sui nuovi approcci ingegneristici che utilizzano la robotica. I dispositivi sensoriali del robot possono ricevere input di diverse modalità, ma se comprendiamo meglio l’integrazione multisensoriale, potremmo essere in grado di programmare questi robot per trasmettere questi dati in un output utile per servire meglio i nostri scopi.


https://en.wikipedia.org/wiki/Sensory_processing

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