Dati sperimentali neurocognitivi recenti inerenti alla mental imagery

La capacità di generare e analizzare immagini visuali mentali è essenziale per molte abilità cognitive. Sack et al. (2005) hanno combinato la triple-pulse transcranial magnetic stimulation e la TMS ripetitiva per determinare quale distinto aspetto della mental imagery sia realizzato dal lobo parietale sinistro e destro e per evidenziare le interazioni compensatorie interemisferiche. Il lobo parietale sinistro è stato predominante nel generare immagini mentali, mentre il lobo parietale destro è apparso essere specializzato nella comparazione spaziale del contenuto delle immagini. Inoltre, nel caso della lesione parietale sinistra indotta dalla rTMS, la corteccia parietale destra potrebbe immediatamente compensare tale disgregazione parietale sinistra, subentrando alla funzione specifica del LH.

Attivazione di aree diverse è stata dimostrata anche nello studio di Just et al. (2004), che hanno esaminato l’attivazione del cervello mentre i partecipanti leggevano o ascoltavano frasi ad alto contenuto di imagery come “Il numero otto quando è ruotato di novanta gradi sembra un paio d’occhiali”, o frasi a basso contenuto di imagery, e le hanno giudicate come vere o false. La manipolazione dell’imagery delle frasi ha inciso sull’attivazione in regioni, particolarmente il solco intraparietale, che si attivano in altri compiti di mental imagery, come la rotazione mentale. Sia gli esperimenti di presentazione uditiva come visiva hanno indicato l’attivazione dell’area del solco intraparietale in condizioni di alta imagery, suggerendo un comune substrato neurale per linguaggio ed imagery evocata, che è indipendente dalle modalità di input. In aggiunta alla manifestazione di maggiori livelli di attivazione nel corso dell’elaborazione di frasi ad alto grado di imagery, il solco intraparietale sinistro ha mostrato anche una maggiore connettività funzionale, in questa condizione, con altre regioni corticali, in particolare le regioni di processazione del linguaggio, a prescindere

dalle modalità di input. La comprensione di informazioni astratte, prive di immagini in frasi a basso livello di imagery, è stata accompagnata inoltre da un’attivazione in regioni delle aree temporali superiore e mediana sinistra associate con il recupero e l’elaborazione della conoscenza semantica e del mondo. In aggiunta alla manifestazione di maggiori livelli di attivazione durante l’elaborazione di frasi a basso contenuto di imagery, questa regione temporale sinistra ha mostrato anche una maggiore connettività funzionale, in questa condizione, con altre regioni dell’emisfero sinistro che processano il linguaggio, e con le regioni prefrontali, a prescindere dalle modalità di input. Le conclusioni indicano che la comprensione delle frasi può attivare regioni corticali aggiuntive che elaborano informazione che non è specificamente linguistica, ma varia con il contenuto di informazione della frase, come l’informazione visiva o astratta. In particolare l’area del solco intraparietale sinistro sembra essere coinvolta in modo fondamentale nel processare l’imagery visiva che una frase può evocare, mentre si attiva in sincronia con alcune regioni chiave nella processazione del linguaggio.

L’attivazione del cervello in termini di categorie specifiche, la quale distingue tra modelli semantici di parole, ha imposto sfide sulle rappresentazioni e sui processi semantici. Tuttavia i dati esistenti di immagini metaboliche sono ancora ambigui riguardo al sapere se queste attivazioni in termini di categorie specifiche riflettano processi coinvolti nell’accedere alla rappresentazione semantica degli stimoli, o processi secondari come la mental imagery intenzionale. Sono ancora necessarie ulteriori informazioni sulle caratteristiche di risposta dell’attivazione in termini di categorie specifiche. Per la prima volta lo studio di Hauk et al. (2008) ha indagato l’impatto differenziale della frequenza di parole nelle risposte della neuroimmagine funzionale a parole connesse rispettivamente ad azioni e ad immagini. Innanzitutto sono stati confermati risultati precedenti che hanno mostrato come la relazione con l’azione modula le risposte neurali nelle aree connesse all’azione, mentre l’immaginabilità della parola modula l’attivazione nelle aree di processazione dell’oggetto. Sono poi stati procurati nuovi risultati, che mostrano come l’attivazione correlata negativamente con la frequenza delle parole nel giro fusiforme sinistro fosse specifica per le parole connesse con le immagini, mentre nel giro temporale mediano sinistro gli effetti della frequenza delle parole sono emersi soltanto per le parole correlate all’azione. Seguendo la visione dominante in letteratura secondo cui gli effetti della frequenza di parole riflettono principalmente l’accesso alle informazioni lessico-semantiche, si suggerisce che l’attivazione categoriale specifica del cervello rifletta complessi neuronali sparsi, che fondano il linguaggio e i concetti nei sistemi di percezione-azione del cervello umano. L’approccio può essere applicato a tutti i dati event-related, usando la presentazione di un singolo stimolo, e permette una caratterizzazione dettagliata del ruolo funzionale di schemi di attivazione specifico categoriali.

In questa direzione va l’acquisizione secondo cui la generazione di immagini mentali è un processo complesso mediato da componenti interrelate dinamicamente, ad esempio la generazione dell’immagine e l’arricchimento di essa con i dettagli. In uno studio di Gardini et al. (2008) si è indagato sui correlati cognitivi e neurali della generazione di immagini sequenziali. È stato realizzato un esperimento di event-related fMRI in cui immagini generali e specifiche dovevano essere generate in modo sequenziale in due diverse posizioni. I partecipanti dovevano generare sia un’immagine generale in un primo momento, sia poi una specifica, o un’immagine specifica prima e poi una generale, in risposta allo stesso stimolo proposto attraverso la parola. I tempi di generazione hanno mostrato che le immagini specifiche erano state prodotte in un tempo minore se erano state precedute dalla generazione di un’immagine generale. I risultati della fMRI hanno mostrato che la posizione della generazione e il tipo di immagine erano associati a schemi differenti di cambiamento neurofunzionale. Quando un’immagine era generata per prima, le aree di attivazione sono state trovate nelle regioni paraippocampale, fusiforme e occipitale. Queste aree sono associate con il recupero della memoria e la processazione visiva. Quando un’immagine era generata in seconda battuta, sono state trovate attivazioni significative nelle aree temporale superiore e del precuneo, strutture cerebrali che sono coinvolte rispettivamente nell’immagazzinamento della memoria visiva delle strutture degli oggetti e nell’imagery. La

generazione di un’immagine generale è stata supportata dalle aree frontali e dal precuneo. La generazione di un’immagine specifica ha coinvolto l’area frontale e quella del talamo - strutture associate alla processazione visiva dei dettagli – e la corteccia cingolata posteriore. Quando ci si è spostati da un’immagine specifica ad una generale, è stato trovato un livello di attività più alto nel giro frontomediale coinvolto nella processazione visuospaziale, fatto che suggerisce che la generazione di immagini specifiche ha richiesto il richiamo di una struttura globale dell’oggetto. Nel complesso questi dati suggeriscono che la generazione sequenziale di tipi differenti di immagine è associata con processi distinti ma condivide anche componenti cognitive e neurali comuni.

Una ricerca di Borst e Kosslyn (2008) ha indagato se l’informazione sia rappresentata allo stesso modo sia nell’immaginazione mentale visuale sia nelle prime fasi della percezione visiva. Nel primo esperimento gli stessi partecipanti hanno scorso da cima a fondo schemi di punti in una immagine mentale (con immagini basate su uno schema appena visto), durante la percezione, e in un’immagine iconica. Il tempo per scorrere distanze crescenti è aumentato a ritmi paragonabili nei tre compiti. Tuttavia nel secondo esperimento, quando le immagini mentali sono state create da informazioni registrate nella memoria a lungo termine, i partecipanti hanno scandito più lentamente nella condizione dell’immagine mentale. Nondimeno i ritmi di scorrimento nei compiti percettivi sono stati altamente correlati con i ritmi di scorrimento nei compiti di immaginazione in entrambi gli esperimenti. I risultati evidenziano che le immagini mentali e gli stimoli percepiti sono rappresentati in modo simile e nello stesso modo possono essere elaborati.

Un soggetto può “vedere” proprietà non notate in precedenza in oggetti che visualizza, oppure esse sono rinchiuse nell’organizzazione dello schema che è stato codificato durante la percezione? Per rispondere a questa domanda (Thompson et al., 2008) prima è stato chiesto a un gruppo di descrivere le lettere dell’alfabeto e si è scoperto che alcune proprietà, come la presenza di una linea diagonale, sono spesso menzionate, mentre altre, come la simmetria, lo sono raramente se non mai. Poi si è mostrato che non solo altri partecipanti potevano correttamente notare entrambi i tipi di proprietà nelle lettere visualizzate, ma anche che le relative differenze nella facilità di notare questi due tipi di proprietà sono altamente simili nella percezione (quando le lettere sono attualmente visibili) e nell’immaginazione (quando le lettere sono meramente visualizzate). Queste scoperte supportano il punto di vista secondo cui le immagini possono essere reinterpretate in modi molto simili a quello che si verifica durante la percezione e contano per la più ampia discussione relativa al lungo dibattito sulla struttura delle immagini mentali.

Su posizioni diverse sono Dulin et al. (2008), che hanno riesaminato una serie di studi comportamentali, neuropsicologici e di neuroimmagine che si chiedono se e come i disordini visivi di origine periferica o centrale conducano a disordini della capacità di mental imagery. L’esame della letteratura suggerisce che in casi di cecità di origine periferica la mancanza di visione può progressivamente condurre a disordini rappresentazionali. Tuttavia, nei pazienti che soffrono di deficit della visione periferica, i disordini rappresentazionali possono essere compensati parzialmente o completamente attraverso altre modalità sensorie come attraverso la riorganizzazione corticale. È interessante notare come in pazienti con deficit cerebrali i disordini neurovisivi conseguenti a lesioni occipitali o parietali non siano associati sistematicamente a deficit rappresentazionali, dimostrando dunque che la percezione visiva e l’immaginazione visiva possono non essere correlate alle stesse strutture corticali, come ipotizzato in precedenza. I deterioramenti visti nei compiti di immaginazione mentale tra i pazienti con danni cerebrali con deficit visuali e/o spaziali potrebbero essere dovuti ad uno stesso coesistente deficit attenzionale.

L’ipotesi che l’immaginazione mentale sia più probabile che susciti emozioni dell’elaborazione verbale dello stesso materiale è stata indagata in due esperimenti (Holmes et al., 2008). I partecipanti hanno guardato una serie di disegni, ciascuno accompagnato da una parola, costruiti per

produrre un significato negativo o favorevole quando fossero uniti. I partecipanti erano o liberi di combinare il disegno e la parola come volevano (esperimento 1), o istruiti ad integrarli usando una frase descrittiva o un’immagine mentale (esperimento 2). La risposta emotiva è stata consistentemente maggiore nel seguire l’immagine che nel produrre una frase. Il secondo esperimento ha dimostrato anche l’effetto causale dell’immaginazione sull’emozione e l’apprendimento valutativo. Partecipanti aggiunti nel secondo esperimento hanno descritto a voce alta le loro immagini/frasi. Classificazioni indipendenti delle descrizioni hanno indicato che, così come essendo più emozionali, le immagini differiscono dalle frasi provocate da stimoli identici per una maggiore somiglianza ai ricordi, ed un maggiore coinvolgimento di sensazioni ed eventi specifici. I risultati supportano l’ipotesi che l’imagery evochi risposte affettive più forti di quanto non faccia l’elaborazione verbale, forse a causa della sensibilità di regioni emotive del cervello all’imagery, la somiglianza dell’imagery alla percezione, e ad episodi autobiografici.

Le conoscenze nella forma di immagini mentali hanno dunque un impatto più potente sull’emozione di quanto non ne abbiano i corrispettivi verbali. Un altro studio di Holmes et al. (2008) sintetizza la scienza cognitiva dell’imagery e dell’emozione con una ricerca clinica transdiagnostica, che produce nuove predizioni per la base di volubilità emotiva nel disturbo bipolare. L’ansia è estremamente comune in pazienti con disturbo bipolare ed è associata con un’aumentata disfunzionalità e tendenza al suicidio, ancora poco capita e raramente curata. La mental imagery è un aspetto trascurato dell’ansia bipolare, sebbene nei disturbi d’ansia come il disturbo postraumatico da stress e la fobia sociale il focalizzarsi sull’imagery sia stato cruciale per lo sviluppo della terapia cognitivo comportamentale. In questo studio si presenta un modello cognitivo dell’imagery e dell’emozione applicato al disordine bipolare. All’interno di questo modello la mental imagery amplifica l’emozione facendo ricorso al modello ciclico del panico di Clark [(1986). A cognitive approach to panic. Behaviour Research and Therapy, 24, 461-470]. In esso si enfatizza l’amplificazione dell’imagery da parte dell’ansia, si suggerisce che l’imagery amplifichi la definizione di ipomania del disturbo bipolare, per mezzo della quale la troppo positiva misinterpretazione degli stimoli conduce ad un’elevazione del tono dell’umore intensificato dall’imagery, aumentando la verosimiglianza associata di credenze, scopi e azione, tutte rinforzate dall’imagery. L’imagery suggerisce una definizione unitaria di elementi chiave non spiegati del disturbo bipolare: l’ansia onnipresente, l’instabilità dell’umore e la creatività. L’introduzione dell’imagery ha nuove implicazioni per innovazioni terapeutiche del disturbo bipolare, un’area in cui c’è molto bisogno di miglioramenti della terapia cognitivo comportamentale.

Si è indagata l’attività cerebrale durante l’osservazione e l’immaginazione del passo (Iseki et al., 2008). Sessanta soggetti sono stati esaminati con uno scanner fMRI da 3 tesla mentre guardavano sei tipi di videoclips: osservazione del movimento di un passo dalla prospettiva di una terza persona, osservazione di movimenti di camminata, osservazione di postura eretta, passeggiata virtuale, che era l’osservazione di scene visuali imitanti l’afferente visuale durante la camminata, e la versione mescolata degli stimoli del movimento del passo e della passeggiata virtuale. Nella camminata virtuale le scene di movimento hanno procurato un ambiente visuale virtuale, in cui i soggetti hanno facilmente immaginato come se fossero stati attualmente in cammino da una prospettiva in prima persona. Un esperimento comportamentale ha rivelato una correlazione della cadenza durante la camminata attuale con quella durante la camminata immaginaria, sotto l’influenza degli stimoli della passeggiata virtuale, indicando che un meccanismo di pianificazione del passo era condiviso dalla camminata attuale e dall’immaginazione del passo. La condizione della camminata virtuale ha attivato la corteccia dorsale premotoria (pmd), l’area motoria supplementare/l’area motoria cingolata (sma/cma), il giro paraippocampale, e i nuclei subcorticali. Gli stimoli del movimento del passo hanno provocato l’attivazione di sma, pmd, del giro inferiore frontale e del lobulo parietale inferiore. Inoltre il test di congiunzione non valido di movimento del passo e camminata virtuale ha rivelato un’attività comune nella sma/cma e nel pmd, che sono stati

attive, secondo quanto riportato, durante il movimento attuale del passo, in aggiunta alle aree visuali. Le analisi dettagliate dell’osservazione dell’attività durante la camminata o la postura eretta hanno supportato la specificità di sma e pdm per il movimento del passo. Queste scoperte suggeriscono che i centri di pianificazione del movimento del passo, includendo sma e pmd, sono attivati sia durante l’immaginazione (prospettiva in prima persona) che durante l’osservazione (prospettiva in terza persona) dei comportamenti relativi al passo.

L’attivazione di aree connesse al movimento è stata trovata in modo consistente durante vari compiti di immaginazione motoria ed è considerata il meccanismo centrale che genera l’immaginazione motoria. Tuttavia l’estensione fino a cui l’esecuzione motoria e l’imagery condividono i substrati neurali rimane controversa (Hanakawa et al., 2008). È stata esaminata l’attività cerebrale durante la preparazione e l’esecuzione di un movimento inerente alla battitura delle dita. Durante un esperimento mediante fMRI a 3 tesla tredici volontari sani hanno eseguito un compito di battitura del dito - dopo essere stati informati sugli intervalli da mantenere – secondo modalità fisiche o mentali. Gli stimoli numerici hanno dato istruzioni ai soggetti riguardo alla sequenza di battitura del dito. Dopo un periodo di ritardo preordinato, gli stimoli del segnale li inducevano o ad eseguire il movimento di battitura o ad immaginarlo. Sono stati trovati due tipi di attività di pianificazione e preparazione comune per il movimento e l’immaginazione: l’attività correlata allo stimolo informato, rappresentata largamente in molteplici aree legate al network motorio, e l’attività del periodo di intervallo nelle aree frontomediali. Anche se l’attività del cervello durante l’esecuzione del movimento e l’immaginazione era largamente condivisa nel network motorio distribuito, l’attività connessa all’immaginazione era in generale più strettamente connessa all’attività legata all’istruzione che all’attività correlata all’esecuzione motoria. In modo specifico l’attività nel giro frontomediale superiore, nella corteccia cingolata anteriore, nel solco precentrale, nel giro fusiforme e nel cervelletto laterale posteriore riflette probabilmente la generazione voluta di comandi motori virtuali e l’analisi di segnali sensori virtuali.

In sostanza le acquisizioni sperimentali più recenti inerenti alla mental imagery sembrano confermare l’assunto del presente lavoro, per cui mental imagery, lateralizzazione destra, processazione metaforica ed emozione appaiono connessi.

I dati in precedenza esaminati supportano il punto di vista secondo cui le immagini possono essere reinterpretate in modi molto simili a quello che si verifica durante la percezione e contano per la più ampia discussione relativa al lungo dibattito sulla struttura delle immagini mentali.

I risultati sperimentali evidenziano che le immagini mentali e gli stimoli percepiti sono rappresentati in modo simile e nello stesso modo possono essere elaborati, anche se la percezione visiva e l’immaginazione visiva possono non essere correlate ad identiche strutture corticali.

Del resto la creazione di immagini mentali è un processo complesso mediato da componenti dinamicamente interconnesse, per cui anche la generazione sequenziale di tipi differenti di immagini più o meno dettagliate è associata con processi distinti, ma condivide in fasi diverse componenti cognitive e neurali comuni.

I dati dimostrano che, se il lobo parietale sinistro è predominante nel generare immagini mentali, il destro è specializzato nella comparazione spaziale del contenuto delle immagini, fatto che può essere connesso alla impostazione “metaforica” comparativa del RH.

Sia gli esperimenti di presentazione uditiva come visiva di frasi hanno indicato poi l’attivazione dell’area del solco intraparietale in condizioni di alta imagery, suggerendo un comune substrato neurale per linguaggio ed imagery evocata, che è indipendente dalle modalità di input.

Si è visto inoltre che le conoscenze nella forma di immagini mentali hanno un impatto più potente sull’emozione di quanto non ne abbiano i corrispettivi verbali; a ciò si deve aggiungere il fatto che in compiti di visione iconica e verbale la risposta emotiva è stata consistentemente maggiore nel seguire l’immagine che nel produrre una frase.

In definitiva si può dire che l’attivazione categoriale specifica dell’encefalo riflette complessi neuronali sparsi, che fondano il linguaggio e i concetti nei sistemi di percezione-azione del cervello umano, confermando l’ipotesi della embedded and embodied cognition.

Infatti, come si è visto, i centri di pianificazione del movimento sono attivati sia durante l’immaginazione (prospettiva in prima persona) che durante l’osservazione (prospettiva in terza persona) dei comportamenti motori. Dunque l’attività del cervello durante l’esecuzione del movimento e nel corso dell’immaginazione è largamente condivisa nel network motorio distribuito, per quanto l’attività inerente all’immaginazione si sia anche rivelata più connessa all’input legato all’istruzione sul compito che all’input correlato all’esecuzione motoria.

Capitolo XIII