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Riassunto esame Psicofisiologia, prof. Sarlo, libro consigliato Psicofisiologia dei processi cognitivi e emozionali, Pennisi, Sarlo Appunti scolastici Premium

Riassunto per l'esame di Psicofisiologia dei processi cognitivi e emozionali, basato su appunti personali e studio autonomo del testo consigliato dal docente: "indici elettrofisiologici in psicofisiologia" Pennisi, Sarlo (2012) e dei capitoli 2,3,4,5 del testo consigliato " Psicofisiologia: Dalla genetica comportamentale alle attività cognitive" Stegagno. Integrazione degli argomenti affrontati... Vedi di più

Esame di Psicofisiologia dei processi cognitivi e emozionali docente Prof. M. Sarlo

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ESTRATTO DOCUMENTO

L’onda sinusoidale: i parametri principali di quest’onda sono:

- Ampiezza: in Volt, tensione massima del

segnale. Base-picco, picco-picco;

- Periodo: T, in secondi o msec, tempo necessario

per compiere un ciclo completo;

- Frequenza: Hz, inverso del periodo, n° di cicli al

secondo;

- Angolo di fase: sfasamento temporale rispetto al ciclo. In fase: due segnali

sfasati di 0°,360°. Antifase: due segnali sfasati di 180°.

LA CATENA DI REGISTRAZIONE

1. Applicazione dei biosensori sui siti di interesse;

2. Amplificazione e filtraggio del segnale;

3. Visualizzazione e/o registrazione del segnale.

ELETTRODI:

Funzione  prelievo del segnale e conduzione dello stesso alle apparecchiature.

Devono essere dei buoni conduttori e quindi costituiti da materiale metallico stabile e

inerte, resistente alla polarizzazione.

Il miglior metallo per costruirli è l’argento rivestito di cloruro d’argento (Ag/AgCl). Ne

esistono di due tipi:

- Di superficie (i più utilizzati in psicofisiologia): diametro compreso tra 0.25 e 2

cm;

- Ad ago o infissione: per registrare l’attività di un n° limitato di cellule.

Maggiore è il diametro e la distanza reciproca degli elettrodi maggiore sarà l’attività

elettrica rilevata, ovvero più ampia e globale.

Applicazione degli elettrodi prevede:

- Pulizia della pelle;

- Dermoabrasione: per ridurre la naturale tendenza isolante della pelle;

- Gel o pasta elettroconduttrice: favorisce la conduzione del segnale e

ammortizza eventuali movimenti.

L’impedenza tra gli elettrodi deve essere sempre < di 5-10 KOhm e bisogna sempre

utilizzare almeno una coppia di elettrodi.

MONTAGGIO:

- Monopolare: (EEG) un sito attivo e uno elettricamente neutro (di riferimento);

- Bipolare: (EMG,ECG) due siti attivi, confronto tra i due.

TRASDUTTORI:

servono per convertire i biosegnali non direttamente rilevabili come differenze di

potenziali in potenziali bioelettrici. Servono per i fenomeni meccanici, termini e

pressori. Esempi di trasduttori: estensimetro, fotopletismografo, termistore.

AMPLIFICAZIONE:

Serve per aumentare l’ampiezza del segnale, da microVolt a mV, lasciandone

inalterate le caratteristiche salienti, in modo tale che il segnale possa essere rilevato

dalle apparecchiature di registrazione.

Amplificatore:

- Coupler: rende omogenee le caratteristiche elettriche dei segnali e fornisce loro

energia;

- Preamplificatore: incremento dell’ampiezza del segnale;

- Postamplificatore: porta l’intensità a un livello sufficiente per la registrazione.

gli amplificatori possono essere:

- In DC o a collegamento diretto:

Rilevano la reale differenza di potenziale tra due siti;

o Non usano filtri passa-alto;

o Ideali per segnali a bassa frequenza;

o Presentano instabilità isoelettrica;

o

- In AC o in collegamento capacitivo:

Definiscono l’amplificazione sulla base dell’ampiezza effettiva e sulla

o frequenza del segnale;

Dotati di condensatore;

o Usano una Kt;

o Utilizzano filtri che bloccano la corrente continua e ostacolano le basse

o frequenze.

Uno degli amplificatori più utilizzati in psicofisiologia è l’amplificatore differenziale:

- Circuito elettronico che amplifica la differenza tra due misure di voltaggio

rilevate rispetto alla terra;

- Il segnale sottrae i due segnali e amplifica la differenza;

- Ogni segnale comune ai due siti viene eliminato (rumore);

- L’elettrodo di terra serve come riferimento comune all’input differenziale.

Signal to noise ratio= indica la quota di potenziale bioelettrico di interesse in relazione

a quella di disturbo all’interno del segnale amplificato.

GUADAGNO:

fattore di moltiplicazione lineare = Vout/Vin= quanto il segnale deve essere

amplificato per raggiungere 1 V(= Vout). Il guadagno non ha unità di misura.

FILTRAGGIO:

il segnale può essere distinto dal rumore sulla base di alcune caratteristiche. Lo scopo

è quello di attenuare/eliminare il rumore (specifiche frequenze al di fuori del segnale di

interesse) e permettere il passaggio delle frequenze desiderate. Può essere effettuato

on-line o off-line.

FILTRI:

indicati con il valore della frequenza di taglio (Ft)= frequenza a cui il segnale viene

attenuato di circa il 30%. Hanno un effetto progressivo e non immediato.

- Taglia alto (passa basso): eliminano le frequenze maggiori a quella di taglio;

- Taglia basso (passa alto): eliminano le frequenze minori a quella di taglio.

Spesso indicati con la costante di tempo (Kt)= tempo che impiega un segnale

ad onda quadra a ridursi del 63% del suo valore originario, ovvero l’intervallo di

tempo che facilita il passaggio di una determinata frequenza. La Kt ha effetto

solo sui segnali più lenti Ft= 0.159/Kt(sec).

- Passa-banda: fanno passare solo uno specifico range di frequenze;

- Notch- filter o band-stop: ad esclusione di banda, per la corrente di rete (50Hz).

VISUALIZZAZIONE E REGISTRAZIONE:

i sistemi di visualizzazione e registrazione sono di due tipi:

- Analogici: rappresentano in modo continuo le variazioni di ampiezza in funzione

del tempo.

Poligrafo: (limite meccanico);

o Oscilloscopio: non permette la conservazione della traccia;

o Registratore magnetico: non si può monitorare direttamente il segnale

o durante la registrazione.

Modulazione di frequenza: il segnale di ingresso viene usato per

o modificare la frequenza di un segnale portante.

- Digitali: convertono il segnale continuo in un formato discreto, numerico. Viene

effettuato un campionamento del segnale tramite la scheda analogico/digitale

che consiste nel raccogliere dal segnale una serie di valori numerici a intervalli

di tempo. Questi intervalli dipendono appunto dalla frequenza di

campionamento che deve essere almeno il doppio della frequenza più alta del

segnale di interesse.

Fenomeno dell’aliasing: componenti di frequenze appartenenti al segnale

o di interesse non vengono riprodotte dal campionamento.

Risoluzione: data dal n° di valori discreti che la scheda A/D può produrre

o sul range di voltaggio e determina l’accuratezza del campionamento.

ARTEFATTI DI REGISTRAZIONE:

= interferenza proveniente da sorgenti non direttamente associate al fenomeno di

interesse.

- Elettrici: prodotti da strumenti e attrezzature. Si prevengono con schermatura e

messa a terra dei circuiti di alimentazione. Sono prodotti da:

Elettrodi;

o Apparecchiature di amplificazione e registrazione  corrente di rete;

o Energia elettrostatica;

o Biosegnali diversi da quelli di interesse;

o

- Meccanici: tutti i tipi di movimento e l’inerzia delle penne scriventi del poligrafo.

- Termici: prodotti dall’alterazione della temperatura e degli strumenti di

registrazione e dall’attività termoionica. Si risolvono tramite l’utilizzo di

materiali semiconduttori e con la climatizzazione e l’adeguata areazione

dell’ambiente di registrazione.

FATTORI CHE INCIDONO SULLA QUALITA’ DEL SEGNALE:

- Alta impedenza della pelle;

- Bias o offset potential degli elettrodi;

- Polarizzazione;

- Artefatti da corrente di rete;

- Contaminazione da altri segnali;

- Aliasing;

- Scarsa risoluzione in ampiezza o saturazione del segnale.

ANALISI DEI DATI:

- Qualità del segnale:

Eliminazione degli artefatti;

o Massimizzazione del rapporto segnale/rumore;

o Tecniche specifiche per ogni segnale;

o

- Riduzione dei dati:

Quantificazione e estrazione dei parametri: estrazione di un n° ridotto di

o valori numerici dai dati registrati, usati poi nell’analisi statistica.

Identificazione di una baseline;

- Analisi statistica dei parametri.

L’ELETTROMIOGRAMMA (EMG)

La muscolatura striata può trovarsi in due condizioni:

- Contrazione:

Isotonica: con movimento costante e accorciamento delle fibre;

o Isometrica: in assenza di movimento, a lunghezza costante e non

o comporta variazione nella lunghezza delle fibre;

- Rilassamento.

ANATOMIA E FISIOLOGIA DEL MUSCOLO STRIATO:

il muscolo striato è un tessuto organizzato gerarchicamente. È costituito infatti da

fasci, costituiti a loro volta da numerose fibre formate da miofibrille costituite da actina

e miosina. Il muscolo è innervato da un solo nervo motorio, costituito da più

motoneuroni (pool di motoneuroni), il cui corpo cellulare si ritrova nel corno ventrale

del midollo spinale. Genera e trasmette forza.

Unità motoria: motoneurone + fibrille muscolari innervate dalle fibrille assoniche.

Minore è il diametro degli assoni  minore il numero di fibre innervate  maggiore la

precisione del movimento = rapporto di innervazione fibre motorie: motoneurone. E’

l’unità funzionale di base, che dà origine ad un singolo potenziale d’azione

ELETTROMIOGRAMMA è la registrazione dell’attività elettrica nei muscoli in seguito a

stimolazione nervosa. Riflette l’insieme quasi-casuale dei potenziali d’azione di gruppi

di unità motorie di un muscolo in contrazione

Si genera quindi un potenziale d’azione  fibrille assoniche  liberazione acetilcolina

nello spazio sinaptico (sinapsi=placca neuromuscolare)  effetto eccitatorio sulle fibre

muscolari la membrana delle fibre diventa sensibile al sodio  depolarizzazione 

generazione di un potenziale d’azione muscolare liberazione di calcio nelle fibre 

scorrimento delle fibre di actina tra quelle di miosina  CONTRAZIONE.

L’EMG può essere messo in relazione alla tensione nel muscolo (per contrazioni

isometriche).

L’EMG di superficie è costituito dall’attività elettrica che si propaga dal muscolo alla

pelle attraverso i liquidi extra-cellulari. È una misura diretta dell’attività elettrica che

accompagna gli eventi meccanici. È importante sottolineare però che si ottengono

informazioni solo sull’attività di interi gruppi muscolari  problemi di attribuzione

dell’attività.

FATTORI DA CUI DIPENDE L’INTENSITA’ DI CONTRAZIONE:

- Reclutamento spaziale: n° di unità motorie reclutate;

- Frequenza di scarica delle fibre: le unità motorie possono scaricare a frequenze

più alte per generare maggiore tensione.

Fatica neuromuscolare: decremento temporaneo della performance muscolare,

definibile come incapacità di mantenere o sviluppare forza.

RILEVAZIONE EMG:

i parametri dell’EMG possono sovrapporsi a altri eventi bioelettrici (EEG,ECG). Per

evitarlo è fondamentale un’attenta preparazione del sito cutaneo e una precisa

apposizione degli elettrodi:

- Il sito cutaneo deve essere in corrispondenza del muscolo;

- Gli elettrodi posizionati parallelamente all’andamento del muscolo;

- Diametro degli elettrodi dipende dalla grandezza del muscolo (0.5 cm tronco,

2.5 cm viso).

AMPLIFICAZIONE DIFFERENZIALE E FILTRAGGIO:

dato che i segnali EMG sono molto piccoli sono molto sensibili al rumore. L segnale

viene quindi convogliato in un amplificatore differenziale. Per la rilevazione si usa una

derivazione bipolare.

INTEGRAZIONE DEL SEGNALE:

il segnale EMG grezzo necessita di una preliminare elaborazione prima di giungere ai

dispositivi di registrazione. Viene innanzitutto sottoposto a una procedura di

rettificazione del segnale grezzo in cui le deflessioni positive e negative del segnale

vengono combinate insieme. Successivamente un contour follower determina l’area

del tracciato ottenuto e esprime in Volt l’attività elettrica totale proveniente dai

muscoli sottostanti gli elettrodi durante il periodo di registrazione  integrazione. Il

segnale grezzo ha una frequenza di KHz mentre quello integrato di 10-200 Hz.

REGISTRAZIONE E ANALISI

Parametri:

- Ampiezza: 1-2 microVolt a riposo; in contrazione 20-50 microVolt;

- Frequenza: 10-1000 Hz, banda prevalente: 20-200 Hz.

l’analisi viene effettuata:

- Sulle variazioni di ampiezza:

Unità motorie singole: n° spike nell’unità di tempo;

o Onde complesse: deflessioni più ampie in intervalli di tempo prefissati o

o media di un certo n° di deflessioni tra le più ampie.

È meglio utilizzare il segnale integrato, di cui si considerano:

- Ampiezza momento per momento;

- Ampiezza media. ELETTROENCEFALOGRAMMA (EEG)

È costituito dalle variazioni o fluttuazioni di potenziali elettrici nel tempo registrati

dallo scalpo. Il segnale è originato dall’encefalo a partire dalle sue unità funzionali: i

neuroni e i dendriti corticali.

L’EEG non riflette potenziali di aziona o la sommazione di potenziali di azione ma la

sommazione di potenziali post- sinaptici generati dalle cellule piramidali. Le cellule

piramidali producono un voltaggio di 30-50 microVolt e rappresentano circa il 70-80%

delle cellule. La corteccia ha una struttura dipolare tra gli strati superiori e inferiori: in

seguito a stimolazione di tipo eccitatorio i dendriti vengono depolarizzati e nello spazio

extra-cellulare c’è negatività. Contemporaneamente però a livello del soma c’è

positività esterna.

ONDE CEREBRALI:

Le oscillazioni elettriche ritmiche e transitorie appartengono a diverse bande di

frequenza costituite da onde caratterizzate da:

- Morfologia;

- Frequenza;

- Ampiezza;

ONDE ALFA:

- Frequenza: 8-13 Hz;

- Ampiezza: 50-100 uV;

- veglia rilassata - occhi chiusi;

- max ampiezza nelle regioni occipito-parietali (scomparsa → desincronizzazione);

- min ampiezza nelle regioni frontali;

ONDE BETA:

- frequenza: 13-30 Hz;

- ampiezza: 2-20 uV;

- veglia attiva (stato di allerta), risposta di orientamento;

- max ampiezza nelle regioni frontali-precentrali;

ONDE DELTA:

- frequenza: 0.5-3.5 Hz;

- ampiezza: 20-200 uV;

- sonno profondo:

ONDE THETA:

- Frequenza: 4-7 Hz;

- Ampiezza: 5-100 uV;

- addormentamento, ipnosi, meditazione (comune nei bambini)

ONDE GAMMA:

- frequenza: 30-50 Hz;

- ampiezza: 2-20 uV;

- stimolazione sensoriale e consolidamento mnestico;

COMPLESSI KAPPA:

- Frequenza: 10 Hz;

- Ampiezza: 5-40 uV;

- Associati a processi di pensiero;

ONDE MU:

- Frequenza. 9-11 Hz;

ONDE LAMBDA:

- Ampiezza: 20-50 uV;

RILEVAZIONE DELL’EEG:

- Pulizia della pelle + procedura di dermoabrasione;

- Diametro elettrodi: 6-8 mm;

- Impedenza 5000-10000 Ohm;

- Fissaggio elettrodi tramite: pasta conduttrice, garza imbevuta di collodio, cuffie.

- Derivazioni standard per apposizione elettrodi:

Monopolare: 1 sito attivo + 1 sito inattivo (cefalico, non cefalico). Si

o effettua il confronto tra gli elettrodi attivi e il sito inattivo (o Cz) allo scopo

di individuare la presenza/assenza dell’attività;

Bipolare: 2 siti attivi in aree diverse dello scalpo per registrare differenze

o di potenziale tra due siti attivi rispetto alla terra.

Siti inattivi utilizzabili: CZ, mastoidi, lobi delle orecchie, o, se possibile, l’attività media

dello scalpo ( average reference ).

SISTEMA INTERNAZIONALE 10-20:

Elettrodi posti a distanze proporzionali standard del 10 e/o 20% lungo l’ipotetica linea

sagittale che collega l’ Inion al Nasion e lungo quella trasversale che collega le due

depressioni auricolari. I siti sono contrassegnati da una lettera (area cerebrale):

F,P,C,T,O e da un numero (lateralizzazione: n° pari dx, n° dispari sx e grado di

spostamento dalla linea mediana).

ARTEFATTI:

- Esogeni: corrente di rete;

- Endogeni:

Battito cardiaco  uso della derivazione bipolare per eliminarlo;

o Movimenti oculari;

o Blinking;

o Attività muscolare e facciale o del collo.

o

Una procedura per eliminarli è determinarli volontariamente.

AMPLIFICAZIONE E FILTRAGGIO:

amplificazione deve garantire elevati guadagni, meglio se differenziale.

Gamma di frequenza tipica dell’EEG: 0.5-30 Hz.

Filtri utilizzati: passa- banda= passa basso (30 Hz) + passa alto (0.5 Hz).

REGISTRAZIONE, MAPPAGGIO, ANALISI:

frequenza di campionamento: 100 Hz.

Attraverso l’utilizzo della tecnica multicanale si può ottenere un mappaggio cerebrale

o EEG topografico che fornisce un’immagine della distribuzione spaziale dell’attività

elettrica cerebrale. Maggiore è il n° di siti attivi migliore è la risoluzione.

Le mappe topografiche sono quindi una rappresentazione grafica della distribuzione

spaziale dell’attività elettrica corticale misurata dallo scalpo, che non fornisce di per sé

alcuna informazione sull’origine neurale dei potenziali. La risoluzione spaziale di

queste mappe dipende dal numero di siti EEG: i pixel delle mappe sono in gran parte

interpolazioni tra punti reali piuttosto distanti tra loro.

ANALISI DEI PRINCIPALI PARAMETRI:

- Frequenza:

Indice alfa= % di tempo in cui è presente il ritmo alfa;

o Blocco alfa= passaggio dal ritmo alfa ad altri ritmi;

o Spettro di potenza= prevalenza relativa delle onde sinusoidali semplici;

o

- Ampiezza: calcolabile come:

Deviazione dall’isoelettrica;

o Distanza picco- picco.

o Meglio calcolare l’ampiezza di più onde e fare la media.

- Analisi correlazionale: calcolo del grado di somiglianza tra due segnali EEG:

Correlazione crociata: per individuare differenze di latenza tra due

o segnali;

Autocorrelazione: per rilevare la periodicità di un segnale EEG.

o

CONFRONTO CON LE TECNICHE DI NEUROIMMAGINE:

- L’EEG è una tecnica totalmente non invasiva

- misura l’attività neurale direttamente (vs. attraverso processi metabolici o

emodinamici)

- L’EEG ha un’eccellente risoluzione temporale nell’ordine del ms (vs. diversi

secondi)

- ha una risoluzione spaziale “indeterminata”

- L’EEG è una tecnica molto più economica.

POTENZIALI EVENTO-RELATI (ERPs)

Gli ERPs sono modificazioni dell’attività elettrica cerebrale registrati in risposta a:

- Stimoli fisici;

- Associazione a processi psicologici;

- Preparazione di un’attività motoria;

sono modificazioni che ricorrono all’interno dell’EEG spontaneo in presenza di un

evento interno o esterno all’individuo.

SUBSTRATO FISIOLOGICO:

non hanno elevata risoluzione spaziale, infatti diverse sorgenti possono causare una

data deflessione ERPs. Pertanto la fonte è inferita e non determinata in modo certo.

Gli elettrodi vengono posti secondo il sistema internazionale 10-20 in derivazione

monopolare o bipolare (sconsigliata).

AVERAGING:

procedura impiegata per estrarre gli ERPs dalla registrazione EEG che prevede la

sommazione e la media di un certo numero di EEG relati a un evento.

Dato che gli ERPs sono molto meno ampi vengono mascherati dall’EEG. L’assunto è

quindi quello che tutti gli aspetti dell’EEG non riferibili all’evento variano casualmente,

quindi la loro somma è zero, lasciando così l’ERPs visibile e misurabile. La riduzione del

rumore è proporzionale alla radice quadrata del numero di ripetizioni dello stimolo.

COMPONENTI:

si utilizza il termine componenti per indicare:

- Le deflessioni registrate sullo scalpo;

- Sorgenti profonde del segnale.

I parametri utilizzati per classificarle sono:

- Polarità: collocazione rispetto al campo elettrico , delle deflessioni:

Positive: parte inferiore del tracciato;

o Negative: parte superiore del tracciato.

o

La polarità dipende da una combinazione di fattori:

Orientamento dei neuroni rispetto all’elettrodo attivo;

o Posizione dell’elettrodo di riferimento;

o Porzione del neurone interessato dal potenziale post-sinaptico;

o Natura dell’evento elettrico (potenziale eccitatorio o inibitorio);

o

- Latenza: intervallo di tempo (msec) dalla presentazione dello stimolo alla

comparsa della deflessione;

- Distribuzione: alcune deflessioni hanno ampiezza maggiore se registrate in

particolari zone.

TIPOLOGIE DI ERPs:

- Precoci < 100 msec (tronco- encefalici):

In risposta a stimolazioni esterne (visivi, acustici, somatosensoriali,

o olfattivi);

Indipendenti dall’attenzione prestata allo stimolo;

o Modalità specifiche;

o

- Intermedie 100-250 msec (N100,N200,P100):

Modalità specifiche;

o Correlate a processi psicologici superiori (attenzione);

o

- Tardive o endogene >250msec (P300, N400):

Determinate dalla natura dell’interazione tra soggetto e evento, dai

o processi cognitivi che originano da questa interazione;

Generalmente distribuite in aree centrali e parietali.

o

POTENZIALI TRONCO- ENCEFALICI o BAER: ricorrono entro i primi 10 msec dalla

presentazione di uno stimolo uditivo.

N100: deflessione negativa. Riflette un processo attentivo di selezione precoce del

canale di informazioni;

MN o N200, Mismatch Negativity: compare dopo 100-250 msec dalla presentazione di

uno stimolo uditivo diverso dai precedenti  memoria sensoriale generata dalla

discrepanza tra la traccia mnestica dello stimolo precedente e l’input sensoriale dello

stimolo attuale. Paradigma oddball: presentazione di una serie di stimoli identici

(standard, 80%) e rari stimoli devianti (20%) che differiscono per intensità, frequenza

o durata.

P100: facilitazione dell’elaborazione di stimoli sensoriali, elicitata da flash luminosi o

da stimoli con particolari configurazioni. È più ampia in zona occipitale.

P300: elicitata da uno stimolo che il soggetto attende attivamente o da uno stimolo

nuovo e sorprendente. Sembra che qualche suo aspetto provenga dall’ippocampo

(apprendimento e memoria). Ampiezza= info trasmesse x (probabilità soggettiva +

salienza stimolo). Gli stimoli target elicitano una P300 più ampia anche se

equiprobabili. È sensibile alla salienza e alla rilevanza motivazionale degli stimoli,

anche indipendentemente dal compito. L’ampiezza è proporzionale alla quantità di

risorse attentive richieste dallo svolgimento di un compito e alla prestazione mnestica

N400: più ampia per parole a bassa frequenza e usate metaforicamente. Viene

elicitata in presenza di informazioni semantiche incongruenti. L’ampiezza è in

relazione al grado di incongruità.

POTENZIALI CORTICALI LENTI:

si verificano durante la preparazione e/o l’esecuzione di un movimento volontario.

Vengono detti anche potenziali in DC o potenziali precedenti l’evento. Funzionalmente

costituiscono un meccanismo di regolazione di soglia per mobilizzazione eccitatoria

(potenziali lenti negativi) o inibitoria (potenziali lenti positivi). Per questo tipo di

attività lenta e sostenuta, si ritiene che la negatività indichi facilitazione corticale e la

positività disfacilitazione corticale (interruzione dell’eccitabilità corticale per

trasmissione di informazioni alla memoria).

- Potenziale di prontezza:

Negativi;

o Si sviluppano prima di un movimento volontario (1200 msec prima);

o Riflette: preparazione all’esecuzione del movimento;

o Ampiezza massima in area corticale.

o

- Variazione contingente negativa (CNV):

Lenta e negativa;

o Onda di aspettativa che si sviluppa tra uno stimolo di avvertimento (S1) e

o uno imperativo (S2) che richiede una risposta motoria;

Maggiore è l’attenzione a compito maggiore è l’ampiezza di questa onda.

o processo di anticipazione dello stimolo che verrà, con facilitazione

o dell’elaborazione dell’informazione;

TR più brevi con negatività più ampie;

o Riflette un incremento di eccitabilità corticale in preparazione a un atto

o motorio o a un processo decisionale;

E’ un indice di aspettativa e preparazione motoria, più complesso del BP.

o

ISI= intervallo interstimolo (tra S1 e S2). Per ISI < 4 sec la CNV si divide in:

- Precoce o orienting- wave (O):

Ampiezza max in area fronto centrale dopo 1 secondo dall’onset di S1;

o Riflette: la risposta di orientamento a S1;

o Modulata dalle proprietà di S1;

o

- Tardiva o expectancy-wave (E):

Ampiezza max: in area centro-parietale subito prima di S2;

o Riflette la preparazione motoria ma non coincide con BP.

o

Per ISI di 1-2 secondi invece O e E si sovrappongono dando vita alla CNV monofasica.

A livello funzionale la CNV:

- Aspettativa: ampiezza minore se è minore la probabilità soggettiva di comparsa

di S2;

- Ipotesi attenzione/distrazione: la CNV riflette attenzione;

- Relazione a U con arousal;

- Riflette la motivazione.

La CNV è la sommazione di potenziali corticali multipli con diverse origini:

- O-CNV  proiezione anteriore del giro del cingolo, talamo e insula;

- componente motoria della CNV  MI;

- E-CNV  corteccia prefrontale dorsolaterale.

REGISTRAZIONE E ANALISI:

rilevazione dell’EEG  averaging  amplificatore.

La frequenza di campionamento deve essere di almeno 100 Hz. Gli ERPs sono

fortemente soggetti agli artefatti endogeni:

- Movimenti oculari;

- Blinking;

- Tensione dei muscoli facciali;

ANALISI DEI PRINCIPALI PARAMETRI DELLE COMPONENTI:

- Ampiezza: distanza verticale dall’isoelettrica- picco in microvolt;

- Latenza: intervallo di tempo in msec tra la presentazione dello stimolo e il punto

intermedio di ogni deflessione positiva e negativa.

LOCALIZZAZIONE DELL’ATTIVITA’ CORTICALE:

Problema di identificare i generatori neurali degli ERP : un numero indefinito di

generatori neurali potrebbero essere attivi contemporaneamente, ciascuno con la

propria ampiezza, orientamento e localizzazione. Si possono poi verificare distorsioni

causate dal cranio e dai tessuti attraversati dal segnale.

CONFRONTO CON LE MISURE COMPORTAMENTALI:

I potenziali evento-relati (ERP) forniscono una misura continua dell’elaborazione

compresa tra stimolo e risposta e rendono possibile determinare quale stadio di

elaborazione sia influenzato dalla manipolazione sperimentale o implicato in un

determinato processo cognitivo o emozionale. Inoltre forniscono una misura in tempo

reale dell’elaborazione dello stimolo anche quando non c’è risposta comportamentale

(elaborazione implicita). ATTIVITA’ ELETTRODERMICA (EDA)

EDA= tutti i tipi di modificazione elettrica della pelle che si verificano in funzione

dell’attività delle ghiandole sudoripare. Riflette l’attività del sistema simpatico.

LA PELLE:

è un organo con funzioni vitali e dinamiche. È costituita da strati:

- Derma: più profondo costituito da tessuto connettivo, vasi, ghiandole e nervi;

- Epidermide: a sua volta costituita da strati:

Germinativo;

o Spinoso;

o Granulare;

o Lucido;

o Corneo;

o

LE GHIANDOLE SUDORIPARE:

sono circa 3-4 milioni e si dividono in:

- Ghiandole apocrine:

Aree ascellari e ano-genitali;

o Non contribuiscono all’EDA;

o Funzione: produzione di feromoni;

o Il loro secreto contiene residui citoplasmatici;

o

- Ghiandole eccrine:

Palmo delle mani e piante dei piedi;

o Funzioni: termoregolazione, eliminazione delle tossine, rispondono a

o stimoli rilevanti, migliorano la sensibilità tattile

Il loro secreto non contiene residui citoplasmatici;

o Producono sudore ( 98% H20, 2% elettroliti) garantendo una temperatura

o corporea costante;

Sono innervate dal sistema nervoso autonomo e il neurotrasmettitore

o post-gangliare è l’acetilcolina.

INNERVAZIONE DELLE GHIANDOLE SUDORIPARE:

Le ghiandole sudoripare sono innervate prevalentemente da fibre simpatiche

colinergiche. L’Attività elettrodermica come indice puro di attivazione simpatica (e di

arousal ). Le diverse funzioni sarebbero associate all’attività di meccanismi centrali di

controllo diversi:

- ipotalamo -> termoregolazione;

- amigdala -> processi emozionali;

- corteccia prefrontale -> attenzione.

MODELLO DI EDELBERG:

le ghiandole eccrine sono simili a resistori variabili in parallelo. Il sudore sale

all’interno del dotto escretore verso la superficie della pelle. Più in alto si innalza

minore è la resistenza rilevabile in quello specifico resistore.

Le grandezze elettrodermiche si possono classificare in base a:

1. Tecnica di misurazione:

- Metodo esosomatico: (il più utilizzato) prevede l’applicazione di una piccola

corrente esterna attraverso due elettrodi sulla cute con:

Corrente costante: si ricava la tensione tra i due elettrodi che è

o direttamente proporzionale alla resistenza cutanea;

Tensione costante (0.5 V): si misura il flusso di corrente che è

o direttamente proporzionale alla conduttanza cutanea.

- Metodo endosomatico: prevede la rilevazione della naturale differenza di

potenziale tra due elettrodi sulla superficie senza l’applicazione di corrente. Si

registra in questo modo un potenziale cutaneo interno ovvero la misura di una

negatività all’interno dei dotti che aumenta all’aumentare del sudore.

2. Attività:

- Tonica: determinata dalla quantità statica di sudore nei dotti in condizioni basali.

Livello di conduttanza cutanea (SCL);

o Livello di resistenza cutanea (SRL);

o Livello di potenziale cutaneo (SPL);

o

- Fasica: e transiente, in risposta a uno stimolo esterno ben identificabile.

Risposta di conduttanza cutanea (SCR);

o Risposta di resistenza cutanea (SRR);

o Risposta di potenziale cutaneo (SPR);

o

- Spontanea: fluttuazioni spontanee aspecifiche, non associate a identificabili

stimoli esterni che correlano positivamente con i livelli d’ansia.

Risposta spontanea di conduttanza cutanea (SSCR);

o Risposta spontanea di resistenza cutanea (SSRR);

o Risposta spontanea di potenziale cutaneo (SSPR);

o

TECNICHE DI REGISTRAZIONE E ANALISI DEL SEGNALE:

- No pulizia e no dermoabrasione del sito cutaneo;

- Elettrodi in Ag/AgCl;

- Pasta elettroconduttrice: soluzioni NaCl o KCl a bassa concentrazione salita.

CONDUTTANZA E RESISTENZA CUTANEA:

è preferibile utilizzare la conduttanza in quanto è l’indice che meglio riflette in modo

diretto e lineare il ritmo di secrezione e il n° di ghiandole attive in un dato momento,

rappresenta infatti la somma di tutte le conduttanze in parallelo. La resistenza invece

è una funzione complessa di ogni singola resistenza.

Gli elettrodi devono avere un diametro di almeno un cm e essere posizionati su:

- Palmo della mano (eminenze di tenar e ipotenar);

- Dita della mano (superficie interna della falange del dito indice e medio);

- Pianta del piede;

montaggio : bipolare, preferito perché permette la rilevazione di variazioni di

conduttanza 2 volte maggiori rispetto al monopolare e non richiede la dermoabrasione

del sito inattivo.

Si utilizza il metodo esosomatico con tensione costante di 0.5 V, si ottengono così

variazioni in termini di conduttanza.

- Livello di conduttanza cutanea (SCL):

Amplificatori in DC;

o Rappresenta un’attività tonica;

o Livello basale: 1-100 micromho;

o Variazioni toniche:1-3 micromho;

o Computata come media delle diverse misurazioni ottenute in un

o intervallo di tempo.

Procedura di range correction per ridurre la variabilità individuale:

(SCL-SCLmin)/(SCLmax-SCLmin)

- Risposta di conduttanza cutanea (SCR):

Amplificatore in AC;

o Kt= 10-20 sec;

o Rappresenta un’attività fasica;

o Ampiezza (0.2-1 micromho);

o Latenza (1-3 sec);

o Fase ascendente: inizio della risposta, picco max (1-3 secondi);

o Tempo di recupero: 2-10 secondi;

o È la più rappresentativa tra le componenti della risposta di orientamento;

o

- Risposta spontanea di conduttanza cutanea (SSCR):

si quantifica la frequenza;

o misura tonica;

o indice psicofisiologico di attivazione, correla con i livelli di ansia.

o

POTENZIALE CUTANEO:

si utilizzano elettrodi in Ag/ClAg , la differenza di potenziale tra i due elettrodi è

costante e inferiore a 1mV e si utilizza un montaggio monopolare, previa pulizia e

dermoabrasione del sito inattivo.

- Livello di potenziale cutaneo (SPL):

Influenzato dalla concentrazione degli elettrodi sulla superficie;

o Range di valori: -70 / +10 mV;

o Livello medio in intervalli di tempi lunghi;

o

- Risposta di potenziale cutaneo (SPR):

Forma d’onda: bifasica;

o Ampiezza: 2 mV- 4 mV;

o Latenza della prima componente: 300 msec;

o La forma d’onda è direttamente legata al tempo di recupero di SCR;

o

- Risposta spontanea di potenziale cutaneo (SSPR):

Frequenza: misura tonica dell’EDA.

o IL SISTEMA CARDIOVASCOLARE

E’ un sistema fisiologico complesso costituito da molteplici sottosistemi di regolazione

soggetti a controllo centrale e autonomo e ad influenze umorali. È altamente sensibile

ai processi neurocomportamentali e alcuni parametri sono facilmente osservabili e

quantificabili.

ANATOMIA DEL MIOCARDIO:

Il muscolo cardiaco deve contrarsi in maniera sincrona per questo le fibre muscolari

sono strettamente interconnesse (giunzioni comunicanti). Il potenziale d’azione si

trasmette di fibra in fibra, anche lateralmente, attraverso un percorso a bassa

resistenza.

ATTIVITA’ ELETTRICA DEL CUORE:

Esistono fibre specializzate:

- Cellule autoritmiche: tessuto nodale (auto-eccitabile), in grado di generare

spontaneamente e ciclicamente potenziali d’azione:

Nodo seno-atriale (S-A);

o Nodo atrio-ventricolare (A-V);

o

- Tessuto di conduzione, per propagazione rapida e coordinata del potenziale

d’azione:

Fascio di His;

o Fibre di Purkinje;

o

- Cellule contrattili.

IL PACEMAKER NATURALE:

Le fibre del nodo S-A generano impulsi ad un ritmo più veloce (~ 70-80 impulsi/min) →

pacemaker naturale. Poi vengono le fibre del nodo A-V (~ 40-60 impulsi/min) e infine

quelle del fascio di His (~ 15-30 impulsi/min). Il pacemaker più veloce guida il ritmo

cardiaco e sopprime gli altri.

IL CICLO CARDIACO:

Insieme di eventi elettrici, meccanici e di flusso che si ripetono di battito in battito

della durata di circa 800 msec. Si divide in:

- Fase diastolica = periodo di rilasciamento dei ventricoli (500msec);

- Fase sistolica = periodo di contrazione dei ventricoli (300msec). Si verifica tra il

primo e il secondo rumore cardiaco quando il sangue fluisce attraverso l’aorta e

l’arteria polmonare;

eventi del ciclo cardiaco:

- Fase sistolica  chiusura della valvola A-V  rapido aumento di pressione

intraventricolare senza variazioni rilevanti di volume;

- Apertura valvola aortica  eiezione del sangue  brusco decremento di volume

ventricolare  incremento di pressione intraventricolare e aumento di quella

aortica;

- Fase diastolica  chiusa valvola aortica  decremento pressione intraventricolre

e aortica  aumento del volume ventricolare determinato dal riempimento

dell’atrio e del ventricolo facilitato dalla contrazione dell’atrio (onda P).

L’ELETTROCARDIOGRAMMA (ECG):

Segnale bioelettrico generato ad ogni ciclo cardiaco così come viene rilevato dalla

superficie corporea. Possiede dei potenziali caratteristici (onde P, Q-R-S, T), ciascuno

dei quali corrisponde ad un preciso evento elettrico:

- Onda P: depolarizzazione atriale;

- Complesso Q-R-S: depolarizzazione ventricolare;

- Onda T: ripolarizzazione ventricolare;

RILEVAZIONE DELL’ECG:

esistono 3 possibili derivazioni bipolari standard  triangolo di Einthoven, a seconda di

quale elettrodo funge da terra:

- DI: differenza di potenziale tra braccio dx e braccio sx;

- DII: differenza di potenziale tra braccio destro e gamba sinistra. Fornisce

un’onda R più ampia e facilita la detezione di R per il calcolo della frequenza

cardiaca.

- DIII: differenza di potenziale tra braccio sinistro e gamba sinistra;

AMPLIFICAZIONE E FILTRAGGIO:

- Ampiezza: circa 1 mV all’apice dell’onda R;

- Guadagno di amplificazione: 1000

- Frequenza dominante del segnale: 8-10 Hz;

- Filtri: taglia alto 30-100 Hz ( per eliminare le attività muscolari) e Kt 30 msec

(per eliminazione respiro).

ANALISI E QUANTIFICAZIONE DEL SEGNALE CARDIACO:

- Frequenza cardiaca (FC):

n° di battiti cardiaci per unità di tempo (min), viene misurata in bpm. Può essere

calcolata contando il n° di onde R nel tracciato in un dato intervallo di tempo e

rapportando la misura ottenuta al min  FC= n° battiti cardiaci x 60/ T (sec).

Periodo cardiaco = intervallo interbattito (IBI)= intervallo R-R: tempo che

trascorre tra due successivi cicli cardiaci  FC= 1/ IBI x 60000.

La frequenza cardiaca è un indice utile per discriminare le diverse modalità di

risposta dell’individuo alle stimolazioni ambientali; riveste un ruolo modulatore

(facilitatore) dell’elaborazione cognitiva.

- Sistole elettromeccanica: intervallo di tempo che include tutti gli eventi elettrici

e meccanici associati alla fase sistolica del ciclo.

- Tempo di eiezione ventricolare sx (LVET): periodo di tempo compreso tra

l’apertura e la chiusura della valvola aortica.

- Periodo pre-eiettivo (PEP): differenza tra la sistole elettromeccanica e il tempo di

eiezione ventricolare sinistra. È l’indice che correla meglio con misure più

dirette della contrattilità miocardica:

< PEP > forza di contrazione ventricolare e influenza simpatica sul cuore.

o

- Volume sanguigno : riflette variazioni toniche della quantità globale di sangue

misurata alle estremità;

- Volume pulsatorio: misura fasica legata alle fluttuazioni che si producono nel

flusso sanguigno periferico battito per battito.

in generale:

- < volume  vasocostrizione periferica causata dal sistema nervoso simpatico;

- > volume  vasodilatazione causata dall’inibizione simpatica.

Tracciato cardiotacometrico: è il tracciato restituito dal cardiotacometro. Questo

strumento compie l’operazione di derivazione della FC dall’IBI automaticamente e in

tempo reale, pertanto produce un segale continuo costituito da una serie di scalini per

rappresentano, battito per battito, la FC del soggetto espressa in bpm. Il

cardiotacometro rappresenta l’intervallo di tempo tra le due precedenti onde R,

producendo un ritardo di un battito nella misurazione.

VARIABILI EMODINAMICHE:

- Pressione arteriosa:

E’ la forza applicata contro le pareti delle arterie ad ogni battito cardiaco. La

pressione è determinata dalla forza e dalla quantità di sangue pompato e dal

diametro e dalla flessibilità delle arterie. Definita come il prodotto tra la gittata

cardiaca (GC) e le resistenze periferiche totali (RPT) dei vasi: PA = GC x RPT.

Abbiamo:

PA sistolica (PAs) = misurata durante la fase di contrazione cardiaca

o ( sistole ), quando il sangue viene espulso dai ventricoli PA max (120);

PA media (PAm)= PAd + 1/3 (PAs-PAd);

o PA distolica (PAd) = misurata durante la fase di rilasciamento dei

o ventricoli ( diastole ), quando il cuore si riempie di sangue PA min (80);

- Flusso:

Gittata Sistolica (GS) o Stroke Volume (SV) = volume di sangue espulso

o dai ventricoli ad ogni ciclo (ml);

Gittata Cardiaca (GC) o Cardiac Output (CO) = volume di sangue

o pompato dal cuore al minuto (l/min)  GC = GS x FC;

- Resistenza;

- Contrattilità;

CARDIOGRAFIA A IMPEDENZA:

4 doppi sensori o elettrodi a banda posizionati sul collo e sul torace  Viene applicata

una corrente a bassissima intensità (4 mA) ed alta frequenza (100 KHz)  La corrente

trova il percorso a minor resistenza (l’aorta piena di sangue)  Si misura il voltaggio e

si calcola l’impedenza (v. legge di Ohm).

Ad ogni battito, vi sono variazioni di velocità e volume sanguigno nell’aorta  Vengono

misurate le corrispondenti variazioni di impedenza toracica  Da tali variazioni

vengono calcolati i parametri emodinamici.

Nel tracciato dZ/dt si identificano i seguenti punti:

- Punto B = apertura valvola aortica (inizio dell’eiezione ventricolare);

- Punto X = chiusura della valvola aortica (fine dell’eiezione ventricolare).

METODI DI MISURAZIONE:

- Diretti (invasivi): cateterizzazione;

- Indiretti (non invasivi):

Metodo auscultatorio (manuale o automatico): rileva i valori di PAs e Pad

o attraverso l’uso di uno sfigmomanometro, un manicotto a pressione viene

gonfiato attorno a un braccio all’altezza dell’arteria brachiale fino a

quando la sua pressione non supera quella dell’arteria, che si chiude e

rimane collassata. La pressione del manicottto viene gradualmente

ridotta finchè l’arteria non comincia a aprirsi e attraverso un


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mars24

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DESCRIZIONE APPUNTO

Riassunto per l'esame di Psicofisiologia dei processi cognitivi e emozionali, basato su appunti personali e studio autonomo del testo consigliato dal docente: "indici elettrofisiologici in psicofisiologia" Pennisi, Sarlo (2012) e dei capitoli 2,3,4,5 del testo consigliato " Psicofisiologia: Dalla genetica comportamentale alle attività cognitive" Stegagno. Integrazione degli argomenti affrontati nei testi con materiale didattico fornito durante il corso.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in neuroscienze e riabilitazione neuropsicologica
SSD:
Università: Padova - Unipd
A.A.: 2014-2015

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher mars24 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Psicofisiologia dei processi cognitivi e emozionali e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Padova - Unipd o del prof Sarlo Michela.

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