Studio dei meccanismi neuronali coinvolti nell’analisi visiva del movimento nel neonato

Perché l’analisi del movimento è essenziale

L’analisi del movimento è uno degli aspetti fondamentali ed essenziali della percezione visiva. La possibilità di percepire il movimento fornisce una delle più ricche fonti di informazione, sia per quanto riguarda l’ambiente e le caratteristiche in esso contenute, sia per i movimenti dell’osservatore che si sposta all’interno dell’ambiente stesso. Questo sistema è in grado non solo di valutare la traiettoria e la velocità degli oggetti presenti nell’ambiente, ma anche di fornire all’osservatore la possibilità di valutare i segnali di moto utili alla deambulazione e di ricostruire una rappresentazione visiva di un mondo tridimensionale a partire da due immagini retiniche bidimensionali.

Il flusso ottico e le sue componenti

Il flusso ottico (optic flow), prodotto sulla retina durante la locomozione, fornisce molteplici informazioni circa la direzione del movimento dell’osservatore e la struttura tridimensionale dell’ambiente. Il flusso ottico può essere decomposto matematicamente in quattro movimenti di base: una componente circolare, una componente di espansione, una componente di traslazione e una deformazione. Questa scomposizione consente di studiare separatamente il modo in cui il sistema visivo reagisce a tipi diversi di moto.

Cosa si sapeva e cosa mancava

Esistono molti studi condotti su soggetti adulti per quanto riguarda la percezione di questo tipo di movimento, basati su tecniche psicofisiche, su potenziali evocati e su risonanza magnetica funzionale. Si sa però ancora molto poco dei meccanismi responsabili della percezione del flusso nei neonati e nei bambini di pochi mesi. È proprio questa lacuna che la ricerca qui descritta ha cercato di colmare, spostando l’attenzione dagli adulti alle primissime settimane di vita.

La ricerca: metodo e obiettivi

Attraverso l’uso della tecnica dei Potenziali Evocati Visivi (VEP), gli autori si sono proposti di analizzare la risposta corticale di quattro bambini a stimoli in espansione, rotazione e traslazione. Le misurazioni sono state effettuate a partire dalle 4-5 settimane di età e ripetute, per quanto possibile, a età maggiori. La maturazione della risposta dei bambini ai potenziali evocati, che si verifica con l’aumento dell’età, può infatti fornire indicazioni importanti circa lo sviluppo di specifici circuiti corticali.

Il ruolo del complesso MT

In particolare, scopo dello studio è stato analizzare i circuiti del complesso MT, l’area corticale coinvolta nell’analisi del flusso ottico. Seguire l’attività di quest’area nelle prime settimane di vita permette di capire quando e in che ordine i diversi tipi di movimento iniziano a essere elaborati dal cervello del neonato.

I risultati

Da un’analisi longitudinale delle risposte dei soggetti risulta che è già presente una risposta specifica per il flusso ottico a partire dalle cinque settimane. Il risultato è significativo, perché è presente in tutti i bambini testati. Gli autori hanno inoltre riscontrato differenze nella percezione dei diversi tipi di flusso: la prima risposta a essere rilevata è quella per l’espansione, mentre la risposta alla rotazione compare più tardi e quella alla traslazione a età ancora maggiori.

Tempi di sviluppo dei circuiti

Si può quindi supporre che intorno alle 5-6 settimane cominci a essere presente una specializzazione dei circuiti corticali deputati alla percezione del flusso ottico di espansione, mentre quelli deputati all’analisi della rotazione abbiano uno sviluppo più lento: per ottenere risposte significative a questo stimolo occorre infatti attendere oltre le dieci settimane di età. Questo diverso sviluppo dei due tipi di flusso è in accordo con l’ipotesi che esistano due meccanismi distinti per questa analisi, uno per l’espansione e uno per la rotazione (Morrone, Burr e Di Pietro, 1999).

Domande frequenti

Che cos’è il flusso ottico?

È il pattern di movimento prodotto sulla retina durante la locomozione. Fornisce informazioni sulla direzione del movimento dell’osservatore e sulla struttura tridimensionale dell’ambiente e può essere scomposto in quattro componenti di base: circolare, di espansione, di traslazione e deformazione.

Che cosa sono i Potenziali Evocati Visivi (VEP)?

Sono risposte elettriche della corteccia visiva registrate in seguito alla presentazione di stimoli visivi. Nello studio sono stati usati per misurare in modo non invasivo la risposta corticale dei neonati a stimoli in espansione, rotazione e traslazione, e per seguirne la maturazione nel tempo.

A che età i neonati iniziano a percepire il flusso ottico?

Una risposta specifica al flusso ottico è già presente a partire dalle cinque settimane di età, ed è stata riscontrata in tutti i bambini testati. La risposta all’espansione compare per prima, quella alla rotazione più tardi e quella alla traslazione a età ancora maggiori.

Perché espansione e rotazione si sviluppano in tempi diversi?

Perché i circuiti corticali deputati all’espansione si specializzano prima, intorno alle 5-6 settimane, mentre quelli per la rotazione maturano più lentamente, oltre le dieci settimane. Questo sostiene l’ipotesi di due meccanismi distinti per l’analisi dei due tipi di flusso.