INTRODUZIONE ALLA PERCEZIONE APTICA UMANA

Presentazione di Elena Pasquinellinell’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

• effetti del movimento sulla percezione

• ruolo della cognizione nella percezione

Percezione aptica èattiva e intelligente

a) Illusione dimensione-peso(swi):

• 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

b) Illusioni della proprio, estero e expropriocezione:

• 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

c) Illusioni plurimodali e intermodali (percezione visiva e aptica):

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 uomo-macchina)

Definizioni delle illusioni

Illusioni = errori commessi dai sistemi percettivi nel misurare i fatti esterniGregory: 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 pesoSize-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 sensorio-motori (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 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 ATTIVA

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

La percezione aptica è INTELLIGENTE

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

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

La percezione aptica è INCARNATA

III GRUPPO DI ILLUSIONI : ILLUSIONI CHE RIGUARDANOPERCEZIONE APTICA E VISIVA

Rapporto della percezione aptica con le altre modalità sensoriali

Illusioni plurimodali (illusioni geometriche)

Alcune illusioni ottiche (Muller-Lyer, orizzontale-verticale, ..) hanno un corrispettivo tattile

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 èuna “modalità sensoriale”

IMPERMEABILE

I processi visivi possono entrare nel conto dei risultati propriocettivi

ConclusioniLa 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.

Sensibilitàsensibilità, 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

• 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

zzzyzx

yzyyyx

xzxyxx

III

III

IIIL’inerzia rotazionale è quantificata da un ipernumero:

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

• 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

zz

yy

xx

I

I

I

00

00

00