Protocollo sperimentale

Otto studenti sani (maschi e femmine, di età compresa tra i 20-26 anni) si sono offerti volontari per partecipare a questo studio. Nessuno riporta una storia di disturbi psichiatrici o neurologici. Ogni soggetto ha trascorso una notte in laboratorio come adattamento alla condizione sperimentale. Ai soggetti è stato richiesto di evitare uso di alcol e caffeina nelle 24h che precedono il protocollo. I dati sono stati reperiti lasciando al soggetto libertà di dormire quanto volesse ed utilizzando il medesimo equipaggiamento per la registrazione EEG.

Setup sperimentale

Lo studio consta di due parti di ventiquattrore, una di controllo e l’altra che è la condizione sperimentale vera e propria. I soggetti vengono assegnati all’una o all’altra condizione in maniera randomizzata. L’esperimento prende avvio alle 8 di mattino ed è suddiviso in cinque punti salienti: alle ore 8, alle ore 13, alle ore 19, addormentamento e sonno, e infine alle ore 8 del mattino successivo. Ognuno di questi momenti è caratterizzato da:

1) prelievo, tramite utilizzo di un tampone salivare di cortisolo, BDNF e NGF; 2) registrazione EEG, di 15 minuti, in veglia ad occhi chiusi;

3) compito visuomotorio usato nei protocolli sperimentali di Ghilardi e collaboratori (Maria-Felice Ghilardi, 2000)

4) nuova registrazione EEG, di 15 minuti, in veglia ad occhi chiusi;

5) registrazione della descrizione offerta dal soggetto di tre tavole del Tematic Apperception Test di Murray;

77

Figura 6-4: Organizzazione del protocollo sperimentale nel corso della giornata (VMT= compito visuomotorio)

Il momento sperimentale dell’addormentamento e sonno, è invece l’unico che segue una struttura differente che consta dei soli punti 1 e 3 precedentemente descritti. Verrà chiamato giorno A la condizione sperimentale di controllo, durante la quale il compito visuomotorio non prevede la rotazione del cursore digitale.

Invece, verrà chiamato giorno B la condizione sperimentale caratterizzata dalla suddetta rotazione del cursore. Dopo revisione della letteratura in merito all’utilizzo del compito visuomotorio descritto nell’approfondimento successivo, si è deciso di utilizzare

78

due angoli di deviazione della traiettoria del joystick: 15° e 45°. Il compito consta di 5 sessioni da 90 secondi ciascuna.

Durante la prima prova delle ore 8, le deviazioni sono di: 0°, 0°, 15°, 15°, 15°. Durante la sessione delle ore 13, le deviazioni sono di: 15°, 15°, 15°. 45°, 45°. Durante la sessione delle ore 19, le deviazioni sono di: 15°, 15°, 45°, 45°, 45°. Durante la sessione delle ore 23, le deviazioni sono di: 45°, 45°, 45°, 45°, 45°. Durante la seconda prova delle ore 8, le deviazioni sono di: 45°, 45°, 45°, 45°, 45°.

Adaptation rotation task: caratteristiche del compito

Per andare a testare l’ipotesi di questa tesi ci si è serviti, come accennato precedentemente, di un compito di apprendimento visuomotorio al quale sottoporre i soggetti sperimentali e che implicasse una maggiore plasticità sinaptica locoregionale determinata rispetto ad una condizione di controllo di non apprendimento. In particolare. per indagare il rapporto che intercorre tra sonno e apprendimento ci si è serviti del lavoro di Ghilardi et al. (2000). Si è scelto questo tipo di paradigma sperimentale per l’estrema efficacia del compito, il suo essere esente da variabili non controllate e soprattutto per la sua proprietà nell’elicitare l’attivazione di aree cerebrali specifiche e circoscritte. Tale specificità risulta utile per andare ad indagare gli effetti del sonno sull’apprendimento cerebrale locoregionale. Il gruppo della Ghilardi, per esaminare l’attivazione corticale durante l’esecuzione e l’apprendimento di movimenti complessi, ha utilizzato una famiglia di compiti motori cinematici e dinamici che chiamano in causa abilità esecutive, mnemoniche e cognitive ben differenziate. I soggetti che hanno preso parte al lavoro di ricerca di Ghilardi e collaboratori, dovevano raggiungere su di uno schermo degli obiettivi illuminati in sequenze non prevedibili muovendo un joystick con la propria mano dominante (tutti i soggetti erano destrimani), a partire da una posizione centrale di start. Durante la sessione sperimentale era presente un bias direzionale del cursore, il quale

79

risultava ruotato di 30°-60°. L’adattamento da parte del soggetto a questa rotazione comporta una forma di apprendimento implicito correlato all’attività delle aree corticali parietali posteriori (BA 40 e 7 destre), e quindi ottimamente controllabile in quanto attivazione locoregionale specifica. L’adattamento chiamato in causa dal compito, avviene senza consapevolezza: i soggetti non sanno descrivere gli eventi di feedback sensoriali e motori, le precise sequenze delle risposte motorie ed il tipo di comportamento appreso (Maria-Felice Ghilardi, 2000). Di contrasto, un apprendimento di tipo esplicito, correlato per esempio all’acquisizione di sequenze ordinate degli obiettivi luminosi, sono associate ad attivazione corticale prefrontale dorsolaterale e del cingolo anteriore, evidenziando un pattern neurofunzionale meno controllabile rispetto al primo descritto. Inoltre, mentre l’apprendimento implicito prevede che le modifiche sensorimotorie siano mediate da un flusso continuo di informazioni visive e propriocettive, l’apprendimento esplicito, al contrario, risulta fruibile solo al completamento delle risposte individuali o dell’intera sequenza (Maria-Felice Ghilardi, 2000).

Figura 6-5: I soggetti muovono un cursore digitale tramite un joystick, eseguendo movimenti in avanti ed indietro da una posizione di partenza centrale, puntando su uno degli otto obiettivi (distanza di 4.2 cm) visualizzati sullo schermo di un

computer insieme alla posizione del cursore. Gli obiettivi si illuminavano in maniera random ad intervalli regolari di 1 secondo. Nel compito di adattamento alla rotazione, condizione non conosciuta dal soggetto, la posizione del cursore veniva

ruotata in senso antiorario relativamente alla posizione della loro mano per mezzo di un angolo di deviazione fisso. In una sessione separata, una settimana prima o dopo, il soggetto doveva ripetere la performance senza alcuna rotazione del cursore

80

rispetto alla posizione dell’obiettivo (linea tratteggiata) e la linea della posizione della mano al momento del picco di velocità di movimento (linea solida). La linea grigia rappresenta la traiettoria della mano [da Pattern of regional brain activation

associated with different forms of motor learning - Ghilardi et al]