NEUROFISIOLOGIA E PATOLOGIA DEI

Il lobo Occipitale
Lamezia Terme, 25 novembre 2015
Maria Caterina Silveri
Università Cattolica- Milano
Superficie laterale: separata anteriormente dal lobo parietale attraverso la scissura
parietoccipitale, e dal lobo temporale. Presenta due solchi: la scissura occipitale
superiore e la scissura occipitale inferiore, che delimitano: la circonvoluzione superiore,
la media, la inferiore.
Superficie mesiale (o cuneo): scissura calcarina.: area visiva primaria (area 17; area
visiva secondaria (area 18) area visiva terziaria (area 19). Ricevono informazioni dalla
retina (soprattutto la17)
Superficie inferiore : …circonvoluzione paraippocampale e lobulo linguale
Coni=sensibili alla luce ed ai colori (decodificano tre colori:
blu, rosso e verde (presenti nella fovea)(regione centrale della
retina, punto di massima acuità visiva); trasmettono
individualmente al neurone
Bastoncelli= sensibili alla luce crepuscolare; decodificano solo
il bianco ed il nero (assenti nella fovea e presenti nelle regioni
periferiche della retina); convergono a migliaia su un neurone
Coni e bastoncelli convergono nella Papilla Ottica (punto
cieco) e attraverso le cellule bipolari e ganglionari convergono
a loro volta nel nervo ottico (punto di convergenza = papilla
ottica)
Rappresentazione del campo
visivo nella corteccia
Ogni meta’ del campo visivo e’
rappresentata nell’emisfero
controlaterale
I campi superiori sono
rappresentati nel labbro inferiore
della scissura calcarina
I campi inferiori sono rappresentati
in quello superiore
Circa la meta’ della massa del
tessuto nervoso della corteccia e’
devoluta alla rappresentazione
della fovea e delle regioni
immediatamente circostanti
(acuita’ visiva)
corteccia visiva primaria (corteccia striata;
include anche regioni peristriate ) area 17BA
genicolato
laterale
corteccia extrastriata
corteccia visiva
primaria (striata)
(area17BA)
collicolo
superiore
corteccia extrastriata
VIA STRIATA DELLA VISIONE ATTRAVERSO IL
CORPO GENICOLATO (RICONOSCIMENTO)
VIA NON-STRIATA DELLA VISIONE ATTRAVERSO IL
COLLICOLO SUPERIORE
Blind sight (per lesione nell’area visiva primaria): capacità
di eseguire compiti visivI senza cosapevolezza della visione
nella zona dello scotoma (visione primitiva). Solo la
percezione del movimento può mantenersi consapevole
Visione cieca
Poppel, Held e Frost. 1973
Due tipi di comportamento nella visione cieca
-capacità di localizzare luogo e tipo di movimento senza
consapevolezza
-capacità di dire che è avvenuta qualche cosa nel campo
visivo ma che non era qualche cosa “di visivo”
Le due vie della visione
coordinamento
movimento-oggetto
riconoscimento
dell’oggetto
DORSALE
“where”
VENTRALE
“what”
(VISION –FOR-ACTION)
dalla corteccia visiva alla
corteccia parietale posteriore
(VISION-FOR-PERCEPTION)
dalla corteccia visiva alla
corteccia temporale inferiore
Ungerlider and Mishkin (1982)
La differenza tra i due sistemi non è nel tipo di informazione
che alaborano ma nel diverso comportamento che evocano:
- la via dorsale controlla il comportamento verso gli oggetti
percepiti,
- la via ventrale rende la visione degli oggetti consapevole
coordinamento
movimento-oggetto
riconoscimento
dell’oggetto
DORSALE
“where”
VENTRALE
“what”
(VISION –FOR-ACTION)
dalla corteccia visiva alla
corteccia parietale posteriore
(VISION-FOR-PERCEPTION)
dalla corteccia visiva alla
corteccia temporale inferiore
Milner and Goodale (1995)
coordinamento
movimento-oggetto
riconoscimento
dell’oggetto
DORSALE
“where”
VENTRALE
“what”
(VISION –FOR-ACTION)
dalla corteccia visiva alla
corteccia parietale posteriore
Ungerlider and Mishkin (1982)
Milner and Goodale (1995)
CROSS-TALK
tra le due vie
(VISION-FOR-PERCEPTION)
dalla corteccia visiva alla
corteccia temporale inferiore
Il processing visivo: modelli
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
Fasi precoci del riconoscimento dell’oggetto
Marr, 1982
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
Agnosia
Difficoltà nell’identificazione di uno stimolo
presentato in una determinata modalità
(lo stimolo viene però riconosciuto se
presentato in un’altra modalità)
modalità visiva = agnosia visiva
Tipi di agnosia
(modello classico di Lissauer, 1890)
Agnosia appercettiva
Agnosia associativa
•
Incapacità di riconoscere e
denominare l’oggetto
•
Incapacità di copiare l’oggetto non •
riconosciuto
Mantenute capacità di ricopiare
l’oggetto
•
Evidenza di un disturbo percettivo
•
Non c’è un disturbo sensoriale
percettivo
•
(lesione parietale dx)
•
Perdita della conoscenze
enciclopediche e contestuali
(memoria semantica)
•
•
Incapacità di riconoscere e
denominare l’oggetto
Memoria
semantica
(lesione occipito temporale sinistra o
bilaterale)
Agnosia appercettiva
Benson & Greenberg, 1969
Agnosia associativa
Farah, Hammond, Levine, et al., 1988
Lesione parietale posteriore destra:
agnosia appercettiva
Lesione occipitotemporale bilaterale:
agnosia associativa
Valutazione
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
BORB-Birmingham Object Recognition Battery Riddoch & Humphreys, 1993
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
MS
LH
BORB-Birmingham Object Recognition Battery Riddoch & Humphreys, 1993
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
CORVIST Cortical Vision Screening Test,
James, Plant & Warrington, 2001
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
minimal feature match
foreshortened match
BORB-Birmingham Object Recognition Battery Riddoch & Humphreys, 1993
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
VOSP The Visual Object and Space Perception Warrington & James, 1991
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
object decision task
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
BORB-Birmingham Object Recognition Battery Riddoch & Humphreys, 1993
Item match
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
BORB-Birmingham Object Recognition Battery Riddoch & Humphreys, 1993
association match
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
BORB-Birmingham Object Recognition Battery Riddoch & Humphreys, 1993
pyramid and palm tree
Howard & Patterson, 1992
Camel and cactus test
Bozeat et al., 2000
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
MELA
BORB-Birmingham Object Recognition Battery Riddoch & Humphreys, 1993
VOSP The Visual Object and Space Perception Warrington & James, 1991
Warrington, 1985
agnosia per le forme
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
Figure incomplete di Gollin (1960)
Picture of object
Size
Length
Orientation
Location
Figure/groung
formation
Viewpoint-invariant
feature processing
Viewpoint-invariant
global processing
appercettiva
Stored knowledge of
shape
Stored knowledge of
function and betweenobject association
associativa
Name
Riddoch & Humphreys, 1993
Anomia
Agnosia
appercettiva associativa
Afasia ottica
afasia ottica
• Il paziente è in grado di dimostrare che ha capito il significato dell’oggetto
(ad esempio può eseguire correttamente compiti di matching tra figure
strutturalmente diverse ma di identico significato) ma non denomina
l’oggetto se presentato per via visiva
Disconnessione visuoverbale: afasia ottica – alessia pura
corpo calloso
Lobo occipitale sinistro
Lobo occipital destro
ALESSIA senza AGRAFIA (cecità pura per le parole)
-linguaggio intatto; disturbo della lettura ad alta voce
-scrittura conservata
-lesioni della corteccia occipitale SX e dello splenio;
-danno visivo (emianopsia controlaterale dx), mancato
trasferimento informazioni visive
spesso associata a agnosia per i colori o acromatopsia
Alessia pura
originariamente: sindrome di Dejerine, 1892
Disturbi “periferici” della lettura (non dipendenti da un deficit dello
«spelling»)
-Alessia
senza agrafia
-Lettura lettere-per-lettera
-Dislessia da neglect
Dislessia da neglect (dislessia periferica)
1) Dislessia egocentrica: torrefazione = fazione
(quando la parola è nell’emispazio sinistro ma non
nell’emispazio destro)
2) Dislessia stimolocentrica: torrefazione = fazione
(indipendentemente dalla collocazione spaziale della
parola)
3) Dislessia dipendente dall’orientamento canonico delle
lettere (quindi dislessia per la prima parte della parola)
indipendentemente dell’orientamento della parola
(verticale o speculare)
Forme particolari di
agnosia visiva
Simultanagnosia
Luria, 1959
Dorsale
Incapacità di analizzare più
di uno stimolo alla volta
(lesioni parieto occipitali
bilaterali)
Ventrale
Incapacità di correlare una
parte dello stimolo al resto
dello stimolo (lesioni
temporocipitali inferiori sin)
Fara, 1990
Agnosia integrativa
Incapacità di integrare una parte dello stimolo in una forma visiva coerente di alto livello
mantenendo tuttavia la capacità di percepire stimoli nel loro insieme (Riddoch &
Humphreys, 1987)
L’agnosia integrativa si collocherebbe lungo un continuum tra l’agnosia appercettiva ed
associativa
(il paziente copia anche se con difficoltà lo stimolo ma non è in grado di riconoscerlo)
lesioni temporo-occipitali bilaterali
Effetto Navon
(immagini criptate)
Atassia ottica
• Difficoltà a raggiungere con l’arto oggetti posti nel campo
visivo
• Ipotesi: disconnessione tra corteccia visiva associativa e
regioni parietali-frontali (lobulo parietale superiore) che
determina una incoordinazione visuomotoria
• Può riguardare un solo arto o entrambi; un solo emicampo o
entrambi, generalmente più severa nelle parti periferiche del
campo visivo
Sindrome di Balint (lesioni parieto occipitali bilaterali)
disordine dell’attenzione spaziale (visual disorientation Gordon Holmes' 1918-; o simultanagnosia -Wolpert in 1924)
paralisi psichica dello sguardo”: incapacità di shift
volontario dello sguardo dal punto di fissazione verso un altro
stimolo (aprassia dello sguardo)
atassia ottica difficoltà di raggiungere lo stimolo sotto
controllo visivo (disordine del “reaching”)
Incapacità di riconoscere
attraverso il canale visivo
volti noti, in assenza di altri
deficit percettivi, cognitivi e
di memoria
Il riconoscimento può avvenire attraverso la voce, il modo di camminare ecc…
Apperceptiva: incapacità di generare una entità percettiva-strutturale che
consenta di eseguire un match con una identità nota
Associativa: ricostruzione di una identità percettiva-strutturale adeguata ma
difficoltà ad associarla ad una identità nota
Wilbrand, 1982
Bodamer, 1947
L’elaborazione del volto è comune a quella di altri oggetti
complessi (Damasio, 1982)
o richiede un modulo specializzato (McNeil & Warrington
1993)?

Le prime fasi dell’analisi percettiva
sono comuni a tutti gli oggetti ma successivamente
le vie si differenziano ed il volto va incontro a:
Codifica strutturale
Unità di riconoscimento (volto familiare)
Nodi di identificazione (identificazione del volto)
Produzione nome
(Bruce e Young, 1986)
58
dove avviene il processamento del volto
Nella corteccia occipito temporale bilateralmente (regioni occipito temporali inferiori,
giro linguale e fusiforme)
Damasio, Damasio & Van Hoesen, 1982; Akahashi, Kawamura, Hirayama, Shiota & Isono, 1995
Nella regione occipito temporale destra (lesione monolaterale)
De Renzi, 1986; Landis, Regard & Bliestle, 1988; Rapcsak, Polster, Comer & Rubens, 1994;
Takahashi et al., 1995
De Renzi, Perani, Carlesimo, Silveri, Fazio, 1996
Matching Faces Task (Test di Benton)
Valutazione degli
aspetti percettivi
Valutazione degli
aspetti percettivi
Test di “familiarità”
Test di “riconoscimento di
identità”
Famoso si/no
Scrittore/pittore/scienziato/sportivo/attore/politico
Vivente si/no
Italiano si/no
Rizzo et al., 2002
Bizzozzero et al., 2005-2008
Agnosia topografica
(differente
dall’amnesia
topografica)
Test di valutazione: presentare fotografie di luoghi noti e
chiedere di identificarli
Disorientamento topografico
• Amnesia topografica: Deficit di memoria retrograda ed
anterograda per i percorsi (lesioni paraippocampali)
• Agnosia topografica (agnosia per i luoghi): difficoltà a
riconoscere gli edifici che costituiscono un determinato
luogo spesso associata a prosopoagnosia (lesioni occipitali
destre)
C
MELA g
p
AGNOSIA PER LE FACCE, OGGETTI ED AGNOSIA PER LETTERE E PAROLE COSTIRUIREBBE
UN CONTINUUM
PERCEZIONE PIÙ HOLISTICA GESTALTICA (FACCE), VS. PERCEZIONE LEGATA ALL’ANALISI DI
PIÙ PARTI (LETTERE E PAROLE)
GLI OGGETTI SI COLLOCHEREBBERO NELLA PARTE E INTERMEDIA IN RELAZIONE ALLE
SPECIFICHE CARATTERISTICHE STRUTTURALI
FARAH 1990
S
Acromatopsia
(Discromatopsie)
Lesione occipitali ventrali
(bilaterali)(giro linguale e fusiforme)
ma sono anche descritti casi di
emicromatopsia
generalmente associata a
PROSOPOAGNOSIA
Test di valutazione: tavole di Ishihara
Test di valutazione:
-Farnsworth-Munsell 100-hue test (ordinare tonalità di colore di diversa
intensità senza denominazione)
-Test di denominazione di colori
Agnosia per i colori
Test di valutazione: attribuire il colore giusto ad un oggetto o
ad un animale (deficit di memoria semantica)
Disturbi della percezione del movimento
Generalmente associati ad altri disturbi percettivi (anche
agnosia percettiva)
- lesioni delle aree 37 e 19 e sostanza bianca corrispondente
all’area V5
- La stimolazione di V5 (TMS) produce disturbi transitori della
percezione del movimento
Zihl, D von Cramon, Mai (1983) "Selective disturbance of movement vision
after bilateral brain damage". Brain 106, 313-340)
Disturbi nella percezione della profondità (da
lesioni occipitali ed occipito temporali)
sindrome rara; a volte associata alla sindrome di
Balint
Deficit percettivi/agnosici : serie di disturbi
nell’analisi visiva e nel riconoscimento visivo che
comprendono deficit propriamente agnosici e
deficit percettivi più vicini alla visione primaria,
oltre a deficit di alcune componenti
“semantiche” (ad esempio, il colore)
AGNOSIA NELLA DEMENZA SEMANTICA:
disturbo del riconoscimento dell’oggetto
(incluso il volto e le parole ) che si rileva in tutti
I canali sensoriali generato dal decadimento
della rappresentazione semantica nel magazzino
di memoria semantica
Agnosia in altri canali
sensoriali
Altre forme di agnosia: disturbi nella percezione e
riconoscimento di suoni verbali e non verbali (“agnosia
acustica”)
Suoni nonverbali
Voci
Linguaggio
-
+
+
Sordità verbale
pura
+
+
-
Fonagnosia
+
-
+
Sordità corticale
Agnosia uditiva
Test per
l’agnosia acustica,
Palmieri 1986
Altre forme di agnosia: astereoagnosia (agnosia “tattile”)
Incapacità di riconoscere gli oggetti attraverso il tatto
(importanza della regione calcarina extrastriata, del lobulo
parietale inferiore e del giro frontopolare)
Deibert et al., 1999
Rappresentazione del corpo
• Termine generico che indica una serie di funzioni percettive e
motorie
• SCHEMA CORPOREO
– In larga parte basato sulle afferenze propriocettive (quindi
in assenza di controllo visivo) che permettono
l’aggiornamento della posizione del corpo nello spazio in
larga parte attraverso automatismi
• IMMAGINE CORPOREA
•Conoscenza della forma del corpo e capacità di localizzare
stimoli sensitivi
• La cognizione del corpo deriva
dall’integrazione di informazioni
multisensoriali
– Es: se le informazioni sono in contrasto si produce
una alterazione della rappresentazione del corpo
(illusione di Pinocchio)
La rappresentazione del corpo è stabile
• arto fantasma: sensazione che la parte amputata sia ancora
presente dopo l’amputazione, indipendentemente dalla
riorganizzazione funzionale della corteccia sensoriale (e forse
dalle afferenze sensoriali)
• la stabilità della rappresentazione ha verosimilmente una base
genetica e non deriva esclusivamente dall’esperienza
sensoriale (fenomeno dell’arto fantasma anche in bambini con
ipoplasia degli arti) (teoria della neuromatrice)
Rappresentazione del corpo nelle regioni
parietali posteriori (soprattutto dell’emisfero
destro)
• Lesioni di queste regioni possono produrre
alterazioni varie della rappresentazione del
corpo
– Sensazione di arti soprannumerari
– Sensazione di presenza aliena (che può riguardare
l’intera persona)
Disturbi neuropsicologici “tipici” della
rappresentazione del corpo
• Autotopoagnosia: perdita della capacità di localizzare
parti del corpo (proprio ma anche altrui)
• Disorientamento “destra/sinistra”: incapacità di
distinguere lato destro da lato sinistro sul proprio
corpo, sul corpo altrui e sulla rappresentazione
grafica di un corpo umano
• Agnosia digitale: incapacità di denominare e
riconoscere le dita della mano
Sindrome di Gerstmann
(lesioni temporo-occipitali
prevalentemente sinistre)
•
•
•
•
Disorientamento destra/sinistra
Agnosia digitale
Acalculia
Agrafia
Patologie che coinvolgono le regioni
posteriori dell’encefalo
La via del “what” e la via del “where”
nella patologia neurodegenerativa
distribuzione del danno: neuroimaging
Voxel-based morphometry – MRI - MRS: AD vs. PCA
Whitwell et al.,2008
ACP e neglect
PCA-p1
neuroimaging
R
L
PCA-p2
CBD-p
PCA-p1
PCA-p2
PCA-p3
FTD-p
PCA-p3
Silveri MC, Ciccarelli N, Cappa A, in revisione
ACP: una patologia del sistema visivo?
• disturbi visuopercettivi/visuospaziali
– “HIGH LEVEL”
– “LOW LEVEL”
• disturbi visivi
– CENTRALI
– RETINA?
Demenza Semantica
Demenza semantica
Age
Education(yrs)
Manual preference
Disease duration(yrs)
Sex
Neuroimaging
CG
65
13
R
2
M
MRI-VBM
AM
60
13
R
2
M
MRI-VBM
EA
63
8
R
2
F
MRI-VBM
PB
65
18
R
3
M
MRI-VBM
MA
76
5
R
2
F
MRI-VBM
RC
83
5
R
3
F
MRI-VBM
DFP
79
18
R
2
M
MRI-VBM
ML
84
5
R
2
F
MRI-VBM
PE
69
5
R
3
F
PET
Demenza semantica
Minimal feature
view task
N=25
23.3 (2.0)
18.5-25
Foreshort.
view task
N=25
21.6 (2.6)
16.7-25
Drawing
from memory
N=6
Object decision
(Hard-A)
N=32
27 (2.2)
22-33
Object decision
(Hard-B)
N=32
25.4 (4.7)
14-31
Item match
N=30
30 (2.2)
24-32
CG
23
22
2
18
14
14
AM
23
20
2
20
15
30
EA
22
18
3
17
17
28
PB
24
24
2
16
16
32
MA
-
-
-
-
-
-
RC
20
15
1
19
18
29
DFP
22
24
4
23
21
31
LM
23
19
1
18
22
25
PE
21
18
0,5
16
18
25
pathological
Pre categorical and stored knowledge tasks(BORB – subsets)
CG
AM
EA
PB
Association match
(BORB)
N=30
27.5 (2.4)
21-30
Ranking pictures
(from the largest…)
N=10 series
(4 items each)
Normal subjects
9 (36-40)
Ranking words
(from the largest…)
N=10 series
(4 items each)
Normal subjects
8 (34-40)
31
1/10
(20/40)
7/10
(32/40)
1/10
(15/40)
2/10
(13/40)
18.34
.0000
6/10
(31/40)
3/10
(12/40)
18.15
.0000
8/10
(35/40)
3/10
(21/40)
11.67
.0006
26
20
17
MA
-
-
-
RC
22
1/10
(14/40)
8/10
(36/40)
4/10
(23/40)
6/10
(30/40)
1/10
(14/40)
6/10
(31/40)
2/10
(15/40)
2/10
(15/40)
DFP
LM
PE
pathological
significant
26
22
18
Verbal and Non-Verbal Semantics
Chi2
p
-
11.43
.0007
Left H
Right H
in definitiva……….
coordinamento
movimento-oggetto
riconoscimento
dell’oggetto
DORSALE
“where”
VENTRALE
“what”
(VISION –FOR-ACTION)
dalla corteccia visiva alla
corteccia parietale posteriore
Ungerlider and Mishkin (1982)
Milner and Goodale (1995)
CROSS-TALK
tra le due vie
(VISION-FOR-PERCEPTION)
dalla corteccia visiva alla
corteccia temporale inferiore