INTRODUZIONE ALLA
PERCEZIONE APTICA UMANA
Presentazione di Elena Pasquinelli
nell’ambito delle ricerche per una tesi di dottorato dal titolo
LE ILLUSIONI DELLA PERCEZIONE APTICA.
ASPETTI EPISTEMOLOGICI E APPLICAZIONI
Oggetto
A partire dallo studio del sistema aptico
umano
apertura di alcune prospettive
epistemologiche sulla percezione
che si collocano all’interno del dibattito
sulla cognizione situata e incarnata
Strategie
• Analisi di dati empirici, in particolare in
relazione a studi diretti alle illusioni della
percezione aptica:
– Illusione della dimensione–peso
– Alcune illusioni propriocettive, esterocettive,
expropriocettive legate al tatto dinamico
– Alcune illusioni multimodali e intermodali
Riassunto e risultati
a) Illusione dimensione-peso
(swi):
• effetti del movimento
sulla percezione
• ruolo della cognizione
nella percezione
Percezione aptica è
attiva e intelligente
b) Illusioni della proprio,
estero e expropriocezione:
• ruolo dei recettori muscolari
nella propriocezione
• ruolo dei recettori della
percezione della posizione e
movimento del corpo nella
estero e expropriocezione
Percezione aptica è
incarnata
c) Illusioni plurimodali e
intermodali (percezione visiva e
aptica):
• Esistenza interazione tra
modalità
• No dominanza assoluta
• Dominanza determinata
da compiti funzionali
Integrazione tra
percezione aptica e
altre modalità
sensoriali sulla base di
scopi, contesti e
funzioni
Movimento, cognizione, corpo e altre
modalità sensoriali
entrano nel conto dei risultati percettivi
aptici
Necessità di una riconcettualizzazione delle
modalità sensoriali
Obiettivi polemici
• Interpretazione modulare rigida della
percezione
• Classificazioni dei 5 sensi
Definizioni della percezione aptica
Revesz (1950): la percezione aptica incorpora insieme informazioni
cutanee e informazioni cinestetiche
Gibson (1966): “The sensibility of the individual to the world
adjacent to his body by the use of his body will here be called the
haptic system. The word haptic comes from a Greek term meaning
"able to lay hold of." It operates when a man or an animal feels
things with his body or its extremities. It is not just the sense of
skin pressure. It is not even the sense of pressure plus the sense of
kinesthesis. […] The haptic system, then, is an apparatus by which
the individual gets information about both the environment and
his body. He feels an object relative to his body and the body
relative to an object.”
Turvey (1996): “The perception of object properties by
wielding is a prominent example of dynamic touch.”
Turvey (1993): “What sets kinesthetic touch apart from other
forms of touch is the prominent contribution of muscular
effort and its sensory consequences. As a grasped object is
wielded, the receptors that interpenetrate muscular and
tendinous tissues are mechanically stimulated. These
mechanoreceptors, as they are called, respond to the stretching,
twisting, and bending of muscles and tendons. Their collective
response to the changing flux of mechanical energy is the
primary (although not the exclusive) neural basis of dynamic
touch.”
Srinivasan, Basdogan (1999): «Haptics is concerned with
information acquisition and object manipulation through
touch. Haptics is used as an umbrella term covering all aspects of
manual exploration and manipulation by humans and
machines, as well as interactions between the two, performed
in real, virtual or teleoperated environments. Haptic interfaces
allow users to touch, feel and manipulate objects simulated by
virtual environments (Ves) and teleoperator systems ».
La percezione aptica
è
un apparato che estrae informazioni
sul sistema costituito dalla mano (naturale o
“artificiale”) e dall’oggetto (reale o “virtuale”)
in virtù dell’azione insieme esplorativa e
percettiva degli organi di movimento
Interesse delle ricerche sul sistema
aptico
• Ricerche sul sistema aptico aprono una
prospettiva epistemica su:
– Relazione percezione-movimento-cognizione
– Relazione percezione oggetti-corpo proprio
– Relazione tra modalità sensoriali
• Ricerche su sistema aptico umano permettono di
individuare applicazioni utili rispetto all’aptica
umana e a quella “artificiale” (interazione uomomacchina)
Definizioni delle illusioni
Illusioni = errori
commessi dai sistemi
percettivi nel misurare i
fatti esterni
Gregory: Le illusioni percettive
sono il risultato di un
funzionamento inadeguato a livello
dei recettori (strumenti dello
scienziato) o delle strategie
cognitive (ipotesi dello scienziato),
poiché la percezione funziona come
un’ipotesi scientifica (modello
costruttivista o “cognitivo” della
percezione)
“Illusioni” = fenomeni
percettivi in continuità
con la percezione
“normale”
Turvey: Le illusioni dipendono dagli
stessi principi della percezione
"normale". Il fatto di essere
considerate "errori" non dipende da
un disaccordo tra attività percettiva
e realtà esterna, ma da un disaccordo
tra quello che il soggetto misura con
la sua percezione e quello che lo
sperimentatore
misura
della
percezione del soggetto.
Valore pratico e epistemico delle
illusioni
• Le illusioni si prestano allo studio attraverso test:
–
–
–
–
sono fenomeni individuabili e circoscrivibili
sono fenomeni sistematici
sono fenomeni riproducibili (con variazioni parametri)
sono fenomeni quantitativi (forza dell’illusione, misura dei
parametri fatti variare)
• Le illusioni mettono in evidenza i meccanismi della percezione:
– quali stimoli sono significativi
– quali interazioni influiscono sulla percezione
Illusioni del sistema somatosensoriale
Illusioni del Tatto dinamico:
• Illusioni aptiche della propriocezione, esterocezione e expropriocezione
Illusioni del Tatto passivo:
epicritico:
• Illusioni cinestetiche e propriocettive (vibrazione, pressione dei
meccanocettori dei muscoli, tendini, articolazioni)
• Illusioni esterocettive senza tatto dinamico (vibrazione, pressione dei
meccanocettori della pelle)
protopatico:
• Illusioni termiche
• Illusioni dolorifiche
Illusioni multimodali:
• Intersensoriali, intrasensoriali, plurimodali, sostituzione sensoriale
I GRUPPO DI
ILLUSIONI :
ILLUSIONI DEL
PESO
effetti del
movimento della
mano e del
braccio e ruolo
della cognizione
nella percezione
aptica del peso
Illusioni della percezione del peso
Size-weight illusion (swi)
• Charpentier (1891): effetto del volume sulla percezione
del peso:
per due sfere di eguale massa ma diametro diverso, sollevate nel palmo della
mano, la più grande è percepita come più leggera.
Le spiegazioni della swi si sono concentrate
sull'influenza del movimento sulla percezione del peso
• Due versioni del ruolo del movimento nell’illusione del
peso:
– Spiegazioni “centrali” e “cognitive”: programmazione centrale del
movimento rispetto all'oggetto
– Spiegazioni “periferiche” o “puramente sensoriali”: modello del tensore
inerziale
Modelli “centrali” o “cognitivi”
• Conoscenze ed esperienze passate del soggetto:
– Il soggetto sa, in base alla propria esperienza precedente, che un
oggetto grande pesa tipicamente di più di un oggetto piccolo
• Comando motorio centrale:
– Il programma di movimento impiega un comando motorio più
grande per sollevare l’oggetto più grande
• Contrasto:
– La velocità inattesa del sollevamento o comunque l'eccesso di
forza impiegato si traduce nella percezione di una minore
pesantezza rispetto ad oggetti più piccoli ma di massa identica
• L'illusione deriva dal confronto
tra l’informazione sensoriale
periferica successiva al
movimento e dalla
programmazione centrale del
movimento
• L’illusione deriva
dall’esperienza precedente con
l’oggetto, le cui informazioni
vengono integrate con quelle
attuali sul peso
Il confronto può
prendere varie forme:
– Scariche corollarie 
confronto centrale
– Preparazione dei
muscoli per l’azione 
confronto periferico
Senza confronto c’è:
– Integrazione
dell’informazione
Obiezioni alle spiegazioni “dall’alto”
– Ruolo della cognizione: problema delle impermeabilità
dell’illusione del peso alla conoscenza (Flournoy, 1894)
– Ruolo delle esperienze passate: l'illusione si presenta solo
se le rappresentazioni visive dell’oggetto sono acquisite
contemporaneamente al suo sollevamento (percezione
aptica) (Masin e Crestoni,1988)
– Confronto sensorio-motorio: la forza dell’illusione rimane
costante nel corso di una serie di sollevamenti, quindi
anche al migliorare delle predizioni motorie (della
programmazione) e dell'aspettativa cognitiva: l’illusione
non varia in caso di presenza o assenza di errori sensoriomotori (Flanagan, Bletzner, 2000)
Modello del tensore inerziale (Iij)
• Percezione aptica è dinamica: sempre accompagnata da
movimenti, come il sollevare o il manipolare
•
Una teoria adeguata della percezione del peso deve tenere conto del
ruolo del movimento
• Rifiuto di interventi cognitivi o “dall'alto”:
•
L’esperienza passata o i comandi motori non contano per la percezione
in corso
• Descrizione puramente meccanica del sistema aptico in
movimento e delle sue conseguenze sull’ambiente
percettivo:
•
Necessità di riconcettualizzare il ruolo dell’attività muscolare
Biomeccanica dei movimenti degli arti
• La meccanica del movimento dell’oggetto è di tipo
rotazionale:
Oggetto soppesato, manipolato, ecc. è sottoposto a movimenti
rotazionali degli arti centrati sulle articolazioni
L’oggetto oppone una resistenza all’accelerazione rotazionale,
quantificata da un ipernumero: Tensore dell’inerzia
L’inerzia rotazionale è funzione della massa e della distribuzione di
questa massa rispetto al punto di rotazione
Peso e distribuzione della massa
• Swi indica che nella percezione del peso sono rilevanti la
massa e la dimensione:
Dresslar (1894): l’illusione persiste per oggetti costanti in dimensione e
massa, ma che variano per compattezza
E’ possibile riconcettualizzare la “compattezza” come distribuzione
della massa
Swi è funzione della maniera in cui la massa è distribuita, e
quindi è in rapporto con l’inerzia rotazionale
Effetti della variazione di Iij sulla percezione del peso
(Amazeen, Turvey, 1996)
Ipotesi: gli effetti complessi della massa e del volume sulla
percezione del peso (swi) seguono semplicemente dalle invarianti
della dinamica rotazionale, non da inferenze
Esperimenti:
• Variazioni dell’inerzia rotazionale di oggetti tenuti in mano, a massa e volume
costanti vengono ottenute mediante variazioni nella distribuzione della massa
• Variazioni dell’inerzia rotazionale che “imitano” variazioni di volume a massa
costante (con massa e volume costante)
• Variazioni dell’inerzia rotazionale che “imitano” variazioni di massa a volume
costante (con massa e volume costante)
• Occlusione degli oggetti alla vista
• Risultati:
– Il peso percepito dipende solo dall’inerzia rotazionale, e la swi è puramente
aptica
Considerazioni sul modello del tensore inerziale
• Il movimento entra nei risultati della percezione aptica
del peso
– Modello in cui l’analisi dell’input dipende dai risultati
dell’output
• L’influenza dei risultati del movimento sui risultati della
percezione non dipende dall’intervento di processi
cognitivi, ma dalla biomeccanica del movimento del
sistema aptico e dalle sue conseguenze sul sistema
mano-oggetto
– Circuito diretto percezione-movimento
– Spiegazione non cognitiva del ruolo degli effetti del
movimento sulla percezione
Obiezioni al modello del tensore inerziale
•
Illusione della palla da golf
– Ellis, Lederman, 1988: effetto dell’esperienza passata sulla
percezione del peso:
per due palline da golf di uguale peso, ma aspetto diverso (palla
da gioco, palla da allenamento), solo i golfisti sperimentano
l’illusione che la palla da gioco sia più leggera
Alcuni tipi di conoscenza influenzano i risultati dei
processi percettivi e generano illusioni aptiche, anche se
la swi sembra essere impermeabile ad altri tipi di
cognizione
La percezione aptica è
ATTIVA
La percezione aptica non è ricezione
passiva di stimoli:
il movimento esplorativo entra nel
conto dei risultati percettivi
- con le sue caratteristiche biomeccaniche
- con le sue capacità anticipatorie
La percezione aptica è
INTELLIGENTE
L’input aptico è costituito dalle
conseguenze dell’atto motorio
esplorativo:
- la percezione delle caratteristiche dell’oggetto è
mediata dall’atto motorio, ma non da inferenze
cognitive slegate dal movimento
- l’input percettivo non è un dato bruto che attende
elaborazioni cognitive
II GRUPPO DI
ILLUSIONI :
ILLUSIONI
INDOTTE DA
VARIAZIONI DI
Iij
Ruolo della
percezione del
corpo in
movimento in
tutti i tipi di
percezione
aptica
Illusioni esterocettive,
expropriocettive, propriocettive
prodotte da manipolazioni
dell’inerzia rotazionale del sistema
Turvey e coll.: esterocezione, propriocezione,
expropriocezione sono in relazione con i movimenti
rotazionali degli arti e quindi con l’inerzia rotazionale
La manipolazione di specifiche caratteristiche dell’inerzia
rotazionale del sistema provoca illusioni aptiche
Illusioni esterocettive
(manipolazione di Iij)
La manipolazione degli autovalori del tensore inerziale
influenza la percezione dell’estensione di un oggetto e
provoca “illusioni” analoghe alla swi
• Esperimenti: ai soggetti è richiesto di indicare la fine di un bastone che tengono
in mano per l’estremo opposto, senza poterlo vedere
– Viene variata la distribuzione della massa del bastone, aggiungendo dei pesi in punti
diversi della sua lunghezza, per un punto di rotazione fisso
– Viene variato il punto di rotazione, facendo impugnare il bastone in punti diversi,
per una distribuzione fissa della massa (il momento dell’inerzia diminuisce quando
il centro di rotazione si avvicina al centro di massa)
• Risultati: Dipendenza lineare della lunghezza percepita dalla lunghezza attuale e
dalla distribuzione della massa (momento dell’inerzia) dell’oggetto
– Lunghezza percepita cambia al variare dei momenti principali dell’inerzia del
sistema mano-oggetto. Aumenta quanto più la massa aggiunta è distale e quando
l’asse di rotazione è lontano dal centro del bastone
Azioni di Iij sulla percezione dell’estensione
• Lunghezza percepita
– effetti illusori del diametro sulla lunghezza percepita
• aumenta all'aumentare del maggiore dei momenti principali
• diminuisce all'aumentare del minore (effetti illusori del diametro sulla
lunghezza percepita)
• Larghezza percepita
• aumenta col minore degli autovalori
• diminuisce con l'aumentare del maggiore
• Forma percepita
– L’ellissoide dell’inerzia (la rappresentazione geometrica del tensore dell’inerzia)
può somigliare alla forma dell’oggetto
• correlazione con l’indice inerziale dell’oggetto (quoziente del più
grande e del più piccolo dei momenti principali dell’inerzia)
Illusioni expropriocettive
(manipolazione di Iij)
La percezione della posizione mano rispetto al bastone
che tiene dipende dalla distanza tra centro di massa CM
dell’asta e centro di rotazione CR (polso) che induce
variazioni in Iij :
Esperimenti: la distribuzione della massa di un bastone impugnato al centro è
modificata aggiungendo una massa ad un estremo dell’asta
–
questo provoca uno spostamento del CM rispetto al CR: il CM “sale” quando il
peso è aggiunto nella parte di asta sopra la mano; in corrispondenza, Iij varia rispetto
alla condizione senza masse aggiunte o con masse aggiunte simmetricamente
Risultati: la percezione della posizione della mano rispetto all’oggetto mostra
una dipendenza da Iij (in particolare da uno dei prodotti dell’inerzia, quello
proporzionale alla distanza tra CM e CR):
– I soggetti valutano la posizione della presa più in basso rispetto a quella attuale,
quando la massa è aggiunta sopra la mano, rispetto alla condizione simmetrica
Illusioni propriocettive
(manipolazione di Iij)
La manipolazione degli autovettori del braccio
influenza la percezione dell’orientamento dell’arto nello
spazio
• Esperimenti: manipolazioni degli autovettori del tensore inerziale del braccio
ottenute modificando la distribuzione della massa di un oggetto tenuto in
mano, grazie all’aggiunta di masse in posizione asimmetrica
• Risultati: Rispetto alla condizione in cui i pesi sono posti in maniera
simmetrica, i soggetti puntano più a sinistra quando la massa è aggiunta a
destra, e più a destra quando la massa è aggiunta a sinistra (“illusione di
posizione”)
Considerazioni sul modello Iij
• Il modello del tensore inerziale fornisce un modello
unico per la percezione aptica
– La resistenza alla rotazione costituisce lo stimolo
significativo per la percezione attraverso il tatto dinamico,
sia che esso riguardi le proprietà dell’oggetto tenuto in
mano, che del braccio che si muove o tiene l’oggetto:
• Le grandezze degli oggetti (estensione, peso) sono in relazione con i
momenti del tensore dell’inerzia
• L’orientamento degli oggetti e degli arti è in relazione con gli autovettori
del tensore dell’inerzia dell’oggetto o dell’arto
• La lunghezza parziale di un oggetto rispetto alla mano che lo tiene =
posizione della presa è in relazione con prodotti e momenti dell’inerzia
insieme
• Nel modello del tensore inerziale tutte le forme di
percezione aptica sono ricondotte alla percezione
del proprio corpo in movimento
– Muovere un arto può essere considerato un caso di
tatto dinamico, come muovere un oggetto per
percepirne il peso
– Il sostrato neurale è rappresentato dalla deformazione
dei recettori muscolari e tendinei (senso muscolare), sia
per la percezione dell’oggetto che del proprio corpo
Conferma del ruolo propriocettivo del “senso
muscolare”
Illusioni propriocettive
(vibrazione muscoli)
• La vibrazione passiva dei muscoli (anche con anestesia
dei recettori della cute e delle articolazioni) provoca:
– illusioni di movimento
– illusioni di posizione, fino a posizioni anatomicamente
“impossibili”
I fusi neuromuscolari non sono addetti solo al controllo
automatico del movimento, ma anche alla sua percezione
cosciente
La percezione aptica è
INCARNATA
L’attività percettiva del sistema
aptico è fondata sul “senso
muscolare” ovvero sulla percezione
delle condizioni di movimento del
corpo proprio attraverso l’azione dei
recettori muscolari
III GRUPPO DI
ILLUSIONI :
ILLUSIONI
CHE
RIGUARDANO
PERCEZIONE
APTICA E
VISIVA
Rapporto della
percezione
aptica con le
altre modalità
sensoriali
Illusioni plurimodali
(illusioni geometriche)
Alcune illusioni ottiche (Muller-Lyer,
verticale, ..) hanno un corrispettivo tattile
orizzontale-
Modelli esplicativi:
– Meccanismi puramente visivi, transfert intermodale
– Spiegazioni motorie
Obiezioni alla dominanza visiva
sulla percezione aptica
• Illusioni aptiche geometriche esistono anche in soggetti ciechi
dalla nascita
• Illusioni geometriche possono presentare differenze nella modalità
visiva e in quella aptica
• Visione e tatto nell’illusione della dimensione-peso:
– L’illusione della dimensione-peso può essere generata da uno
stimolo visivo (visione dimensioni) che precede quello tattile
(apprezzamento del peso), ma l’illusione esiste anche nella sola
modalità aptica
– L’illusione della dimensione-peso suscitata da uno stimolo
visivo è meno forte di quella puramente aptica
La percezione aptica è
AUTONOMA
La mediazione visiva non è
necessaria né sufficiente a
spiegare le illusioni aptiche
Conflitto intersensoriale
In caso di conflitto tra stimoli visivi e stimoli tattili la
dominanza varia a seconda delle condizioni contestuali e
del compito (Heller, Calcaterra, Green, Brown, 1999)
Esperimenti: I soggetti devono valutare visivamente e apticamente la
dimensione di alcuni oggetti
• L’informazione visiva è deformata rispetto a quella tattile attraverso l’uso di
lenti che rendono “l’oggetto visivo” apparentemente più piccolo “dell’oggetto
aptico”
Risultati: Contrariamente ai modelli correnti (Rock, Victor, 1964), non c’è
dominanza di una modalità sull’altra in situazioni conflittuali:
• I risultati sono una media tra l’informazione visiva e quella tattile
• I soggetti spostano la loro "fiducia" verso la vista o verso il tatto (dominanza)
in relazione alla precisione richiesta nella valutazione
Considerazioni sul conflitto visivo-aptico
• Il rapporto tra sistemi sensoriali che agiscono
contemporaneamente su un oggetto è gestito caso per caso
in ragione del contesto e dello scopo dell’attività percettiva
in corso
• In generale, la norma è quella di una collaborazione tra
sensi: la dominanza visiva non è la norma, neanche in caso
di discrepanza
•
Le assunzioni sulla dominanza sensoriale sono spesso
delle semplificazioni di processi molto complicati, in cui
entrano in gioco la capacità di un senso di attrarre
maggiormente l'attenzione, ma anche fattori affettivi,
spaziali, cognitivi, legati al compito in corso.
La percezione aptica è
in un rapporto di COLLABORAZIONE
con le altre “modalità sensoriali”
e questo rapporto si organizza
sulla base dei COMPITI percettivi e del
CONTESTO dell’attività percettiva
Illusioni intersensoriali
(Illusione “di Ramachandran”)
In pazienti che sperimentano un arto fantasma, stimoli
visivi possono indurre illusioni propriocettive riguardo
alla posizione e movimento dell’arto fantasma stesso
Esperimenti: viene costruita una scatola (“virtual reality box) caratterizzata da
due buchi per le mani e uno specchio posto al centro:
– Il paziente inserisce la mano “sana” in un buco e la mano “fantasma” nell’altro. Lo
specchio dà l’impressione che la “mano fantasma” sia diventata improvvisamente
visibile
– La mano “sana” del paziente viene sostituita con la mano guantata dello
sperimentatore
Risultati: Grazie al controllo visivo, il paziente ha la sensazione (illusione) che
la mano fantasma si apra, e si libera dalla paralisi dolorosa
– La sostituzione della “mano fantasma” del paziente con la mano guantata di un
terzo induce la stessa illusione, fino a produrre la sensazione di posizioni
anatomicamente “impossibili”, quindi non immagazzinate in memoria
Considerazioni sulla virtual-reality box
• La scatola della realtà virtuale di Ramachandran è
un caso di illusione (percezione) propriocettiva
prodotta da uno stimolo visivo
• Lo stimolo visivo non si limita a riattivare
memorie propriocettive immagazzinate, ma
provoca direttamente sensazioni propriocettive
nuove e attuali
• Visione e propriocezione possono interagire ad un
livello inferiore a quello delle rappresentazioni
Anche se in un certo senso è autonoma
La percezione aptica non è
una “modalità sensoriale”
IMPERMEABILE
I processi visivi possono entrare nel
conto dei risultati propriocettivi
Conclusioni
La percezione aptica è
• attiva e intelligente in quanto forma col movimento un
circuito percettivo motorio
• mediata dalla percezione dell’attività muscolare
coinvolta nell’atto percettivo, e quindi dal corpo
proprio in movimento
• autonoma dalle rappresentazioni visive, ma interagisce
a vari livelli, anche inferiori a quello delle
rappresentazioni, con gli altri sensi
Riconcettualizzazione della percezione
aptica in quanto sistema aptico
(percettivo, motorio e cognitivo)
composto di abilità aptiche
Obiettivi polemici
• Sistemi percettivi sono moduli caratterizzati da:
–
–
–
–
–
–
–
specificità del dominio
accesso centrale limitato agli output percettivi
incapsulamento informazionale
uscite superficiali
localizzazione neurale precisa
(disfunzioni locali)
(velocità)
• Classificazioni sensoriali basate sullo studio dei sistemi
percettivi uno indipendentemente dall’altro e fondate su:
–
–
–
–
Qualità dello stimolo che ci permettono di conoscere
Esperienza sensoriale introspettiva
Energia dello stimolo
Localizzazioni e differenze anatomiche e meccanismi neurofisiologici
Proposte:
– Descrizione delle abilità percettive sulla base delle funzioni
che svolgono nel complesso cognitivo-motorio di
un’azione:
• Descrivere gli atti percettivi in rapporto ad un contesto:
– Contesto materiale; es. senza impedimenti, lesioni, ecc.
– Contesto funzionale (scopo); es. controllo del movimento
– Contesto motorio (atti motori); es. presa di precisione
• Considerare gli atti motori come organizzatori del comportamento
percettivo
– Classificazione delle abilità percettive in rapporto ad un
vocabolario di atti motori o azioni:
• No 5 sensi, ma tanti sensi quanti sono gli atti motori che costituiscono
il vocabolario motorio dell’uomo
Prospettive
Direzione epistemologica:
• Collegamento degli studi sulle illusioni
aptiche alle “teorie motorie della
percezione”
Direzione applicativa:
• Individuazione di sviluppi applicativi delle
prospettive aperte da queste ricerche
Storie di Macachi. Un Vocabolario per l’Azione e la Percezione
Rizzolatti & co.
• I neuroni motori della corteccia frontale (area F5) della Macaca
nemestrina, possono essere suddivisi in classi sulla base di un
certo numero di atti motori diversi
– Attivazione specifica per atti motori, e non singoli movimenti
• Alcuni neuroni in F5 rispondono allo scopo dell’azione
– Attivazione del medesimo neurone per azioni eseguite con movimenti
diversi, ma aventi lo stesso scopo
• Alcuni neuroni in F5 rispondono a stimoli motori e sensoriali,
visivi e somatosensoriali
• Lo stimolo visivo attiva gli stessi neuroni attivati nel compito
motorio corrispondente: neuroni specchio
3 Teorie Motorie della Percezione
• Rizzolatti e coll.: neuroni specchio, ovvero la percezione
attraverso l’azione
• Jeannerod: distinzione tra rappresentazioni percettive dello
stimolo visivo (analisi semantica) e rappresentazioni
motorie (analisi pragmatica), coscienza dello stimolo e
risposta in base agli scopi dell’azione
• Berthoz: la percezione è un simulatore dell’azione
Tipi di percezione
• Esterocezione: percezione di oggetti appartenenti
al mondo esterno
• Propriocezione: percezione del proprio corpo, in
particolare della posizione e del movimento
• Expropriocezione: percezione di oggetti
relativamente al proprio corpo e del proprio corpo
relativamente a oggetti del mondo esterno;
esemplare il caso di un oggetto tenuto in mano,
manipolato, ecc.
Sensibilità
sensibilità, s.f. (lat. sensibilitas) [ingl. sensibility]. 1°(fisiologia).
Proprietà che hanno certe parti del sistema nervoso di ricevere, di
trasmettere o di perceptire delle impressioni. Queste possono
essere raccolte alla superficie del corpo (s. superficiale di
Déjerine, o esterocettiva di Sherrington; tattile, dolorifica, termica,
sensoriale) oppure nel profondo dell’organismo (s. profonda di
Déjerine; interocettiva di Sherrington, muscolare, ossea, tendinea
e articolare). - s. epicritica (Head) [ingl. epicritic sensibility]. S.
complessa, discriminativa, con apprezzamento dell’intensità della
sensazione e della sua localizzazione nello spazio; mette in gioco
l’attività della corteccia cerebrale. – s. protopatica (Head) [ingl.
protopathic sensibility]. S. semplice, elementare; ne esistono 4
modalità: tattile, termica, dolorifica e cinestesica. – Utilizzato
talvolta nel senso di irritabilità (v. questo termine). […]
Somestesia
• somestesia, s.f. (gr. soma, corpo; aisthesis,
sensibilità) [ingl. somaesthesia]. Sensibilità
alle varie stimolazioni percepite dal corpo,
ad eccezione di quelle provenienti dagli
organi sensoriali; essa comprende le
sensazioni esterocettive (tatto, pressione,
caldo, freddo), le sensazioni propriocettive
(muscolari e tendinee) e le sensazioni
dolorose.
Componenti del sistema
somatosensoriale
• Tatto discriminativo (tatto cutaneo): riguarda
dimensioni, forma, microstruttura, movimento
rispetto alla pelle
• Propriocezione (cinestesi): riguarda il senso della
posizione statica e il senso del movimento delle
membra
• Nocicezione: segnala danni ai tessuti e irritazione
chimica
• Sensazione di temperatura: risponde al caldo e
al freddo
Recettori del tatto cutaneo
(meccanocettori)
• Corpuscoli di Meissner: strati superficiali della pelle, fibre ad
adattamento rapido  misurano depressioni minime pelle, aspetti
dinamici stimoli, specie vibrazioni a bassa frequenza
• Dischi di Merkel: epidermide, fibre ad adattameno lento  sensibili a
stimoli statici, specie pressioni, come microstrutture, bordi, ecc.
• Corpuscoli di Pacini: tessuti sottocutanei, fibre ad adattamento
rapido, capsula a cipolla che funziona da filtro  rispondono a
perturbazioni transitorie ad alta frequenza, anche distanti, come stimoli
mobili
• Terminazioni di Ruffini: strati profondi della pelle, con asse in
parallelo rispetto a linee di stiramento, adattamento lento, sensibilità
elevata
• Terminazioni libere: follicoli piliferi, di cui misurano spostamenti
Recettori della propriocezione
(meccanocettori)
• Recettori articolari: fibre ad adattamento rapido inserite
nelle capsule articolari  informazioni sulla posizione
delle membra e il movimetno delle articolazioni
• Organi tendinei del Golgi: connessi in serie alle fibre
muscolari scheletriche  sensibili ad allungamenti del
tendine, rispondono a cambiamenti di tensione del muscolo
(contrazioni)
• Terminazioni sensitive dei fusi neuromuscolari: inseriti
nel muscolo in parallelo con le fibre muscolari extrafusali
 segnalano cambiamenti di lunghezza, in particolare
stiramenti del muscolo
Modalità di investigazione del
sistema aptico
• Studi psicologici: psicologia della percezione (studi psicofisici, ..),
psicologia evolutiva, psicologia cognitiva
• Neuropsicologia e neurofisiologia: sostrati neurali della
percezione e del movimento, funzionamento del sistema nervoso
centrale e periferico, patologie del sistema nervoso, degli organi
della percezione e del movimento
• Biomeccanica e biofisica: condizioni meccaniche e fisiche della
percezione e del movimento
• Applicazioni nei domini della scienza informatica, robotica,
riabilitazione di patologie motorie e sensoriali
Tensore inerziale
Tensore inerziale Iij rappresenta la struttura delle diverse
resistenze alle forze rotazionali in differenti direzioni
L’inerzia rotazionale è
quantificata da un ipernumero:
 I xx I xy I xz 


 I yx I yy I yz 
I I I 
 zx zy zz 
• Componenti sulla diagonale Iii (momenti dell’inerzia)
resistenze al movimento tangenziale alla rotazione
• Componenti esterne alla diagonale (prodotti dell’inerzia)
resistenze al movimento normale alla rotazione
Autovalori e autovettori di I
• Esistono delle quantità invarianti rispetto al sistema di
coordinate scelto per descrivere la rotazione
• Queste quantità, dette momenti principali dell’inerzia,
rappresentano le caratteristiche di massa e distribuzione di
massa di un oggetto
 I xx 0 0 


0 I yy 0 
0 0 I 
zz 

• Autovalori = momenti principali d’inerzia
– Quantità della resistenza alla rotazione
• Autovettori = assi principali d’inerzia
– Il solo sistema di coordinate non arbitrario: assi
rispetto ai quali la massa è distribuita
simmetricamente