Introduzione al corso - e-Lite
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ASPHI Fondazione Onlus La percezione sensoriale Tecnologie per la disabilità – A.A. 2010/2011 Sommario 1. 2. 3. 4. 5. 2 L’uomo elaboratore di informazione Il meccanismo della percezione L’udito La vista Gli altri sensi Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Premessa: classificazione ICF delle funzioni corporee 3 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Premessa: classificazione ICF delle funzioni corporee 4 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’uomo elaboratore di informazioni La percezione sensoriale La psicologia cognitiva “La psicologia cognitiva si occupa di tutti i processi per mezzo dei quali l’input sensoriale viene trasformato, ridotto, elaborato, immagazzinato, recuperato ed infine utilizzato.” L’uomo come elaboratore di informazione 6 linguaggio soluzione di problemi ragionamento decisione percezione attenzione memoria apprendimento Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’uomo elaboratore di informazione L’informazione viene processata dal cervello dell’uomo secondo una serie Attenzione di stadi ben definiti Stimoli Registri sensoriali Riconoscimento di pattern Decisione e selezione della risposta Esecuzione della risposta Memoria a breve termine Memoria Memoria a lungo termine 7 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’uomo elaboratore di informazione I problemi funzionali possono essere a qualunque livello Attenzione Stimoli Registri sensoriali Riconoscimento di pattern Decisione e selezione della risposta Esecuzione della risposta Memoria a breve termine Memoria a lungo termine 8 Memoria Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’uomo elaboratore di informazione L’elaborazione dell’informazione può avvenire in due modi Elaborazione guidata dai dati i dati in ingresso avviano gli stadi di elaborazione fino al riconoscimento Elaborazione guidata dai concetti la conoscenza di una probabile interpretazione ci aiuta a percepirla In generale: contributo di entrambi i tipi di elaborazione 9 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Elaborazione guidata dai dati e dai concetti http://www.mindmaptutor.com/ 10 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 FINISHED FILES ARE THE RESULTS OF YEARS OF SCIENTIFIC STUDY COMBINED WITH THE EXPERIENCE OF MANY YEARS. 11 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Il meccanismo della percezione La percezione sensoriale Sensazione e percezione Sensazione = impressione soggettiva, immediata e semplice che corrisponde a una determinata intensità dello stimolo fisico Percezione = l’organizzazione immediata, dinamica e significativa delle informazioni sensoriali, corrispondenti a una data configurazione di stimoli, delimitata nello spazio e nel tempo Informazione 13 Sensazione Percezione Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Limiti organici Percepiamo solo forme di energia per cui abbiamo recettori sensoriali Recettori: cellule specializzate degli organi di senso che traducono l’energia fisica in segnali elettrici che raggiungono il cervello http://www.medicalook.com/human_anatomy/organs/ Somatic_senses.html L’energia deve essere sufficientemente intensa per essere rilevata 14 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Esempio di ricettori Ricettori dell’epidermide Tatto Temperatura Dolore Pressione http://www.exploringnature.org/ 15 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Quando rileviamo gli stimoli? Psicofisica: studio della variazione delle sensazioni al variare degli stimoli fisici Anche la più semplice dimensione fisica è soggetta ad una complessa analisi da parte del sistema nervoso Metodo psicofisico Relazioni non costanti Stimoli con grandezze intorno alla soglia di percezione Decisioni elementari Presentazione ripetuta degli stimoli Misura della soglia di percezione: lo stimolo è rilevato nel 50% dei casi Misura della discriminazione: il più piccolo cambiamento di uno stimolo in grado di essere percepito 16 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Esempi di soglia di percezione Senso Quantità minima di stimolazione Vista La fiamma di una candela in una notte serena e senza luna, a 45 km di distanza Udito Il ticchettio di un orologio a 6 m di distanza in un ambiente quieto Olfatto Una goccia di profumo nel volume equivalente a sei grandi stanze Tatto L'ala di una mosca che cade sulla guancia dall'altezza di 1 cm Gusto Un cucchiaino di tè colmo di zucchero in circa 9 litri d’acqua La soglia di percezione in realtà varia in funzione del soggetto, attenzione, esercizio, stato emotivo, … 17 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Legge della potenza di Stevens Stanley Smith Stevens, 1956 Misura della soglia differenziale S = giudizio sensoriale del soggetto I = intensità dello stimolo k = costante che dipende dall’unità di misura scelta S = k • In S n varia a seconda dello stimolo I 18 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Legge della potenza di Stevens Esempio di esponenti Stimolo Luminosità 0,33 Intensità sonora 0,67 Lunghezza 19 Esponente Percezione “minore” 1 Calore 1,6 Scossa elettrica 3,5 Percezione “maggiore” Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 La percezione L’energia dello stimolo (input) è trasformata in un impulso nervoso Apparati sensoriali: trasduttori Organi separati per i vari “sensi” Sistema nervoso centrale: elaboratore, integratore Organo “unico” http://brainwaves.corante.com/ 20 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Alcuni dati di fatto Gli stimoli sono ricchi di informazione I sensi hanno molto in comune ed interagiscono fra loro Particolare sensibilità ai cambiamenti Il sistema sensoriale di regola è molto efficiente ma può essere “ingannato” Cambiamento = potenziale pericolo… La conoscenza preacquisita e le aspettative influenzano la percezione Illusioni: strumento utile e divertente per rivelare le caratteristiche della percezione 21 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Le illusioni Aiutano a “capire” come funziona la percezione Griglia di Hermann http://it.wikipedia.org/ 22 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 http://www.mcescher.altervista.org/ Le illusioni Ambiguità di intepretazione Discordanza fra dati e concetti David Marr: “percepire è costruire un significato” M.C. Escher, “Cascata” 23 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Il “cammino” della percezione Corteccia associativa Corteccia secondaria Corteccia primaria Centri sensoriali del Sistema Nervoso Centrale Nuclei intermedi (talamo) Vie sensoriali afferenti http://saluteolistica.blogspot.com/ Recettori sensoriali 24 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 I recettori Esterocettori Raccolgono stimoli provenienti dall’ambiente esterno Sono localizzati sulla superficie dell’organismo Tradizionalmente classificati in recettori per la vista, l’udito, il tatto, l’olfatto, il gusto Enterocettori 25 Raccolgono stimoli provenienti dall’ambiente interno Sono localizzati in profondità Viscerocettori: raccolgono stimoli dai visceri per coordinare la vita vegetativa e quindi i processi omeostatici Recettori dell’equilibrio: raccolgono informazioni sulla posizione e sui movimenti di tutto il corpo Propiocettori: raccolgono informazioni sulle posizioni relative e i movimenti dei vari muscoli Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Esterocettori Convertono uno stimolo fisico o chimico in un potenziale d’azione che trasmetterà le caratteristiche qualitative e quantitative dello stimolo stesso al Sistema Nervoso Centrale Sono “selettivi”: dedicati ad una specifica forma di energia detta anche modalità sensoriale Sono “altamente sensibili” perché possono amplificare gli stimoli che ricevono Potenziale di riposo del recettore: le sue variazioni possono dare l’avvio alla trasmissione del segnale nervoso che generalmente si comporta come un fenomeno “tutto o nulla” Il tipo di sensazione dipende dalla via nervosa seguita 26 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Classificazione dei recettori In base alla forma di energia per la quale sono selettivamente sensibili 27 Chemocettori (energia chimica) Meccanocettori (energia meccanica) Termocettori (energia termica) Fotocettori (energia luminosa) Elettrocettori (energia elettrica) Recettori acustici (onde sonore) Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Tipi di cellule Neuroni modificati Semplici Complessi Cellule specializzate 28 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 La trasmissione dello stimolo Se lo stimolo continua il recettore cessa di reagire al segnale “Adattamento” I recettori del dolore o quelli legati alle funzioni dell’equilibrio non si adattano o si adattano molto lentamente 29 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Organizzazione periferica Un singolo neurone afferente con tutte le sue terminazioni recettoriali è un’unità sensoriale L’area del corpo che, se stimolata, genera attività in un’unità sensoriale o in un altro neurone della via afferente è detto il campo recettivo di quel neurone L’ampiezza del campo recettivo varia inversamente alla densità dei recettori Un’alta densità recettoriale dà origine a piccoli campi recettivi, che generano una maggiore acuità o abilità discriminativa dell’input La sovrapposizione di campi recettivi permette interazioni tra inputs sensoriali e raffina la discriminazione sensoriale 30 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Organizzazione centrale Vie sensoriali specifiche (afferenti primarie) trasmettono informazione da un unico tipo di recettore sensoriale a specifiche aree primarie riceventi della corteccia cerebrale circa un unico tipo di stimolo. Vie non-specifiche convogliano informazione da più di un tipo di unità sensoriali alla formazione reticolare bulbopontina e al talamo L’arrangiamento delle vie sensoriali dà origine a convergenza o divergenza dell’input sensoriale Ciò influenza la qualità della sensazione a livello conscio o subconscio all’interno del Sistema Nervoso Centrale Le vie sensoriali La via olfattiva proietta dal naso direttamente alla corteccia La via dell’equilibrio proietta al cervelletto con una diramazione alla corteccia attraverso il talamo Tutte le altre vie passano attraverso il talamo prima di proiettare alle loro aree corticali specifiche Copyright © 2007 Pearson Education, Inc. 32 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Le vie sensoriali 33 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’organizzazione funzionale del cervello Le strutture cerebrali possiedono un’organizzazione funzionale http://www.colorado.edu/ 34 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Le tecniche di brain imaging Le tecniche di brain imaging rilevano le funzioni cerebrali in vivo, permettondo di osservare cosa accade nel cervello quando siamo impegnati in qualche azione, o sottoposti a stimoli percettivi La PET(Positron Emission Tomography), la SPECT (Single Photon Emission computed Tomography) e la risonanza magnetica funzionale sono tra le tecniche più usate Queste tecniche misurano principalmente lafflusso di sangue nelle varie regioni cerebrali Le aree attive del cervello usano maggiore energia e quindi richiedono un più elevato rifornimento di ossigeno e glucosio 35 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 PET (Positron Emission Tomography) 36 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 I due emisferi del cervello http://www.fisiokinesiterapia.biz/ Gli emisferi cerebrali destro e sinistro sono quasi identici e posti in maniera speculare l’uno rispetto all’altro Gli emisferi si scambiano informazioni tramite un fascio di fibre che li collega, chiamato corpo calloso L’emisfero sinistro controlla i movimenti e la sensibilità della parte destra del corpo e viceversa: le fibre nervose provenienti dai due emisferi cerebrali si incrociano a livello del midollo allungato Esiste una specializzazione emisferica 37 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’udito La percezione sensoriale Lo stimolo uditivo Il suono è prodotto dalle vibrazioni di un mezzo elastico (aria, legno, …) Le onde sonore possono essere descritte in termini di frequenza ed ampiezza La maggior parte dei suoni è il risultato della sovrapposizione di un numero infinito di onde con frequenza e ampiezza variabili 39 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 La frequenza Un suono puro è costituito da un’onda sinusoidale di frequenza costante Si misura in hertz (Hz), dove 1 Hz caratterizza un “evento” che occorre una volta in un secondo http://www.cattolica.info/ 40 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’ampiezza Definisce la variazione massima della pressione dell’aria http://www.cattolica.info/ Si misura in Pascal (N/m2) Più spesso si fa riferimento all’ampiezza di un suono in rapporto alla soglia uditiva dell’orecchio (20 p) Tale rapporto si esprime in decibel (dB) 41 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Livelli audio (decibel) Scala logaritmica Soglia di udibilità: 0 dB Soglia del dolore: 120 dB http://apritisangia.splinder.com/ 42 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 La sensibilità dell’orecchio L’orecchio umano è sensibile a frequenze comprese fra 20 e 20000Hz La massima sensibilità è per frequenze comprese fra 2000 e 5000 Hz In realtà la facoltà dell’orecchio umano di distinguere i diversi suoni dipende 43 Dalla frequenza Dall’ampiezza Dall’età (la sensibilità alle alte frequenze diminuisce con gli anni) Dai suoni uditi precedentemente (fenomeni di mascheramento, bande critiche) Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 La soglia di udibilità http://www.tangible-technology.com/ parlato 44 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Le variabili psicofisiche Tonalità Sensazione sonora Attributo del suono che permette di collocarlo all’interno della scala musicale (da basso ad alto) In prima approssimazione è proporzionale al logaritmo della frequenza Attributo del suono che permette di collocarlo all’interno di una scala da debole a intenso Cresce con l’intensità del suono, ma è influenzata anche dal contenuto spettrale Timbro 45 Attributo del suono che permette di distinguere due suoni che hanno lo stesso tono e sensazione sonora Permette di identificare gli strumenti musicali Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’orecchio http://www.associazioneairs.it/ http://www.audika.it/ 46 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’orecchio L’orecchio esterno raccoglie le onde sonore e funzionando come un imbuto le convoglia in uno stretto tubo, il condotto uditivo esterno, che va all’interno dell’orecchio Alla fine del condotto uditivo esterno c’è la membrana del timpano Il timpano è una membrana sottile che vibra quando viene colpita dalle onde sonore Il timpano è collegato ad una serie di tre ossicini, martello, incudine e staffa, che si trovano all’interno dell’orecchio medio La catena ossiculare trasmette le vibrazioni sonore in un piccolo organo all’orecchio interno detto coclea (o chiocciola), una struttura di circa 0.5cm per 1 cm che ha la forma del guscio della chiocciola L’orecchio interno contiene una soluzione salina che trasmette i cambiamenti di pressione all’interno della coclea Dentro la coclea si trovano le cellule ciliate che traducono le vibrazioni sonore in impulsi nervosi e li trasmettono al nervo acustico Il nervo acustico (ottavo nervo cranico) porta il messaggio sonoro fino al cervello, dove il suono viene interpretato 47 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 La coclea Composta essenzialmente da una spirale ossea collegata ad un canale cocleare Compie 2 giri e 3/4 attorno al proprio asse che prende il nome di modiolo Il canale cocleare è diviso longitudinalmente da due membrane, la membrana basilare e la membrana vestibolare (o di Raissner) http://www.audioprotesisti.org/ 48 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 La membrana basilare Ha dimensioni crescenti e rigidezza decrescente (dalla finestra ovale all’apice) Reagisce alla pressione esercitata dall’onda sonora creando un’onda progressiva che si sposta dalla finestra ovale all’apice Lo spostamento massimo dipende dalla frequenza del suono Alte frequenze: massimo vicino alla finestra ovale Basse frequenze: massimo vicino all’apice http://www.cs.indiana.edu/ 49 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’organo del Corti Sulla membrana basilare è posto l’Organo del Corti, il vero organo neuro-sensoriale uditivo, responsabile della trasduzione dell'impulso cinetico in elettro-chimico 50 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’organo del Corti Costituito da cellule di sostegno e da cellule sensitive acustiche che rappresentano i recettori uditivi, le cellule ciliate 51 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Le cellule ciliate Sono dotate di ciglia Si divisono in cellule ciliate esterne, circa 20.000, e cellule ciliate interne, circa 3-4.000) Sopra l’organo del Corti è posta la membrana tettoria che sovrasta i peli delle cellule acustiche Quando la base del condotto cocleare vibra (membrana basilare) determina un avvicinamento dei peli alla membrana tettoria che causa l’attivazione delle cellule acustiche Lo stato di eccitazione viene trasmesso ai centri acustici del cervello tramite le fibre nervose del nervo acustico cocleare Le cellule ciliate interne, seppure in numero minore rispetto a quelle esterne, sono le vere cellule uditive: sono loro che, liberando un particolare neurotrasmettitore, il glutammato, attivano le fibre nervose afferenti che trasportano l’informazione sensoriale dall’organo del Corti verso il cervello 52 Tecnologie per la disabilità http://www.unmc.edu/ A.A. 2010/2011 La percezione dello spazio uditivo Localizzazione di una sorgente sonora Il meccanismo fondamentale si basa sul fatto di avere due orecchie Tramite l’ascolto binaurale il sistema percettivo è in grado di confrontare le caratteristiche fisiche del suono che perviene alle due orecchie e di ricavare, da tale confronto, informazioni sulla posizione della sorgente che l'ha generato I segnali che arrivano alle due orecchie presentano delle differenze http://www.audiosonica.com/ 53 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Ascolto binaurale Differenza di tempo (fase) Differenza di ampiezza La distanza dalla sorgente sonora delle due orecchie è diversa, e ciò si traduce in una differenza nel tempo di arrivo di ciascun segnale Naturalmente ciò implica una differenza di fase in quanto ritardo in tempo e differenza di fase sono intrinsecamente correlate Le ampiezze dei due segnali sono diverse sia perché l’ampiezza diminuisce all’aumentare della distanza sia perché il segnale che deve raggiungere l’orecchio più lontano deve aggirare l’ostacolo della testa e nel fare ciò perde energia Inoltre le frequenze più alte non riescono a superare l’ostacolo quindi i due segnali differiranno anche per il contenuto in frequenza Questo è il motivo per cui risulta difficile individuare la direzione di provenienza delle basse frequenze: queste sono in grado di oltrepassare gli ostacoli senza una perdita di energia rilevante e dunque i suoni che arrivano alle due orecchie sono pressoché identici Differenza nel contenuto armonico 54 Una delle due onde deve “girare attorno” alla testa per raggiungere l’orecchio più lontano Ciò comporta una leggera perdita sulle alte frequenze a causa della diffrazione Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Disturbi della funzione uditiva Sordità: perdita totale delle capacità uditive Ipoacusia o compromissione dell’udito: perdita parziale, con livelli che vanno da leggera a moderata, grave, profonda Se il disturbo interessa un solo orecchio si definisce unilaterale. Due grandi categorie dal punto di vista clinico-audiometrico, in base alla localizzazione del problema: Ipoacusia di trasmissione: è causata da malformazioni, traumi ma soprattutto processi infiammatori a carico dell’apparato di trasmissione dei suoni nell’orecchio esterno e medio L’esempio più classico è l’infezione dell’orecchio medio nell’infanzia (otite), che generalmente non provoca deficit gravi dell’udito (non oltre i 50-55 dB) Ipoacusia neurosensoriale: dovuta a problemi dell’orecchio interno o del nervo acustico, che riducono la percezione di alcune frequenze e fanno sì che i suoni appaiano distorti 55 Tra le cause più frequenti ci sono l’esposizione a rumori e l’invecchiamento Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Impianto cocleare Dispositivo che consente di sentire ad adulti e bambini affetti da sordità profonde Fornisce degli impulsi elettrici direttamente alle fibre del nervo acustico bypassando le cellule dell’orecchio interno (cellule ciliate) danneggiate Gli impulsi una volta raggiunto il cervello vengono interpretati come suoni Non è un apparecchio acustico, che semplicemente amplifica i suoni Può essere applicato in quei soggetti che presentano un’ipoacusia neurosensoriale grave o profonda bilaterale, con scarso o nessun beneficio dall’utilizzo di una protesi acustica e con forti motivazioni ed aspettative 56 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Impianto cocleare È costituito da una parte interna costituita dal ricevitore/ stimolatore con il filo porta elettrodi (array) … http://www.infosordita.it/ 57 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Impianto cocleare … ed una parte esterna costituita dall’elaboratore del linguaggio e l’headset (microfono, antenna, cavo di collegamento) http://www.infosordita.it/ 58 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Per curiosità Effetti e illusioni acustiche 59 http://fisicaondemusica.unimore.it/Effetti_e_illusioni_acustiche. html Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 La vista La percezione sensoriale Lo stimolo visivo La luce fa parte dello spettro elettromagnetico L'occhio umano è sensibile a lunghezze d’onda comprese fra 400 nm (violetto) e 700 nm (rosso) 400nm 700nm I colori che noi vediamo non sono un’unica onda, ma una combinazione di onde e quindi di differenti colori Stimolo fisico: descritto da lunghezza d’onda, purezza e ampiezza Percezione: descritta da angolo cromatico, saturazione e luminosità 61 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Il colore Il colore di un oggetto è determinato dal tipo e dalla quantità di luce che assorbe http://teachers.wlps.net http://www.valdosta.edu/ 62 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Definizioni percettive Tinta o angolo cromatico Corrisponde al nome che comunemente viene usato per definire una certa sensazione di colore, come rosso, giallo, verde, ... Legata alla lunghezza d’onda dominante http://gimp.linux.it/ 63 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Definizioni percettive Saturazione 64 Esprime la percentuale di bianco diluita nel colore puro I colori puri sono saturi al 100% , mentre per i grigi il valore di saturazione è nullo Legata al rapporto fra l’energia relativa alla frequenza dominante e l’energia totale Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Definizioni percettive Brillantezza Luminosità Corrisponde all’energia luminosa associata ad un oggetto emittente Corrisponde all’energia luminosa associata agli oggetti riflettenti Legate all’intensità (relazione ~logaritmica) 65 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 La visione Trasduttore: occhio Recettori: sulla retina Trasmissione neurale: nervo ottico Incrocio nel chiasma ottico http://scienceblogs.com/ Corteccia visiva (lobo occipitale) 66 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’occhio Palpebra: protezione dell’occhio Sclera (bianca): strato di connettivo fibroso Cornea (trasparente) Pupilla: foro d’entrata Regolazione dell’apertura (muscoli radiali e circolari) Iride: diaframma pigmentato 67 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’occhio Cristallino: lente biconvessa che fa convergere i raggi luminosi sulla retina Sospeso da legamenti sospensori Fovea: piccola porzione della retina, in cui è massima l'acuità visiva 68 ha un diametro inferiore al mezzo millimetro, corrispondente ad un angolo visivo di un solo grado Tecnologie per la disabilità http://retina.umh.es/ A.A. 2010/2011 La retina È la più interna delle tre tuniche che costituiscono la parete del bulbo oculare È una membrana sottile, delicata, e trasparente, leggermente rosea perché vascolarizzata È deputata alla ricezione degli stimoli luminosi e alla loro trasformazione in segnali nervosi che, quindi, vengono trasmessi fino alle strutture cerebrali Contiene i fotocettori, sensibili alla luce I fotocettori (o fotorecettori) Coni e bastoncelli contengono pigmenti sensibili alla luce che, per effetto delle radiazioni luminose, subiscono trasformazioni biochimiche I coni permettono la visione dei colori (3 tipi di pigmenti) in condizioni di buona illuminazione Sono circa 7 milioni, concentrati nella fovea I bastoncelli permettono la visione in bianco e nero in condizioni di scarsa illuminazione Sono circa 125 milioni, distribuiti sulla retina (nessuno nella fovea) Hanno 1 solo tipo di fotocettore (rodopsina) http://www.iapb.it/ 70 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Distribuzione spaziale dei fotocettori http://www.uxmatters.com/ In corrispondenza del nervo ottico c’è un’area priva di fotocettori “Punto cieco” 71 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Sensibilità alla luce In condizioni di scarsa illuminazione http://www.phys.ufl.edu/ 72 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 I coni Contengono tre proteine fotorecettrici diverse (opsine con alcuni aminoacidi di differenza) una sensibile soprattutto al rosso, una al verde e una al blu http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ Ogni cellula a cono esprime un solo tipo di recettore opsina, capace di assorbire la luce in una regione dello spettro L’uomo distingue colori e sfumature integrando i segnali che provengono dai tre tipi di coni 73 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Sintesi additiva dei colori Mescolanza di luci colorate Punto di partenza: nero, cioè assenza di luce Colori primari: rosso, verde, blu La mescolanza di due colori primari produce un colore secondario Colori secondari: giallo, magenta e ciano Usata nei monitor RGB http://www.ilcorto.it/ Es: monitor LCD http://www.mirai.eu/ 74 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Colori complementari I colori complementari sono mutuamente esclusivi Quando la miscela di due radiazioni dà luce bianca, i colori sono complementari verde & magenta rosso & ciano blu & giallo http://www.hintsandthings.co.uk/ 75 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Effetti consecutivi 76 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Griglia di Hermann Fenomeno dell’inibizione laterale 77 L’intensità di un punto percepita dall’occhio non è semplicemente quella percepita da un singolo neurone, ma è il risultato dell’interazione di un gruppo di recettori che costituiscono il campo recettivo Il centro del campo recettivo ha valore eccitatorio sul segnale nervoso prodotto, mentre i recettori circostanti hanno attività inibitoria Poiché nella griglia di Hermann il punto di incrocio tra due linee è circondato da un’intensità luminosa totale maggiore, rispetto agli altri punti delle linee, ciò comporta un maggiore effetto inibitorio dovuto ai recettori periferici e l’area appare più scura http://it.wikipedia.org/ Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Disturbi nella percezione dei colori Tricromatismo = visione normale Dicromatismo = mancanza di uno dei 3 tipi di ricettore Monocromatismo = impossibilità della visione a colori Il termine comunemente usato, “daltonismo”, prende origine da John Dalton, un fisico e chimico inglese che nel 1798 descrisse un’anomalia congenita della visione dei colori di cui era affetto lui stesso. Possono essere congeniti o acquisiti Alcuni difetti congeniti (visione rosso-verde) sono piuttosto comuni Legati ad un gene recessivo Nei Caucasici, circa l’8% della popolazione maschile e lo 0,5% di quella femminile, mentre il 15% della popolazione femminile è portatrice sana (eterozigote) Molto meno frequente negli altri gruppi di popolazione (3-4%) Disturbi nella percezione dei colori Raggruppati in quattro grandi classi Acromatopsia (o monocromatismo dei bastonceli): difetto generalizzato in tutti i coni, indipendentemente dal tipo Cecità ai colori completa o parziale, acuità visiva ridotta, fotofobia, nistagmo (movimenti oscillatori, ritmici e involontari dei globi oculari) Può essere congenita (genetica, trasmessa come carattere autosomico dominante), degenerativa (distrofia dei coni) o cerebrale Monocromatismo dei coni blu: i coni si sviluppano normalmente, ma la retina non è in grado di produrre né il pigmento verde né quello rosso, per cui solo i coni sensibili al blu funzionano normalmente Aspetti clinici simili all’acromatopsia ma meno severi Difetto (molto raro) trasmesso con ereditarietà recessiva associata al cromosoma X Disturbi nella percezione dei colori Tritanopia: rara anomalia associata a mutazioni del gene delle opsine dei coni blu Difetti nella discriminazione dei colori a bassa frequenza (blugiallo), acuità visiva normale Congenita (genetica, trasmessa come carattere autosomico dominante) Difetti legati alla visione del rosso-verde I più comuni Difetti trasmessi con ereditarietà recessiva associata al cromosoma X Suddivisi in quattro classi basate sulla severità e sul tipo di fotorecettore coinvolto (gene delle opsine dei coni verdi o dei coni rossi) Disturbi dei recettori rosso-verde Difetti severi: presenza di due tipi di fotoricettori, visione dicromatica Protanopia: solo coni blu e verdi, nessun cono rosso funzionante (~1% della popolazione caucasica maschile) Deuteranopia: solo coni blu e rossi, nessun cono verde funzionante (~1% della popolazione caucasica maschile) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ 81 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Disturbi dei recettori rosso-verde Difetti più leggeri: presenza dei tre tipi di fotoricettori, visione tricromatica anomala 82 Protanomalia: coni blu e verdi normali, più coni simil-verde anomali (~1% della popolazione caucasica maschile), diminuita sensibilità al rosso Deuteranomalia: coni blu e rossi normali, più coni simil-rosso anomali (~5% della popolazione caucasica maschile), diminuita sensibilità al verde Tecnologie per la disabilità http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ A.A. 2010/2011 Riepilogo Classe Coni Visione normale B G Protanopia B G Protanomalia B G Deuteranopia B Deuteranomalia B Tritanopia Monocromatismo dei coni blu Frequenza R 1% G 1% R 1% R R 5% G R ~1 su 103 B Acromatopsia 83 ~1 su 105 ~1 su 3x104 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Test di Ishihara http://www.colour-blindness.com/ 84 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Impianto retinico o retina artificiale Ha lo scopo di “sostituire” i fotoricettori della retina danneggiata, così da ripristinare un’adeguata sensazione luminosa. Schematicamente consta di una griglia di micro-elettrodi (fotorecettori artificiali) che vengono attivati dalla stimolazione luminosa e danno così via all’attivazione del segnale luminoso che percorre la via ottica fisiologica fino alla corteccia visiva http://www.visioeng.it/ 85 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 http://www.visioeng.it/ Impianto retinico o retina artificiale Fattore indispensabile per procedere con l’impianto: retina danneggiata ma nervo ottico sano (es: retinite pigmentosa) Stima: http://www.visioeng.it/ 86 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 La corteccia visiva Il termine corteccia visiva si riferisce principalmente alla corteccia visiva primaria (nota anche come corteccia striata o V1) possiede una mappa molto ben definita dell'informazione spaziale nella visione: “ingrandimento corticale” L'area V1 invia informazioni a molte aree visive secondarie a cui sono stati attribuiti svariati nomi ( V2,V3,V4,V5...) http://www.iapb.it/ 87 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Cecità Percezione ottico-visiva ridottissima o nulla (cecità parziale o totale 88 Congenita Derivata da gravi affezioni dell’apparato visivo: cataratta (rende opaco il cristallino), degenerazione maculare legata all’età (colpisce la zona centrale della retina), glaucoma (provoca un danno cronico e progressivo del nervo ottico e dello strato delle fibre nervose retiniche), … In seguito a traumi: distacco della retina Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Gli altri sensi La percezione sensoriale Il tatto Su ogni centimetro quadrato di pelle si trovano mediamente circa 130 recettori tattili http://www.benessere.com/ 90 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Il tatto Cellule di Merkel o sensori proporzionali (sensori P), Corpuscoli di Meissner o sensori differenziali (sensori D) Non reagiscono a una pressione persistente, ma solo a variazioni di pressione: rispondono in modo particolarmente intenso alle variazioni di pressione sulla cute, ma reagiscono poco se questa rimane costante Corpuscoli di Ruffini o sensori proporzionali - differenziali (sensori PD) Registrano semplicemente la pressione esercitata sulla cute Reagiscono maggiormente agli stimoli veloci che a quelli lenti, ma non si adattano mai completamente: misurano la tensione del derma e sono ancora più sensibili alle variazioni di tensione Corpuscoli di Vater-Pacini o sensori di accelerazione (sensori PC) 91 Rispondono solo a stimoli tattili che variano rapidamente, ad esempio le vibrazioni Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Disturbi della sensibilità tattile Possono essere associati a tutte le condizioni patologiche che comportino lesioni delle vie o dei centri nervosi relativi, o possono comparire anche in malattie generali dell’organismo Possono essere più o meno estesi Ipoestesia: riduzione della sensibilità Anestesia: scomparsa della sensibilità Iperestesia: aumento abnorme della sensibilità Parestesia: alterazioni qualitative della sensibilità Le lesioni della corteccia cerebrale parietale comportano disturbi negli aspetti più complessi della sensibilità tattile, con perdita della capacità di riconoscere la forma e la natura degli oggetti mediante la palpazione ad occhi chiusi (astereognosia o agnosia tattile) 92 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Il gusto I chemorecettori del gusto, le gemme gustative, sono distribuite nel cavo orale (palato, arcate palatine, faringe e laringe), con una maggiore concentrazione sulla superficie dorsale della lingua Le gemme gustative, riunite in gruppi da 1 a 5, formano le papille gustative Ciascuna gemma è costituita da 40-50 cellule con la capacità di trasmettere il segnale chimico percepito in impulso nervoso, che fibre nervose ad esse connesse trasporteranno fino al cervello 93 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Il gusto Quattro tipi di papille gustative: fungiformi, foliate, circumvallate e filiformi (che però non contengono recettori gustativi) http://library.thinkquest.org/ 94 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Il gusto Il gusto dipende dalla percezione sinergica di cinque gusti fondamentali: amaro, aspro, dolce, salato e umami (sapore di glutammato) Un tempo si credeva che le papille gustative che si trovano nelle diverse zone fossero differenti le une dalle altre “Mappe”: una semplificazione eccessiva http://classe2c.pbworks.com/ Recenti studi di elettrofisiologia dimostrano invece che tutti i recettori gustativi sono più o meno strutturalmente simili e che ogni recettore è in grado di venir stimolato da sapori diversi 95 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Il gusto Ciascuna gemma gustativa pur essendo in grado di rispondere a tutti i sapori fondamentali possiede una sua “preferenza” che la rende in grado di essere stimolata anche da bassissime concentrazioni del suo sapore preferito Le gemme per il dolce sono particolarmente concentrate sulla punta della lingua, per l’amaro alla base, per l’acido sui bordi, mentre la sensibilità per il salato sarebbe distribuita uniformemente su tutta la superficie della lingua Esempi di soglia di percezione M = mole, quantità di sostanza che contiene un numero di Avogadro di particelle (6,022 1023 ) 96 Gusto Sostanza Soglia Salato Cloruro di sodio 0,01 M Acido Acido cloridrico 0,0009 M Dolce Saccarosio 0,01 M Amaro Chinino 0,000008 M Umami Glutammato 0,0007 M Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Disturbi del gusto Ageusia: perdita completa della sensibilità al gusto Può essere parziale (insensibilità al dolce, salato, …) o totale Disgeusia: alterazione del senso del gusto Ipergeusia: sensibilità in eccesso Ipogeusia: sensibilità in difetto Molteplici cause, congenite o acquisite 97 Assenza totale o parziale dei recettori gustativi Processi tossinfettivi sia locali che generali e malattie neuro-endocrine Affezioni del sistema nervoso, ad esempio lesione del nervo trigemino e glossofaringeo, paralisi facciale Traumi cranici, neoplasie, dermopatie Tabagismo, carenze vitaminiche, effetti collaterali di alcuni farmaci Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’olfatto La mucosa olfattiva è situata nel tetto delle cavità nasali Gli assoni delle cellule sensoriali primarie della mucosa olfattiva penetrano nella lamina cribrosa tramite fori e prendono contatto con i grossi neuroni del bulbo olfattivo Molte centinaia di cellule sensoriali prendono contatto con una sola cellula nervosa Un odore viene riconosciuto solo quando tutte le cellule sensoriali contigue scaricano contemporaneamente 98 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’olfatto 99 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’olfatto Tutti i tentativi di classificare le qualità olfattive sono finora falliti In passato si pensava che ogni odore potesse essere descritto con appena sette caratteristiche distintive (canfora, muschio, fiori, menta, etereo, pungente, putrido) Attualmente si sa che esistono almeno 50 differenti “odori primari”, ma il nostro linguaggio non ci permette di descrivere correttamente le sensazioni provate È certo che la capacità olfattiva dell’uomo è assolutamente insignificante in rapporto a quella degli animali, i quali sono in grado di distinguere migliaia di odori 100 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 L’olfatto “Ruota”degli odori Usata nella degustazione del vino http://blog.aivia.it/ 101 Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Disturbi dell’olfatto Modificazioni qualitative Modificazioni quantitative Parosmia: percezione di un odore che non esiste nell’ambiente (allucinazione olfattiva) oppure percezione erronea di un odore reale Iperosmia: aumentata percezione degli odori Iposmia: diminuita percezione degli odori Anosmia: perdita totale della percezione degli odori Possono dipendere da 102 Cause meccaniche (rinite allergica, rinite vasomotoria, polipi etmoidali, tumori nasali e rinofaringei che impediscono all'aria inspirata di raggiungere e stimolare l'area olfattiva) Cause traumatiche (fratture dell'etmoide, traumi occipitali o frontali con strappamento per contraccolpo dei nervi olfattivi) Cause infettive (tifo, riniti, sinusiti, influenza) Atrofia della mucosa olfattiva (rinopatia atrofica ozenatosa) Disendocrinie (acromegalia, ipotiroidismo) Processi morbosi del sistema nervoso centrale (processi neoplastici o degenerativi) Tecnologie per la disabilità A.A. 2010/2011 Licenza d’uso Queste diapositive sono distribuite con licenza Creative Commons “Attribuzione - Non commerciale - Condividi allo stesso modo 2.5 Italia (CC BY-NC-SA 2.5)” Sei libero: Alle seguenti condizioni: di riprodurre, distribuire, comunicare al pubblico, esporre in pubblico, rappresentare, eseguire e recitare quest'opera di modificare quest'opera Attribuzione — Devi attribuire la paternità dell'opera agli autori originali e in modo tale da non suggerire che essi avallino te o il modo in cui tu usi l'opera. 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