Fonte: Laboratori di Jonas T. Kaplan e Sarah I. Gimbel—University of Southern California

Un principio dell'organizzazione del cervello è la mappatura topografica delle informazioni. Soprattutto nelle cortecce sensoriali e motorie, le regioni adiacenti del cervello tendono a rappresentare le informazioni provenienti da parti adiacenti del corpo, risultando in mappe del corpo espresse sulla superficie del cervello. Le mappe sensoriali e motorie primarie nel cervello circondano un solco prominente noto come solco centrale. La corteccia anteriore al solco centrale è nota come giro precentrale e contiene la corteccia motoria primaria, mentre la corteccia posteriore al solco centrale è nota come giro postcentrale e contiene la corteccia sensoriale primaria (Figura 1).

Figura 1: Mappe sensoriali e motorie attorno al solco centrale. La corteccia motoria primaria, che contiene una mappa motoria degli effettori del corpo, è anteriore al solco centrale, nel giro precentrale del lobo frontale. La corteccia somesthetic (sensoriale) primaria, che riceve informazioni sul tatto, sul dolore e sulla temperatura dalle parti esterne del corpo, si trova posteriormente al solco centrale, nel giro postcentrale del lobo parietale.

In questo esperimento, il neuroimaging funzionale viene utilizzato per dimostrare la mappa motoria nel giro precentrale. Questa mappa è spesso chiamata omuncolo motorio, che è latino per "piccolo uomo", perché è come se ci fosse una piccola versione di se stessi rappresentata in questa parte del cervello di una persona. Una proprietà interessante di questa mappa è che più spazio corticale è dedicato alle parti del corpo che richiedono un controllo più fine, come le mani e la bocca, il che si traduce in una rappresentazione sproporzionata di quelle appendici nella corteccia. Inoltre, a causa dell'anatomia del sistema motorio, i neuroni che controllano il lato destro del corpo si trovano nella corteccia motoria primaria sinistra e viceversa. Pertanto, quando a un partecipante all'esperimento viene chiesto di muovere la mano destra o il piede, è prevista una maggiore attivazione sul giro precentrale sinistro.

In questo esperimento, ai partecipanti viene chiesto di muovere alternativamente le mani e i piedi, sui lati sinistro e destro, mentre la loro attività cerebrale viene misurata con fMRI. Poiché il segnale fMRI si basa su cambiamenti nell'ossigenazione del sangue, che sono lenti rispetto ai movimenti che i partecipanti fanno, i periodi di movimento sono separati da periodi di quiete per garantire che le varie condizioni possano essere distinte l'una dall'altra e dalla linea di base a riposo. Per ottenere un tempismo preciso dei movimenti, i partecipanti vengono istruiti su quando iniziare e terminare ogni movimento con un segnale visivo. I metodi in questo video sono simili a quelli utilizzati da diversi studi fMRI che hanno dimostrato la somatotopia nella corteccia motoria primaria. ^1,2

1. Recluta 20 partecipanti.

1. Confermare che i partecipanti non hanno una storia di disturbi neurologici o psicologici.
2. Confermare che i partecipanti siano tutti destrimani utilizzando il questionario di maneggevolezza.
3. Per garantire che i partecipanti possano vedere correttamente i segnali visivi, assicurarsi che abbiano una visione normale o corretta a quella normale.
4. Assicurati che i partecipanti non abbiano metallo nel loro corpo. Questo è un importante requisito di sicurezza a c

In questo esperimento, i ricercatori hanno misurato l'attività cerebrale con la fMRI, mentre i partecipanti muovevano le mani o i piedi. L'analisi statistica dei cambiamenti nel flusso sanguigno è rappresentata da diversi colori sulla superficie del cervello dell'atlante standard. I colori identificano i voxel, il cui corso temporale corrispondeva meglio al corso temporale previsto per una condizione specifica.

I risultati mos..

Questi risultati dimostrano l'organizzazione somatotopica o mappata dal corpo della corteccia motoria primaria umana. Questa mappatura ha implicazioni su come il danno al cervello influisce sul movimento. Ad esempio, il danno al giro precentrale sinistro porta a difficoltà nel muovere il lato destro del corpo e le parti specifiche della corteccia motoria primaria interessate possono portare a problemi nel controllo di parti specifiche del corpo. Tuttavia, è anche importante notare che la corteccia motoria primaria è s...

1. Lotze, M., et al. fMRI evaluation of somatotopic representation in human primary motor cortex. Neuroimage 11, 473-481 (2000).
2. Rao, S.M., et al. Somatotopic mapping of the human primary motor cortex with functional magnetic resonance imaging. Neurology 45, 919-924 (1995).
3. Velliste, M., Perel, S., Spalding, M.C., Whitford, A.S. & Schwartz, A.B. Cortical control of a prosthetic arm for self-feeding. Nature 453, 1098-1101 (2008).