Psicobiologia del comportamento Gallace

Esperienze sinestetiche nell’arco di vita

Siamo abituati a pensare che i sensi siano 5: vista, udito, tatto, olfatto, gusto; ma in realtà ci sono anche altre forme di sensibilità come l’equilibrio e il dolore. La percezione è un fenomeno multisensoriale: c’è sempre interazione tra diversi sensi nel produrre la consapevolezza degli eventi. Studi dimostrano che tutte le aree cerebrali, anche quelle adibite prevalentemente al processamento di un certo tipo di informazioni, sono multisensoriali.

In alcune situazioni l’informazione derivante da un senso può sovrastare le altre: effetto ventriloquo, la visione domina sull’udito. Esperimento di valutazione della ruvidità/sofficità di un materiale in corrispondenza di un odore piacevole (limone) o spiacevole (stalla/mucca). Effetto McGurk: l’integrazione tra informazione visiva e acustica produce un percetto intermedio tra i due segnali di origine.

Anche quando un senso domina sugli altri, la percezione finale di un oggetto e il comportamento verso questo sono determinati dal background di stimolazioni sensoriali concomitante. Processamento e integrazione sensoriale anche a livello implicito. Esperimento sull’effetto dell’interazione sonora tra pavimento fatto in diversi materiali (tappeto vs ceramica) e scarpe col tacco (di diverso materiale) sulla risposta emotiva e sensazioni corporee. Esempio simulatore di guida: i partecipanti non riportano la sensazione di guidare prima che venga inserito il dispositivo di simulazione dell’aria sul viso.

Sinestesia

Dal greco sin = insieme, estesia = percezione. Avviene quando una determinata stimolazione in una particolare modalità sensoriale elicita un percetto in una modalità sensoriale diversa (percezione diversa dal percetto). Si produce quindi una sensazione senza che lo stimolo elicitante sia direttamente presentato. Il soggetto può anche percepire una sensazione nella stessa modalità ma che non è direttamente coerente con l’oggetto.

‘Sincronismo funzionale tra due organi di senso o tra due sistemi cognitivi dovuto alla stimolazione di uno solo di questi’. Si basa sulla normale architettura e funzionamento del sistema neurale e perciò è un fenomeno universale e straordinario che però si manifesta solo in una minoranza di individui. Stimoli che innescano la sinestesia sono chiamati INDUTTORI (comuni: cifre, lettere, parole su presentazione visiva, verbale o immaginativa; meno comuni: musica, odori, gusti, piacere, dolore). Le esperienze sensoriali cognitive o emotive evocate dagli induttori sono chiamate CONCORRENTI (il 90% sono colori).

In base all’esperienza soggettiva si distinguono persone definite proiettori (percepiscono il colore nello spazio esterno, sull’oggetto) e associatori (il colore è percepito come immagine interna). Livello di elaborazione dell’induttore: alto (indipendente dalle caratteristiche fisiche, ma legato al concetto semantico dello stimolo induttore); basso (dipende dalla forma fisica dello stimolo).

Caratteristiche e esempi di sinestesia

Aspetti importanti: automaticità (l’esperienza non può essere evitata dal soggetto); costanza nell’arco di vita, spesso sono riportate già dalla giovane età e non cambiano; esordio precoce (nei primi periodi dello sviluppo la corteccia cerebrale è tutta associativa, cioè le aree sono tutte associate tra loro; il cervello dei neonati è sinestetico).

• Lettere/numeri-colori (sinestesia grafema-colore): soggetti sinestetici possono riportare la sensazione che alcuni numeri abbiano un determinato colore (e.g., il numero uno è rosso).
• Lettere/numeri-posizioni
• Forme-colori
• Forme-gusto
• Movimento visivo-suoni
• Suoni-colori, presente forse in 1/23 soggetti (maggior predominanza nelle donne).
• Giorni settimana-colori
• Numeri-colori-spazio
• Lessico/gusto: “Whenever I hear, read, or articulate (inner speech) words or word sounds, I experience an immediate and involuntary taste sensation on my tongue. These very specific taste associations never change and have remained the same for as long as I can remember” (e.g., ‘this’ = bread soaked in tomato soup, ‘Barbie’ = sweet jelly with sour granules).

Forme meno comuni di sinestesia: stili natatori-colori. “H.T. involuntarily experiences vivid and highly specific colours for swimming-styles (i.e., butterfly, breaststroke, backstroke, and crawl). He started swimming early in childhood and began competing at the age of six. He won his first championship in butterfly-style at the age of eight years and was national champion for several years until he stopped competing at the age of 16 years.”

Sinestesia per il dolore

Davanti ad immagini dove è presente dolore, in una minoranza dei soggetti sperimentali si presenta oltre ad un’esperienza emozionale anche un’esperienza sensoriale dolorifica (Osborn, Derbyshire, 2010). In questi soggetti vi è l’attivazione di aree cerebrali coinvolte nella percezione del dolore: S1, S2, corteccia del cingolo e insula. Ciò non accade nei soggetti di controllo.

Ipotesi che la sinestesia sia alla base dell’empatia. Spesso in soggetti con sinestesia queste associazioni sinestetiche sono usate a proprio vantaggio (un’aggiunta alla normale sensorialità che può aiutare nella vita quotidiana), e.g., soggetto che associava un determinato colore ai vari giorni della settimana e che usava questa abilità per ricordare e “far saltare alla mente” determinati eventi e/o colori.

Il caso di Daniel Tammet

Altro caso del 2006: Daniel Tammet. Soggetto che ricordava tutte le 20.000 cifre decimali del π: lo faceva grazie a questa associazione di natura sinestetica di cui era “affetto”, sinestesia grafema-colore, per lui le cifre avevano un colore particolare e occupavano diverse posizioni nello spazio. Pertanto, lui era in grado di costruire una sorta di paesaggio (colorato, con colline, picchi…), ed era sufficiente ricordare il paesaggio e scansionarlo mentalmente per ricordarsi tutte le cifre.

Ci sono delle persone che riescono a fare questo tipo di compito, ma lo fanno senza l’aiuto di associazioni sinestetiche, ad esempio riescono a ricordare gruppi di numeri in una certa sequenza, ma non in questo specifico modo.

Valutazione delle capacità sinestetiche

Come possiamo valutare queste possibili capacità? Un elemento di base della sinestesia è l’automaticità con cui queste sensazioni “esplodono”. Pertanto i test si basano sull’individuazione di questo pattern automatico, per esempio il fenomeno del pop out (compito di ricerca visiva: insieme di numeri tutti neri, che però il soggetto vede colorati, in automatico il numero salta all’occhio per via del colore diverso, e.g., 5-arancione) il soggetto con sinestesia è velocissimo.

Un altro sistema utilizzato per evidenziare questo tipo di fenomeno è il paradigma di Stroop: usiamo dei colori per scrivere delle parole la cui semantica è un colore, si verifica un effetto di facilitazione nel caso in cui colore inchiostro e colore semantico siano congruenti ed un effetto di interferenza nel caso in cui siano incongruenti.

Quello che succede nei soggetti con sinestesia è che se noi scriviamo una parola che determina l’associazione con un colore, e.g., supponiamo che la parola “pane” eliciti l’esperienza del colore rosso, mentre per un soggetto non sinestesico il colore dell’inchiostro con cui scrivo la parola è irrilevante ai fini del compito, per un soggetto sinestesico esso può avere un effetto facilitante nel caso l’inchiostro usato sia il rosso ed un effetto interferente con il compito di lettura (maggiori tempi di risposta…) se uso un altro colore. Anche in questo caso si può vedere il processamento automatico in questo meccanismo.

Mirror touch synaesthesia

Blakemore, Bristow, Bird, Frith, and Ward, 2005. Esiste anche una sinestesia che riguarda la modalità tattile (analoga per la modalità dolorifica): paziente che riporta una sensazione tattile vivida quando osserva un altro soggetto che viene toccato in determinate parti del corpo, e la sensazione tattile ha origine nella stessa parte del corpo che viene toccata sul soggetto osservato. Ad esempio, se l’altro viene toccato in viso, lui ha la sensazione di essere toccato in viso.

È stato fatto uno studio di brain imaging per indagare l’attivazione cerebrale per questo tipo di sinestesia: il soggetto doveva guardare delle immagini e dei video in cui altri soggetti venivano toccati in vari punti del viso. Si è visto che: in un paradigma d’interazione crossmodale (vedi foto di una persona toccata in viso, e vieni toccato effettivamente in viso anche tu nella stessa parte del corpo), il processamento di questa informazione sulla mia faccia è più rapido se c’è corrispondenza con lo stimolo sul volto dell’altro.

A livello di attivazione corticale, osserviamo che l’area di rappresentazione del corpo in S1 (in particolare la zona del volto) si attiva anche quando il soggetto vede l’immagine in cui l’altro è toccato sul volto. Questo tipo di fenomeno si rileva anche nella popolazione normale: attivazione delle aree neurali che rispondono per il tatto anche quando un'altra persona vede l’immagine di un altro che viene toccato. La differenza tra il soggetto con sinestesia (che ha la vivida sensazione di essere toccato) e le persone normali è che il livello di attivazione corticale è molto più elevato. (Questo fenomeno avviene non solo per il volto ma per tutto il corpo).

Questa sinestesia potrebbe essere modulata dall’iperattivazione del sistema dei neuroni mirror. Dal punto di vista anatomico, il sistema mirror è stato rilevato solo in alcune aree: aree posteriori rispetto ad S1, S2, corteccia parietale posteriore, il lobo prefrontale. Architettura più complessa rispetto ad S1 che è prevalentemente unisensoriale; pertanto, non è ancora chiaro qual è il ruolo giocato dalle aree unisensoriali e dalle aree di integrazione multisensoriale e di controllo superiore, si ipotizza che soprattutto queste aree di controllo superiore dell’informazione sensoriale siano in qualche modo implicate nella sinestesia.

Aspetti genetici

Generalmente si osserva che 1/3 dei soggetti che esperisce esperienze sinestetiche ha almeno un parente se non due con questa caratteristica: potrebbe esserci una variabile genetica. Inoltre, la sinestesia è molto più diffusa nella donna che negli uomini con un rapporto di 6:1, tuttavia non ci sono dati che confermino che ciò dipenda da un gene sul cromosoma X.

È anche vero che sono stati effettuati degli esperimenti su gemelli omozigoti, e si è osservato che il fenomeno sinestetico può essere presente in uno solo dei due, e se presenti in entrambi il più delle volte l’esperienza sinestetica ha caratteristiche differenti. Quindi, potrebbe essere presente un aspetto genetico, ma da solo non basta a spiegare la presenza/assenza di tali fenomeni.

Ci si è chiesti da dove vengono queste associazioni sinestetiche, perché hanno determinate caratteristiche, perché alcune si osservano in molti individui e altre sono più rare. Si è osservata la presenza di pattern di somiglianza per questo tipo di associazione (e.g., A-rossa, B-blu, C-gialla, O-bianca, i numeri dall’1 al 10 diventano sempre più scuri e meno saturi man mano che ci avviciniamo al 10).

Modelli d’interpretazione delle esperienze sinestetiche

La sinestesia sarebbe causata da differenze di connettività tra aree cerebrali (connessioni anomale tra aree cerebrali che processano diverse tipologie di percetti). Questi cambiamenti sono di natura strutturali oppure sono di natura funzionale (le connessioni sono le stesse della popolazione normale, ma funzionerebbero in modo diverso; ad esempio, mancanza di disinibizione di alcune connessioni normalmente presenti ma tendenzialmente inibite nella popolazione normale). Non è chiaro cosa porti a questi cambiamenti.

Teorie sull’origine della sinestesia

La prima teoria classica: teoria della sinestesia neonatale. La sinestesia è determinata da uno stato di indifferenziazione che è quello presente nei primi stadi dello sviluppo; all’inizio le nostre aree cerebrali non sono ancora ben differenziate, quindi ogni area è polimodale e risponde a diverse sensazioni. Con lo sviluppo queste connessioni tra aree cerebrali funzionalmente diverse progressivamente verrebbero meno; si andrebbe incontro al processo di specializzazione e modularizzazione cerebrale, processo conosciuto come pruning (i network inutilizzati sono generalmente eliminati). La sinestesia sarebbe, dunque, determinata da uno stato di indifferenziazione sensoriale, prodotto dal fallimento durante lo sviluppo cerebrale, dei processi di pruning neurale, che causerebbe una ridotta modularità dei processi sensoriali e cognitivi.

Supporti scientifici a questa interpretazione. Nei soggetti con sinestesia c’è un’attivazione delle aree visive che si occupano del processamento dei colori anche quando sto guardando stimoli in bianco e nero. Inoltre, in studi di mappografia, che rilevano la connessione tra le varie arre, mostrano che nei soggetti con sinestesia ci sarebbe una maggior quantità di connessioni tra aree intracorticali che processano stimoli diversi, fallimento del pruning.

Seconda teoria: modello del feedback disinibito. In qualche modo la sinestesia non deriverebbe da connessioni in sovrannumero ma dal fallimento di connessioni inibitorie. Le connessioni sarebbero strutturalmente le stesse, ma alcune di queste connessioni che di solito sono inibite, continuano ad avere un effetto (non sono adeguatamente inibite). E.g., nella popolazione normale quando è stimolata in una parte del corpo (mano) l’informazione tattile viene convogliata non solo nella corteccia somatosensoriale ma anche nelle aree confinanti (faccia), ma noi non abbiamo la percezione di essere toccati sulla faccia quando siamo stimolati sulla mano, poiché le connessioni “parallele a quelle principali” vengono inibite. La sinestesia sarebbe il risultato di una mancata inibizione di queste connessioni parallele e secondarie.

Questa teoria trova un supporto nel fatto che gli accoppiamenti più frequenti tra induttore concorrenti, che generano la sensazione sinestetica, riguardano spesso aree cerebrali che sono contigue dal punto di vista anatomico (es. aree cerebrale del colore e area dell’elaborazione grafemica). È anche vero che in alcuni tipi di sinestesia non c’è una vicinanza così chiara tra aree di elaborazione delle informazioni, in particolare per la sinestesia che riguarda il gusto, quindi il meccanismo è un po’ più complicato.

Nuovo modello: hyper binding. Il ruolo chiave nel generare questo fenomeno è giocato dalle cortecce multisensoriali, in particolare la corteccia parietale, e quindi ci sarebbe una maggiore capacità di integrare le informazioni sensoriali, generando una maggior presenza di fenomeni sinestetici. A supporto di questa teoria si è osservato che in alcuni tipi di sinestesia si registrerebbe una maggiore attività della corteccia parietale.

Infatti, se si vedono studi di attivazione cerebrale (RM...) si osserva che le aree che tendono ad attivarsi per diversi tipi di sinestesia sono tutte aree d’integrazione multisensoriale: corteccia prefrontale, giunzione temporo-parieto-occipitale, lobulo parietale superiore. Un fenomeno conosciuto come binding: unificazione di più modalità sensoriali. Questo fenomeno viene eseguito normalmente (sedia che ha un determinato colore, una determinata forma, una determinata sensazione tattile, che io normalmente integro in un solo percetto/oggetto).

Possibilità di acquisire la sinestesia

Abbiamo detto che tende a presentarsi precocemente e a mantenersi costante in tutto l’arco della vita. Ma possiamo acquisire la sinestesia? Come? Sì. La possiamo acquisire in seguito a deafferentazione ad esempio in seguito a una lesione delle fibre periferiche che conducono il segnale tattile di quel distretto corporeo, o alla cecità acquisita.

In seguito a deafferentazione, l’informazione relativa al distretto corporeo e/o organo sensoriale interessato non arriva al SNC. Si è visto che in alcuni soggetti in seguito a questa deafferentazione è possibile percepire un particolare tipo di sinestesia (ad esempio in seguito a cecità acquisita il soggetto potrebbe esperire sensazioni sinestetiche relative a stimoli visivi elementari – colore, lampi, stimoli puntiformi – senza che essi siano elicitati da uno stimolo visivo esterno, ma da stimoli tattili/acustici…).

Caso: il soggetto che percepisce il colore dopo aver scansionato strutture tridimensionali in Braille; associazione diretta tra un pattern strutturale tattile e un determinato colore (una lettera o il giorno della settimana) che si mantiene costante nel tempo.

La corteccia sensoriale che viene deprivata del suo normale input inizia a rispondere a sensazioni che non corrispondono a quella originaria, ciò deriva dal fatto che ci sono delle connessioni che sono in sovrannumero tra le diverse aree corticali, e si era ipotizzato che ogni area corticale, in special modo quelle sensoriali tendano ad analizzare stimolazioni sensoriali specifiche (S1 = tatto, V1 = vista…), ma ultimamente si è iniziato a rivedere ciò: in realtà tutta la neocorteccia è una struttura multisensoriale, e che tuttavia in zone specifiche del cervello alcune connessioni.