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plasticità neuronale in visione la capacità del sistema visivo di modificare le PROPRIE risposte
Plasticità neurale
e apprendimento percettivo
Dott.ssa Antonella Vecchies, Dott. Tiziano Testa, Prof.ssa Clara Casco*
Università degli studi di Padova, LIRIPAC (laboratori interdipartimentali di psicologia clinica e
applicata), centro dei disturbi visuo-attentivi Di.VA. (dpss.psy.unipd.it/liripac/laboratori.php)
* Dipartimento di Psicologia Generale. Università degli studi di Padova.
Responsabile centro Di.VA presso LIRIPAC
P
er plasticità celebrale si intendono le
modificazioni della risposta neuronale che
permettono al sistema nervoso di adattarsi
a mutate condizioni, come lesioni o ictus, o
all’acquisizione di nuove abilità. La plasticità neuronale
in visione è la capacità del sistema visivo di modificare
le proprie risposte in modo da adattarsi ai cambiamenti
degli input visivi. La dimostrazione che il sistema visivo è
plastico anche in età adulta, ha aperto nuovi sviluppi per la
riabilitazione visiva. Vi è ampia evidenza sperimentale che
un percorso riabilitativo produce, nella corteccia visiva
adulta, plasticità neuronale ed evidenti modificazioni
fisiologiche ad essa associate. La plasticità neuronale
ottenuta tramite allenamento ripetuto, permette di
migliorare le prestazioni visive anche in età adulta.
In visione, l’apprendimento percettivo, è la tecnica
riabilitativa in grado di modulare sia le proprietà di
risposta dei singoli neuroni che la capacità dei neuroni
visivi di connettersi in reti neuronali. Con il termine
‘apprendimento percettivo’ si vuole descrivere un processo
con il quale gli individui, attraverso lo svolgimento
ripetuto di compiti visivi mirati, vanno soggetti ad un
miglioramento a lungo termine nelle abilità allenate.
Il miglioramento è locale e mirato per la zona retinica
allenata, specifico per lo stimolo appreso e monoculare
(non si osserva trasferimento dell’apprendimento all’altro
occhio). Questi aspetti dell’apprendimento sono i requisiti
per inferire la plasticità neuronale.
L’apprendimento percettivo può migliorare la risposta
non solo a singoli elementi dell’immagine ma anche alle
loro interazioni spaziali, riflettendo in questo secondo
caso un fenomeno di plasticità specifico per le interazioni
tra i neuroni della rete alla base del compito allenato.
Questo tipo di plasticità consiste in un aumento delle
interazioni neuronali eccitatorie ed una riduzione delle
interazioni inibitorie ed è osservata in adulti con visione
normale e patologica. L’aumento della facilitazione e la
riduzione dell’inibizione che stimoli vicini esercitano sullo
stimolo target, indotti dall’apprendimento percettivo, si
traduce in una riduzione del rumore esterno, e quindi
in un aumento del rapporto segnale /rumore (SNR)
dell’attività neuronale. Il risultato ultimo di questo
fenomeno di plasticità è una riduzione della soglia al
contrasto per lo stimolo target. Durante l’ultima decade
è stato infatti dimostrato che la risposta di contrasto di
un singolo neurone visivo è modulata, tramite interazioni
laterali nella corteccia visiva umana agli stadi precoci di
analisi visiva, dai neuroni circostanti, se stimoli ottimali
cadono sul loro campo recettivo.
Polat ed altri hanno dimostrato che la sensibilità
al contrasto a bassi livelli può essere incrementata
attraverso il controllo dei parametri di stimolo.
La struttura di queste tipiche forme di stimolazioni
è una configurazione Gabor, isomorfica alla forma
del campo recettivo nella corteccia visiva dei neuroni
con risposta lineare, i cui parametri (orientamento,
frequenza spaziale, fase, contrasto), se appropriati,
attivano in modo ottimale i neuroni stessi. Gli stessi
studiosi hanno scoperto che la sensibilità al contrasto
può essere aumentata in soggetti umani adulti attraverso
una procedura chiamata mascheramento laterale, che
consiste nel chiedere ai soggetti di rilevare la presenza
di una Gabor di fissazione presentata affiancata da
Gabor collineari iso-orientate (Figura 1).
Quando i soggetti vengono sottoposti ripetutamente
a queste stimolazioni precise e specifiche, si ha un
significativo miglioramento della sensibilità al contrasto
e dell’acuità visiva in modo particolare nei soggetti
ambliopi, nelle miopie e presbiopie lievi.
PLASTICITÀ NELL’AMBLIOPIA
L’Ambliopia è una riduzione della funzione visiva non
attribuibile ad una alterazione della struttura oculare
o della via visiva. È causata da una anomala esperienza
visiva durante il periodo critico dello sviluppo visivo.
La terapia standard della ambliopia consiste nella
penalizzazione dell’occhio “sano” per mezzo di una
benda o dell’atropina in campo oftalmologico. Si
considera comunemente che dopo gli 8-9 anni non
sia più possibile un recupero della funzionalità visiva.
Nell’adulto un deficit visivo unilaterale è considerato
irrecuperabile perché la maturazione si considera
terminata.
Adulti ambliopi sottoposti per molte settimane a ripetute
sedute di apprendimento percettivo, opportunamente
seguiti nel trattamento, hanno ottenuto un sostanziale
miglioramento nell’acuità di vernier nell’occhio
ambliope. Questo miglioramento è associato ad un
aumento della facilitazione che i le Gabor a fianco
esercitano sulla Gabor centrale, un risultato indicativo
di una modulazione plastica delle interazioni laterali
a lungo raggio nella corteccia visiva. Questi studi
forniscono una possibilità al trattamento dell’ambliopia
basato sull’apprendimento percettivo.
PLASTICITÀ NELLA PRESBIOPIA
La presbiopia è quella condizione fisiologica
dell’apparato visivo in cui viene meno la capacità
accomodativa ed insorge negli emmetropi intorno ai
45 anni. La curva di sensibilità al contrasto mostra una
riduzione di sensibilità per le alte frequnze spaziali ed
uno spostamento del picco verso le basse frequenze
spaziali rispetto ai soggetti non presbiti. La riduzione del
contrasto nell’immagine causata dalla ridotta capacità
accomodativa potrebbe causare una risposta neurale
nella corteccia visiva primaria più debole e lenta, con
conseguente difficoltà nell’identificazione delle lettere
e difficoltà nell’abilità di lettura.
Migliorare la funzione visiva nei presbiti è di importanza
scientifica e pratica.
PLASTICITÀ NELLA MIOPIA
In soggetti con miopie lievi e con stabilità del difetto
rifrattivo negli ultimi 6 mesi, l’apprendimento percettivo
è in grado di incrementare l’acuità visiva e la sensibilità
al contrasto per le frequenze spaziali allenate.
PLASTICITÀ NELL’ AFFOLLAMENTO
Per molti bambini con disturbi di apprendimento,
la difficoltà nella lettura è causata da una rilevante
componente visiva. L’affollamento è un disturbo della
visione periferica che riduce drasticamente la capacità
di lettura. Utilizzare testi ingranditi o spaziature fra
le righe non risolve il problema.
Un training personalizzato mediante apprendimento
percettivo nella periferia della retina riduce l’inibizione
che le Gabor a fianco provocano sulla Gabor target. La
riduzione dell’inibizione in periferia è fondamentale
per ridurre l’affollamento e migliorare la velocità di
lettura.
PLASTICITÀ NELL’IPOVISIONE
In uno studio pilota, abbiamo per la prima volta in
letteratura evidenziato in soggetti ipovedenti con scotomi
centrali un miglioramento della visione periferica, in
modo specifico per il locus retinico preferenziale (prl)
e non prl. Questo risultato importante apre nuove
prospettive per riabilitazione dell’ipovisione i soggetti
con degenerazione maculare.
CONCLUSIONI
L’apprendimento percettivo ripristina le interazioni
laterali facilitatorie e riduce quelle inibitorie nella
corteccia visiva primaria, un fenomeno che prende
il nome di plasticità neuronale. La procedura di
apprendimento percettivo non può essere applicata
in maniera generica ed indifferenziata, ma lo stimolo
(frequenza spaziale), l’eccentricità e le relazioni spaziali
tra gli elementi della configurazione stimolo (distanze
tra target e Gabor fiancheggianti) devono essere
personalizzate ad ogni singolo paziente in base alla
valutazione oftalmologica ed optometrica del disturbo
presente, alla valutazione psicofisiologica e psicofisica
della risposta neurale e funzionale.
Le numerose potenzialità offerte dall’apprendimento
percettivo, se enucleate e validate tramite un approccio
interdisciplinare al disturbo visivo, aprono nuovi
orizzonti nel campo dell’optometria.
Fig. 1 Mascheramento laterale
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