Appunti di psicofisiologia generale e clinica

Psicofisiologia

Psicofisiologia =

1. studio scientifico dei processi cognitivi, emozionali e comportamentali rivelati attraverso eventi e

principi fisiologici

2. Studio delle influenze reciproche tra mente e corpo nella transazione individuo-ambiente

(fisico e sociale)

3. Studio delle basi fisiologiche dei processi cognitivi

COMPORTAMENTO PROCESSI FISIOLOGICI

(VI) (VD)

PREMESSA

PSICOLOGIA FISIOLOGICA PSICOFISIOLOGIA

VI VD VI VD

Osservo la risposta Manipolo Misuro attività

Modifico la fisiologia comportamentale, comportamento e fisiologica

emotiva e cognitiva compiti

Livello di attenzione a diverse temperature Risposta fisiologica a stimoli emotigeni

CARATTERISTICHE DISTINTIVE DELLA PSICOFISIOLOGIA

L’oggetto di studio sono gli esseri umani e la loro attività fisiologica in

risposta a determinati stimoli ambientali

SOGGETTI UMANI VI VD

Processi cognitivi, emozionali e Indici fisiologici

comportamentali (tipo di stimolo)

Non si producono danni o alterazioni nel sistema dell’individuo

➔

TECNICHE DI INDAGINE Utilizzo di elettrodi in superficie

NON INVASIVE ! PET lievemente invasiva (utilizzo di tracciante radioattivo)

Es. stimoli subliminali

SENSIBILITÀ A PROCESSI

NON CONSAPEVOLI Può essere applicata anche a soggetti con disabilità verbali/cognitive

(afasia, paralisi…) e bambini

INDICI DEL SNC E SNP Attività elettrica corticale, neuroni

(soprattutto autonomo) +

Attivazione periferica

INDAGINI MULTIVARIATE Combinazione di più indici =

Quadro più chiaro della risposta del soggetto

1. Indagare quali sono le risposte fisiologiche di un individuo a

RICERCA DI BASE E determinati stimoli

APPLICATA →

2. Psicofisiologia clinica target terapeutico (modificare risposte

non adattive) - Disegno sperimentale ben

definito

PSICOLOGIA - Metodi psicometrici (analisi e

confronto delle variabili,

interpretazione dei dati)

PSICOLOGIA FISIOLOGICA Metodi della

NEUROSCIENZE PSICOFISIOLOGIA HOW? PSICOLOGIA SPERIMENTALE

RELAZIONE MENTE-CORPO

PREMESSA

NEUROSCIENZE COGNITIVE PSICOFISIOLOGIA

Funzionamento del cervello Corpo + cervello

1. Cervello dà indicazioni al corpo

(programma azioni e organizza info)

➔ PROCESSI TOP-DOWN: PSICOLOGICI

2. Corpo invia feedback al cervello

(dolore, riflessi,…)

➔ PROCESSI BOTTOM-UP: OMEOSTASI

3. Processi inconsapevoli (funzioni

automatiche: respirazione,…) in parte

regolabili dal cervello

OMEOSTASI

Il cervello:

A. elabora i segnali enterocettivi (carenza di ossigeno, glucosio, variazioni di temperatura)

B. è molto sensibile alla mancanza di omeostasi

1. organizza le informazioni (elaboratore cognitivo)

2. permette di esperire sensazioni (grazie ai feedback periferici)

3. permette la messa in atto di comportamenti (in risposta agli stimoli e alla loro valutazione

psicologica)  ATTIVAZIONE FISIOLOGICA!

PROCESSI CORPOREI PROCESSI PSICOLOGICI

→

Sensazione di fame consapevolezza di avere Vista di uno stimolo spaventoso

→

fame, attivazione per la ricerca di cibo accelerazione del battito cardiaco

COMPLEMENTARI

ANATOMIA + FISIOLOGIA

PSICOFISIOLOGIA

i processi cognitivi, emozionali e le azioni siano fenomeni implementati in un corpo

che interagisce con l’ambiente (fisico e sociale)

LA MENTE EMERGE DA UN CERVELLO CHE FUNZIONA

ALL’INTERNO DI UN CORPO

POSSIBILI RELAZIONI TRA PSICOLOGIA E FISIOLOGIA

→

1 a 1 1 variabile psicologica 1 variabile fisiologica PRATICAMENTE

IMPOSSIBILE

diminuzione del battito

→

1 a n 1 variabile psicologica diverse risposte fisiologiche e aumento conduttanza

per stimoli nuovi

→

n a 1 diverse variabili psicologiche stessa risposta fisiologica accelerazione cardiaca

per paura o felicità

Aumento battito

cardiaco e diminuzione

→

n a n diversi processi psicologici diverse variazioni fisiologiche attività encefalica

quando si è spaventati o

si esegue un compito di

attenzione



Nulla TENDENZIALMENTE

associazione dominio psicologico-dominio fisiologico IMPOSSIBILE

INTERPRETAZIONE DEI PATTERN FISIOLOGICI NEL TEMPO

STUDIO DEL SISTEMA NERVOSO

PRINCIPALI MISURE FISIOLOGICHE

CLASSICHE NUOVE

- Conduttanza cutanea (livello e risposta) - Misure ormonali (livello di cortisolo,…)

- Misure cardiache (frequenza cardiaca, - Funzioni immunitarie

variabilità, contrattilità, SNS, SNP, pressione

arteriosa, pletismografia) - Neuroimmagine funzionale

- Movimenti oculari e pupillometria 1. PET (l’unica tecnica minimamente

invasiva poiché usa un tracciante

- Attività elettromiografica radioattivo)

2. fMRI

- Respiro 3. NIRS

4. MEG

- Attività gastrointestinale

- Elettroencefalografia

→ Potenziali evento relati MISURE FISIOLOGICHE CLASSICHE

WHO HOW WHAT

Elettrodi posizionati sulle dita, sul - Livello di attività

ATTIVITÀ ELETTRODERMICA palmo della mano, sui piedi o sul - Diversi tipi di risposta

polso (spontanea o evocata)

1. Elettrocardiogramma Indici dell’attività cardiaca,

ATTIVITÀ 2. Cardiografia ad impedenza vascolare, del SNA simpatico e

CARDIOVASCOLARE 3. Sfigmomanometro parasimpatico

4. Pletismografo

Misurazione del diametro pupillare Indicatori di processi quali

PUPILLOGRAFIA WHY? l’attenzione o la paura

→

- Simpatico dilata

→

- Parasimpatico restringe Attività muscolare

→

Deltoide stress

→

Zigomatico espressioni facciali

ELETTROMIOGRAFIA Elettrodi applicati sul muscolo di legate alle emozioni

→

interesse per misurarne l’attività Submentale rilassamento

→

MUSCOLI FACCIALI emozioni

e risonanza →

RESPIRAZIONE Bande elastiche a livello toracico e Controllo della respirazione

addominale regolazione dell’umore

ELETTROGASTROGRAFIA Elettrodi Attività elettrica di stomaco e

intestino in risposta allo stress

Elettroencefalografia (EEG) Misurazione dell’attività elettrica

corticale

NEUROFISIOLOGIA Magnetoencefalografia (MEG) Quali aree del cervello sono attive

in determinati momenti

Elettrocorticografia (ECoG) Elettrodi impiantati nel cervello per

misurare l’attività di sue parti

Risonanza magnetica strutturale e Attivazione di determinate aree del

funzionale (MRI, fMRI) cervello nel tempo

Tomografia a emissione di Visualizzazione del LCS e di possibili

positroni (PET) tumori o lesioni

N.B.

RISOLUZIONE SPAZIALE

nitidezza dell’immagine ottenuta

RISOLUZIONE TEMPORALE

visualizzazione in tempo reale dell’attivazione corticale

SETTORI DELLA PSICOFISIOLOGIA

PSICOFISIOLOGIA COGNITIVA

Studia la relazione tra elaborazione dell’informazione ed eventi fisiologici

PSICOFISIOLOGIA SOCIALE

Studia gli effetti cognitivi, emozionali e comportamentali dei sistemi sociali (esposizione al pubblico,…)

attraverso misure fisiologiche

PSICOFISIOLOGIA CLINICA

Studia i meccanismi psicofisiologici alla base dei disturbi psicopatologici e psicosomatici

1. valutazione diagnostica

2. trattamento

PSICOFISIOLOGIA DELLO SVILUPPO

Studia lo sviluppo psicologico e l’invecchiamento attraverso misure fisiologiche

I TRE DOMINI (LIVELLI) DELLA PSICOFISIOLOGIA

MODIFICAZIONI FISIOLOGICHE Biosegnali (anche inconsapevoli) misurati tramite

specifiche tecniche

→

MODIFICAZIONE FISIOLOGICA ESPERIENZA SOGGETTIVA

Non c’è sempre covariazione!

→

Persona con elevati livelli biologici di ansia riferisce tranquillità

→

Persona con bassi livelli biologici di ansia riferisce agitazione

Valutazione consapevole dei propri livelli di ansia,

ESPERIENZA SOGGETTIVA stress, del proprio umore prima e dopo

un’esperienza

COMPORTAMENTO MANIFESTO Azioni messe in atto dal soggetto durante un

compito

ASSUNTI PRINCIPALI

1. COVARIAZIONE E DISSOCIAZIONE

COVARIAZIONE

Tutte le variabili variano insieme secondo una relazione lineare e positiva

→

++ frequenza cardiaca percezione di maggiore accuratezza e velocità di risposta

DISSOCIAZIONE

Almeno una variabile ha un comportamento diverso dalle altre

2. ASINCRONIA E SINCRONIA ASINCRONIA

Discrepanza temporale tra 2 misure fisiologiche o livelli di risposta

(modificazioni fisiologiche-esperienza soggettiva,…)

tra misure fisiologiche

1. attività corticale (+++ veloce)

2. attività cardiaca (++ veloce)

3. conduttanza cutanea (+ veloce) tra livelli di risposta

→

1. risposta di paura FISIOLOGICA (+ veloce)

→

2. categorizzazione dello stimolo COMPORTAMENTALE (+ lenta)

SINCRONIA

Contemporaneità di 2 misure fisiologiche o livelli di risposta

3. FRAZIONAMENTO FRAZIONAMENTO

Attivazione di più indici fisiologici che vanno in due direzioni opposti (uno si attiva e l’altro si deattiva)

ALL’INTERNO DELLO STESSO LIVELLO DI RISPOSTA: QUELLO FISIOLOGICO!

NO FRAZIONAMENTO SÌ FRAZIONAMENTO

Visione di un video minaccioso Visione di un’operazione chirurgica

→ ++ frequenza cardiaca e conduttanza cutanea (visione del sangue)

→ - - frequenza cardiaca e ++ conduttanza cutanea

Visione di un video noioso

→ - - frequenza cardiaca e conduttanza cutanea

IN GENERALE

Freq. e conduttanza AUMENTANO Preparazione all’azione in risposta a una minaccia

Freq. e conduttanza SI RIDUCONO Rilassamento

L’elettrologia

Intensità di corrente

movimento di cariche elettriche attraverso un conduttore:

numero di elettroni che attraversano una superficie in una certa unità di tempo

Differenza di potenziale (voltaggio)

Differenza di concentrazione di cariche opposte ai due poli

IN PSICOFISIOLOGIA

Diversa concentrazione di elettrodi tra 2 punti del conduttore in un determinato istante

Vasi comunicanti

DIFFERENZA DI POTENZIALE CORRENTE

Differenza di quantità di acqua nei due vasi Flusso di acqua dal vaso con più a quello con meno

acqua

SENZA DIFFERENZA DI POTENZIALE NON C’È CORRENTE!

DIFFERENZA DI POTENZIALE COSTANTE

Le cariche elettriche, una volta fluite verso l’altro polo,

vengono riportate a quello di partenza tramite una pompa

HOW?

si ristabilisce la differenza di potenziale e la corrente non arriva mai a 0

➔ La pila

Resistenza

Indice della difficoltà con cui la corrente attraversa un conduttore

I LEGGE DI OHM

V = i * R

E formule inverse

Impedenza

Difficoltà con cui la corrente attraversa un conduttore

CONFRONTO

RESISTENZA (R) IMPEDENZA (Z)

Solo corrente continua Corrente continua

Corrente alternata



RESISTENZA IMPEDENZA

(distinzione convenzionale)

CORRENTE CONTINUA CORRENTE ALTERNATA

Corrente mantiene sempre lo stesso polo Corrente cambia alternativamente polo o

o segno (elettrodi sempre negativi o segno (la corrente passa dal polo positivo

sempre positivi) a quello negativo o dal polo negativo a

quello positivo)

Corrente con forma lineare Corrente con forma sinusoidale

BIOSEGNALE E SUOI PARAMETRI

BIOSEGNALE

Qualsiasi informazione prodotta da un organismo vivente e connessa al funzionamento delle sue

strutture anatomiche

WHICH?

POTENZIALI BIOLELETTRICI SEGNALI BIOELETTRICI

Biosegnali prodotti da cellule che generano Misurazione delle proprietà elettriche del segnale

→

potenziali elettrici bioelettrico NON sono potenziali d’azione

EEG Conduttanza cutanea

EMG Resistenza

ECG *conduttanza = reciproco della resistenza

SEGNALI BIOFISICI

Biosegnali di natura fisica

Pressione

Respiro

SEGNALI BIOCHIMICI

Biosegnali di natura chimica

Ormoni (curva giornaliera di cortisolo…)

Enzimi

POTENZIALE BIOELETTRICO

SEGNALE Grandezza fisica che varia nel tempo

➔ Info sull’organo, sistema o processo che lo ha generato

Generato dalle fibre eccitabili di una struttura biologica, che producono un

BIOELETTRICO segnale elettrico

➔ Caso particolare di segnale biologico

SEGNALE BIOELETTRICO

segnale generato da una sorgente (cellula o gruppo di cellule)

che si trova all’interno di un volume conduttore (tessuti circostanti)

*forma sinusoidale:

il segnale oscilla nel

tempo a seconda di

alcuni parametri

AMPIEZZA FREQUENZA

Tensione massima del segnale Numero di cicli compiuti nell’unità di tempo

(periodo)

- Base-picco

- Picco-picco f = 1/periodo

*periodo = tempo necessario per compiere

1 ciclo completo

Ampiezza e frequenza inversamente proporzionali

DA COSA È GENERATO? →

Variazione di distribuzione degli ioni all’interno o all’esterno di cellule specializzate IONIZZAZIONE

DOVE VIENE MISURATO?

Misurazione sulla superficie (scalpo, pelle)

MA

Dissipazione del segnale elettrico se misurato in superficie (dovuta all’attraversamento di molti tessuti)

CONSEGUENZE

1. Voltaggio minore

2. Morfologia del segnale distorta

SO

 SEGNALI ELETTRICI RILEVATI anziché analisi del singolo segnale

MISURAZIONE DEL POTENZIALE BIOELETTRICO =

MISURAZIONE DELL’EFFETTO DELLA SORGENTE SULLA SUPERFICIE DEL VOLUME CONDUTTORE

LA CATENA DI REGISTRAZIONE

1. Applicazione di biosensori in loco

2. Amplificazione e filtraggio del segnale

3. Registrazione del segnale (analogica o digitale)

CAPTAZIONE DEL SEGNALE

CARATTERISTICHE DEGLI ELETTRODI

Non producono segnale elettrico

ELETTRICAMENTE INERTI a loro volta

Non alterano la distribuzione di

NON POLARIZZABILI ioni tra i 2 elettrodi

TIPI DI ELETTRODI

- Ad ago

1. Sottocutanei

2. Rilevano attività di un numero limitato di cellule

3. segnale molto più specifico

➔ argento/cloruro d’argento (Ag, AgCl)

→

INVASIVI NON UTILIZZATI IN PSICOFISIOLOGIA

- Superficiali

1. Applicati sulla pelle con un cerotto o collarini bio-adesivi o utilizzando una cuffia

APPLICAZIONE DEGLI ELETTRODI

PASSAGGIO PRELIMINARE

Pulizia della pelle e dermoabrasione

WHY?

Ridurre impedenza dovuta alle cellule morte che si accumulano sulla superficie

e che fungono da isolante per il segnale

HOW?

1. Alcol

2. Gel o pasta elettroconduttrice

1. Individuazione di siti specifici di applicazione

2. Dimensioni e distanza reciproca tra gli elettrodi uguali per tutti i soggetti testati

MONTAGGIO DEGLI ELETTRODI

→

Almeno 2 elettrodi differenza di potenziale!

1 sito attivo

1 sito neutro

(cellule che non producono un segnale elettrico)

- Mastoide (ossicino dietro l’orecchio)

- Lobo dell’orecchio

- Punta del naso

Attività specifica del sito attivo =

MONTAGGIO differenza di potenziale sito attivo – sito neutro

MONOPOLARE 2 siti attivi



(biosegnale 0)

Attività specifica del sito attivo =

MONTAGGIO differenza di potenziale tra i 2 siti attivi

BIPOLARE TRASDUZIONE

Trasformazione di una forma di energia in un’altra V

→

Biosegnale meccanico, termico, pressorio potenziale elettrico

AMPLIFICAZIONE

Valore che bisogna inserire nell’apparecchio amplificatore per avere un voltaggio in uscita = 1V

mantenendo inalterate le caratteristiche del segnale in entrata

GUADAGNO

È il numero che va inserito nell’amplificatore

Rapporto tra le ampiezze del segnale in uscita e di quello in entrata

Gain = V / V

out in

È un numero puro (coefficiente)

MECCANISMO DELL’AMPLIFICAZIONE:

Voltaggio finale = moltiplicare il voltaggio iniziale per un certo valore

TIPI DI AMPLIFICATORI

AMPLIFICATORI IN DC AMPLIFICATORI IN AC

(CORRENTE CONTINUA) (CORRENTE ALTERNATA)

Operata anche in base alla

RILEVAZIONE V Molto accurata

in frequenza del segnale

TIPO DI SEGNALI Ampi e lenti Piccoli e veloci

PREFERENZIALI

FILTRI No No

Spostamento del segnale Distorsione (eventuale) dei

PROBLEMI dall’isoelettrica (valore di entrata) segnali più lenti

nel tempo SE guadagno molto alto

FILTRAGGIO

PREMESSA:

RAPPORTO SEGNALE-RUMORE

RUMORE =

Segnale elettrico indesiderato, che può provocare contaminazione e distorsione

del segnale indagato

WHO?

- Altri biosegnali (respiro, sudore, movimento,…)

- Apparato di registrazione (presa di corrente, movimento di elettrodi,…)

- Ambiente di registrazione (monitor, pc,…)

Scopo delle analisi in psicofisiologia è eliminare il rumore al fine di captare

con la massima accuratezza possibile il segnale indagato

HOW?

1. FILTRAGGIO

Operazione che ha lo scopo di attenuare o eliminare specifiche frequenze al di fuori del range del

segnale indagato e consentire il passaggio di quelle desiderate

HOW?

Induzione di cambiamenti di ampiezza in funzione della frequenza

Utilizzo di FILTRI

per rimuovere le parti non di interesse

TIPI DI FILTRI

FREQUENZA DI TAGLIO

→

Frequenza alla quale il segnale viene attenuato del 30% oltre di essa: f non di interesse

FILTRO DIGITALE Permette di osservare solo alcune caratteristiche del segnale esaminato

Riduce del 30% (attenua) tutte

le frequenze dei segnali

superiori alla frequenza di taglio

PASSA BASSO stabilita (oltre tale frequenza si

(TAGLIA ALTO) pone che esistano frequenze

non di interesse)

Passano solo i segnali con

f < f di taglio

Passano solo i segnali con

PASSA ALTO f > f di taglio

Elimina le frequenze al di sopra

e al di sotto di un certo range di

PASSA BANDA frequenze

Passano solo i segnali con

f < f < f

low high

Elimina frequenze dirette

(solo una classe di frequenze)

Passano solo i segnali con

f < f e f > f

low high

NOTCH FILTER

(TAGLIA BANDA) dopo l’applicazione:

➔ segnale più uniforme, senza

Di solito: micro-fluttuazio