Attenzione selettiva: influenza dell’arousal neurovegetativo sull’onda N1 di potenziali evocati somatosensoriali

Pasquale Parise – Piero Venturi – Giacobba Brunetti – Lucilla Riccio – Massimo Biondi
Attenzione selettiva: influenza dell’arousal neurovegetativo sull’onda N1 di potenziali evocati somatosensoriali

Estratto da:  Rivista di Psichiatria vol. 27, N. 4 – agosto 1992

Per verificare I ‘ipotesi che il processo di ‘attenzione selettiva’ sia influenzato dai livelli di arousal, gli autori hanno effettuato una registrazione psiconeurofisiologica su 14 volontari sani, impegnati in un compito attentivo e in condizioni di elevato arousal emozionale. Il livello di arousal neurovegetativo  é stato rilevato mediante le variazioni di conduttanza cutanea (SCR) monitorate durante I’esecuzione del compito. Per valutare il processo di ‘attenzione selettiva’ sono stati utilizzati potenziali evocati somatosensoriali (PES) registrati nell’ambito di un paradigma sperimentale di ‘detezione del bersaglio'( oddball). In particolare per quanto riguarda i PES, è stata considerata I’ ampiezza di picco dell’onda N1, espressione di una fase precoce del processo di selezione delle informazioni. I risultati dello studio hanno evidenziato che a livelli più elevati di arousal neurovegetativo corrisponde una maggiore ampiezza di picco dell’onda N1. Tale dato è in linea con I’ipotesi che l’arousal dell’organismo sarebbe determinante nel processo di ‘attenzione selettiva’, e sottolinea I’importanza di tale sistema energetico, in particolare nelle fasi più precoci della elaborazione delI’informazione. Il dato suggerisce inoltre I’utilità di tener conto dell’arousal neurovegetativo nelle sperimentazioni che utilizzano potenziali evocati per valutare le capacità di elaborazione dell’informazione. In special modo può essere interessante servirsi di tale metodica di registrazione nelle patologie psichiatriche, caratterizzate da ampie variazioni dello stato emozionale.

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Nell’ambito della psicologia scientifica il concetto di attenzione iniziò ad essere studiato a partire dalla fine del secolo scorso, in particolare ad opera della scuola introspezionista. In seguito però I’affermarsi in psicologia dell’approccio comportamentista e di quello gestalista determinò una brusca caduta nell’interesse sull’argomento, tanto che quando nel 1953 Osgood pubblicò un importante testo di psicologia sperimentale, il termine ‘attenzione’ era citato una sola volta, peraltro nell’ambito di una particolare teoria dell’apprendimento per discriminazione(l ). Dagli anni ’50 in poi, comunque, la situazione cominciò a cambiare e lo studio dell’attenzione ritornò ad essere uno dei temi fondamentali della psicologia, anche grazie ad una maggiore sensibilità metodologica ed alle conoscenze di una emergente psicologia cognitivista (2). Inoltre si comprese I’importanza del concetto di ‘attenzione’ per delineare un modello valido di elaborazione dell’informazione.
I primi modelli, relativi alla definizione del concetto di ‘attenzione selettiva’, sono soprattutto strutturali: questi spiegano le limitazioni del sistema di elaborazione dell’informazione ammettendo la presenza di specifiche strutture cognitive sequenziali deputate al processamento degli stimoli ambientali. Questi primi modelli si occupavano soprattutto degli aspetti ‘selettivi’ del sistema di elaborazione dell’informazione, cioè della capacità delle nostre strutture sensoriali di selezionare  informazioni dall’ambiente.L ‘attenzione viene intesa come un ‘imbuto’ o ‘collo di bottiglia’ strutturale che ha la funzione di filtrare informazioni sensoriali, proteggendo così dal sovraccarico di dati strutture più centrali deputate all’elaborazione dell’informazione( 3, 4, 5, 6,7,8). Un’evoluzione rispetto a queste teorie strutturali è rappresentata dalla introduzione del concetto di ‘capacità’, che sottolinea gli aspetti intensivi dell’attenzione e spiega le limitazioni nel processamento delle informazioni in base alla possibilità di collocare risorse attentive di entità limitata, provenienti da un pool
energetico aspecifico( 1). Secondo Kahneman I ‘attenzione deve essere quindi identificata coi termini ‘capacità’ e ‘sforzo’ ed è strettamente correlata con il livello di arousal dell’organismo.  Modelli interpretativi piu recenti, che tentano di integrare gli aspetti strutturali e quelli energetici, tendono ad ammettere l’ esistenza di diversi tipi di risorse energetiche investibili in differenti fasi dell’elaborazione dell’informazione, scartando I’idea di un’unico pool di risorse (9).
Un modello che spiega Ia presenza di meccanismi energetici specifici correlati a varie fasi del controllo dell’attenzione è quello proposto da Pribram e McGuiness (10). Secondo gli autori esistono tre sistemi neurali distinti, anche se interagenti, che definiscono I’investimento energetico in varie fasi dell’elaborazione delI’informazione:
– un arousal system definito come capacità di risposta fasica agli input sensoriali, i cui circuiti di controllo sono regolati soprattutto dall’amigdala, e dalle
sue connessioni con la corteccia frontale e parietale, con la formazione reticolare del tronco encefalico e con I’ipotalamo;
– un activation system definito come uno stato tonico fisiologico di preparazione alla risposta; i circuiti neurali di controllo di questo sistema sono rappresentati dai gangli della base del proencefalo;

– un terzo sistema, quello dell’ “effort”, avrebbe la funzione di coordinamento tra attivazione comportamentale e arousal percettivo, e viene attivato quando
la situazione richiede un cambiamento nella capacità di elaborazione  degli stimoli; la struttura di controllo principale di questo sistema sarebbe I’ ipppocampo, grazie anche alle sue connessioni con la formazione reticolare del tronco encefalico.
Secondo tale modello, quindi, il concetto di arousal non è identificato con quello di ‘capacità’, ‘sforzo’ e ‘attenzione’, come avverrebbe secondo il modello di Kahneman, ma rappresenta il meccanismo energetico coinvolto nella risposta fasica ad input ambientali, soprattutto quando questi presentano il carattere di
novità. Comunque anche modelli più recenti, che sottolineano I’esistenza di risorse energetiche differenti (9, 11), considerano tuttora validi i concetti fondamentali  dell’originaria teoria di Kahneman:

a) la quantità d ‘attenzione disponibile per selezionare stimoli ambientali in un dato momento è limitata;

b) questi limiti dipendono dal livello di arousal delI’organismo.
Uno degli indici psicofisiologici piu sensibili per la valutazione del livello di arousal, e in particolare delle sue modificazioni in risposta a stress sperimentali  si è rivelato Io studio dell’attività elettrica cutanea (12,13, l4). La cute, essendo dotata di una ricca innervazione vegetativa , reagisce in modo estremamente sensibile a stressor di varia natura che comportino un’attivazione emozionale (15). La valutazione della conduttanza cutanea (SCR) è attualmente uno dei parametri  piu impiegati in psicofisiologia come indice di attivazione vegetativa in risposta a stimoli emozionali; tale parametro viene quindi largamente utilizzato per valutare il livello di arousal emozionale in situazioni sperimentali (1 4). Dopo Kahneman ci sono stati crescenti riconoscimenti degli effetti dell’arousal sulle capacità di processamento dell’informazione  (9 , 16, 17, 18, 19). Lo studio di eventi cerebrali che si correlino con funzioni cognitive come l'<attenzione selettiva> ed altri stadi di elaborazione delle informazioni nell’uomo è, da anni, un punto fondamentale nel campo della ricerca in psicofisiologia. La maggior parte di questi studi analizzano I’attività bioelettrica cerebrale evocata da stimoli, utilizzando le tecniche dei potenziali evocati (PE) (20, 21, 22, 23).
Un PE può essere definito come una sequenza di deflessioni elettriche positive e negative, con latenze caratteristiche, elicitate da uno stimolo sensoriale, e registrabili mediante elettrodi posti sulla superficie cranica.
Tale sequenza di onde rappresenta la traduzione attiva e modulata del  flusso di informazioni sensoriali e l’espressione di processi cognitivi complessi di valutazione, anticipazione e decisione ( 24). Le componenti ad insorgenza più tardiva, con latenza superiore a 80-100ms, appaiono correlate con specifici processi percettivi e cognitivi (23). Tali componenti dei PE possono essere considerate espressione di un ‘software’, di un programma, attivato nei limiti di un ‘hardware’, espressione questo della struttura: variazioni di ampiezza sono dovute a variazioni del grado di attività delle strutture neurali e danno indicazioni sul ‘software’, sul funzionamento del sistema; le latenze delle componenti esprimono il tempo in cui le strutture neurali corrispondenti sono al massimo dell’attività e danno indicazioni sull’ ‘hardware’, cioè sulla struttura del sistema (26).
L’onda N1, intesa come primo picco negativo (con una latenza di 80-l40ms dallo stimolo) delle componenti tardive dei PE, elicitata da stimoli cui bisogna
prestare attenzione, sarebbe quindi espressione di un processo di selezione precoce dello stimolo. In particolare la variazione d’ampiezza dell’onda N1 evocata da stimoli rilevanti rispetto all’onda evocata da stimoli irrilevanti, sarebbe espressione della’capacità’ d’attenzione che viene investita per una selezione precoce degli stimoli in un canale attentivo (27).
È inoltre interessante sottolineare come ci siano pochi e discordanti studi in letteratura sul rapporto tra arousal e ampiezza delle componenti cognitive dei potenziali cerebrali evocati correlati ad eventi (28). D’altra parte è stata anche evidenziata I’ influenza delle variazioni dei livelli di vigilanza sui potenziali evocati cognitivi (29).
In questo lavoro è stata presai n considerazione la componenteN1 di un PE, espressiondei una fase precoce di selezione degli input ambientali, e I’arousal neurovegetativo.
Gli altri livelli energetici non sono stati considerati riferendosi, secondo il modello descritto sopra, a fasi più tardive dell’elaborazione dell’ informazione.
Lo scopo di questo studio è stato quello di ricercare eventuali correlazioni tra l’ampiezza di picco dell’onda Nl e il livello d’arousal neurovegetativo. Per la registrazione dell’ N1 sono stati utilizzati potenziali evocati somatosensoriali  (P ES), registrati nell’ambito del paradigma ‘oddball’ o di ‘identificazione del bersaglio’ (20).

 

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