Meccanismi inibitori nella risonanza motoria: evidenze da uno studio spTMS e HD-tDCS

This thesis investigates the neurophysiological functioning of inhibitory mechanisms involved in the phenomenon of motor resonance. Based on findings from previous scientific literature, particularly the study by Gianelli et al. (2020), an experimental design consisting of three sessions was developed, involving human volunteer participants who were presented with a sequence of stimuli. This sequence included a fixation cross, followed by an image of an object and an image of a right hand grasping the previously presented object. Following an initial mapping phase, in the two subsequent experimental sessions, the activity of the right dorsal premotor cortex (dPMC) was temporarily inhibited using either real high-definition transcranial direct current stimulation (real HD-tDCS) or sham HD-tDCS. This methodology aimed to inhibit the inhibitory activity of the right dPMC over the ipsilateral primary motor cortex (M1). Subsequently, M1 activity during stimulus presentation was measured by recording motor-evoked potentials (MEPs) from the contraction of the right first dorsal interosseous (FDI) muscle using surface electromyography, following single-pulse transcranial magnetic stimulation (spTMS). The collected data were analyzed using Bayesian paired sample t-tests, which revealed a reduction in MEP amplitude during action observation compared to MEPs recorded during the observation of the fixation cross and the object. This difference was observed after both sham and real HD-tDCS. An unexpected effect of increased MEP amplitude during object observation following real HD-tDCS was also identified. These results highlight the occurrence of inhibitory mechanisms in M1 during action observation and provide insights into the likely inhibitory role of the dorsal premotor cortex in object observation within a motor resonance context. This study contributes to the research field of motor cognition by clarifying the function of the dPMC in the motor resonance mechanism.

Il presente elaborato di tesi indaga il funzionamento neurofisiologico dei meccanismi inibitori coinvolti nel fenomeno di risonanza motoria. Sulla base dei risultati emersi dalla precedente letteratura scientifica, in particolare dallo studio di Gianelli et al. (2020), è stato sviluppato un disegno sperimentale in tre sessioni che ha visto la partecipazione di soggetti volontari umani ai quali era mostrata una sequenza di stimoli composta da croce di fissazione, seguita dall’immagine di un oggetto e dall’immagine di una mano destra che afferra l’oggetto precedentemente presentato. In seguito a una prima fase di mapping, nelle due successive sessioni sperimentali, veniva inibita temporaneamente l’attività della corteccia premotoria dorsale (dPMC) destra, mediante una procedura di stimolazione elettrica transcranica a corrente diretta ad alta definizione reale (real HD-tDCS) o placebo (sham HD-tDCS). Con la metodologia sopra descritta si è tentato di inibire l’attività inibitoria della dPMC destra sulla corteccia motoria primaria ipsilaterale. Successivamente, l’attività della corteccia motoria primaria, durante la presentazione degli stimoli, è stata misurata attraverso la registrazione, con elettromiografo di superficie, di potenziali evocati motori (MEPs) ottenuti dalla contrazione del primo muscolo interosseo dorsale (FDI) destro, in seguito a stimolazione magnetica transcranica a impulso singolo (spTMS). I dati così ottenuti sono stati analizzati mediante Byesian paired sample t-tests, dai quali è emersa una riduzione dell’ampiezza dei MEPs durante l’osservazione di azioni rispetto ai MEPs ottenuti durante l’osservazione della croce di stimolazione e dell’oggetto. Tale differenza è stata riscontrata sia in seguito a sham HD-tDCS sia in seguito a real HD-tDCS. Un effetto inatteso di aumento dei MEPs durante l’osservazione dell’oggetto in seguito a real HD-tDCS è stato infine individuato. Tali risultati evidenziano il verificarsi di meccanismi di inibizione della corteccia motoria primaria durante l’osservazione di azioni e offrono delucidazioni circa il probabile ruolo inibitorio della corteccia premotoria dorsale durante l’osservazione di oggetti in un contesto di risonanza motoria. Tale studio si inserisce nel filone di ricerca nell’ambito della cognizione motoria, chiarendo il funzionamento della dPMC nel meccanismo di risonanza motoria.