Corteccia visiva primaria

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Corteccia visiva primaria (V1),
secondaria (V2), e associativa (V3)
Brodmann areas 17 18 19.png
l'area 17 di Brodmann (corteccia visiva primaria) viene mostrata in rosso in questa immagine che mostra pure l'area 18 (in arancio) e la 19 (in giallo)
Brodmann Cytoarchitectonics 17.png
Aree 17 di Brodmann (in arancio)
Sistema Sistema nervoso centrale
Arteria cerebrale posteriore

Il termine corteccia visiva si riferisce principalmente alla corteccia visiva primaria (nota anche come corteccia striata o V1), ma include anche le aree visive corticali extra-striate come la V2, V3, V4, e V5. la corteccia visiva primaria è anatomicamente equivalente alla diciassettesima area di Brodmann, con sigla BA17. Le aree corticali extra-striate sono formate dall'area di Brodmann 18 e dall'area di Brodmann 19. Esiste una corteccia visiva per ogni emisfero cerebrale. La corteccia visiva dell'emisfero sinistro riceve segnali riguardanti il campo visivo di destra, e la corteccia visiva di destra riceve l'informazione proveniente dal campo visivo di sinistra. Il corpo di questo articolo descrive la corteccia visiva dei primati (specialmente degli esseri umani).

Introduzione[modifica | modifica sorgente]

La corteccia visiva primaria (V1), è nota anche come "koniocortex" (corteccia a tipo sensoriale) ed è localizzata attorno e nella scissura calcarina del lobo occipitale. Ogni area V1 dell'emisfero di ogni lato riceve informazioni direttamente dal proprio corpo genicolato laterale ipsilaterale.

Vengono mostrate la via dorsale (in verde) e la via ventrale (in porpora). Queste vie originano dalla corteccia visiva primaria.

Ogni area V1 trasmette informazione in due direzioni principali (primary pathways), che sono rilevabili come onda N145 del potenziale evocato visivo. Questi potenziali, generati dal transito delle informazioni dalla corteccia primaria a quelle secondarie e a quelle associative, sono noti come la corrente dorsale (dorsal stream) e la corrente ventrale (ventral stream):

  • Nella cosiddetta ipotesi delle due correnti, la corrente dorsale inizia nella corteccia V1, attravversa l'area V2 (dove in parte viene elaborata), ed in seguito giunge all'area dorsomediale e all'area visiva MT (nota anche come V5) ed in seguito alla corteccia parietale posteriore. La corrente "dorsale", spesso definita anche la "via del dove" oppure la "via del come" (Where Pathway" or "How Pathway"), è associata al movimento, alla rappresentazione spaziale della posizione degli oggetti, ed al controllo di occhi e braccia, specialmente quando l'informazione visiva serve per afferrare un oggetto oppure nei movimenti saccadici.[1]
  • La corrente ventrale inizia nella corteccia V1 (peri scissura calcarina), va verso l'area visiva V2, poi verso l'area visiva V4, e raggiunge la corteccia temporale inferiore. La corrente ventrale, a volte definita la "via del cosa" ("What Pathway"), si associa al riconoscimento delle forme e alla rappresentazione degli oggetti. Si associa anche con l'immagazzinamento nella memoria a lungo termine.

Sempre secondo la ipotesi delle due correnti la dicotomia delle correnti dorsale/ventrale (chiamate anche le correnti "dove/cosa" oppure "azione/percezione")[1] venne definita per primi da Ungerleider e Mishkin[2] e rimane ancora come una teoria dibattuta nell'ambito degli scienziati della visione e degli psicologi. Probabilmente si tratta di una eccessiva semplificazione del vero meccanismo d'interazione tra le cortecce visive. Si basa in parte sul costante riscontro che le illusioni visive come la Ebbinghaus possano distorcere giudizi di natura percettiva, ma quando il soggetto risponde con un'azione, come il cercare di afferrare l'oggetto , non si percepiscono distorsioni. Comunque, lavori recenti[3] suggeriscono che sia il sistema di azione che di percezione siano ingannati in modo uguale da questo tipo di miraggi.

I neuroni nella corteccia visiva eseguono scariche di potenziale d'azione quando gli stimoli visivi appaiono nel loro campo recettoriale. Per definizione, il campo recettivo è la regione all'interno dell'intero campo visivo che suscita un potenziale d'azione. Ma per ogni dato neurone, questo potrebbe rispondere meglio ad un sottoinsieme di stimoli all'interno del loto campo di ricezione. Questa proprietà viene chiamata sintonizzazione neuronale (dall'inglese neuronal tuning). Nelle aree visive che si occupano dell'elaborazione iniziale, i neuroni hanno una sintonizzazione più semplice. Ad esempio, un neurone della V1 potrebbe rispondere depolarizzandosi ed inviando segnali in risposta a qualsiasi stimolo verticale nel suo campo recettoriale. Nelle aree visive di elaborazione più avanzata, i neuroni hanno una sintonizzazione complessa. Ad esempio, nella corteccia temporale inferiore (IT), un neurone potrebbe scaricare soltanto quando una certa faccia appare nel suo campo recettivo.

La corteccia visiva riceve il suo apporto di sangue arterioso principalmente dall'arteria calcarina, ramo dell'arteria cerebrale posteriore.

Ricerca attuale[modifica | modifica sorgente]

Si possono eseguire ricerche non cruente sulla corteccia visiva grazie ai potenziali evocati visivi, con configurazioni più o meno estese e/o dense di elettrodi di registrazione, che si basano sulla costanza nella risposta visiva quando viene sottoposta a stimoli ripetitivi. Ad esempio una disposizione che si utilizzava in passato era quella del "Queen's square", con 9 elettrodi distanziati tra di loro di 4–5 cm, partendo come base dalla linea che unisce gli elettrodi O1-O2.

Altre ricerche più cruente, utilizzate in neurochirurgia e nella ricerca sul modello animale comportano la registrazione di potenziali d'azione da elettrodi posti all'interno del cervello (spesso su piastrine con decine di elettrodi per cm2, poste al di sotto della calotta cranica. Tra gli animali che sono stati utilizzati vi sono gatti, furetti, ratti, topi, oppure scimmie. Comunque negli animali si utilizzano più spesso registrazioni dell'attività di base intrinseca e dei potenziali evocati tramite segnali di elettroencefalografia (EEG), magnetoencefalografia (MEG), fMRI, più spesso dalla corteccia V1 (negli umani e nelle scimmie) in quanto più superficiale.

Una recente scoperta concernente la V1 umana è quella che i segnali misurati dalla fMRI mostrano una modulazione "attenzionale" molto grande . Questo risultato contrasta fortemente con le ricerche nella fisiologia del macaco che mostrano cambiamenti molto piccoli (o nessun cambiamento) nella scarica di potenziali associati con la modulazione dovuta all'attenzione. La ricerca nel macaco si esegue abitualmente misurando l'attività di "spike" (punte elettriche) provenienti dai singoli neuroni. D'altra parte la base neurale del segnale fMRI è piuttosto correlata al potenziamento post sinaptico (PSP).

Corteccia visiva primaria (V1)[modifica | modifica sorgente]

Visualcortex.gif

La corteccia visiva primaria è l'area visiva meglio studiata nell'intero cervello. In tutti i mammiferi studiati, è localizzata nel polo posteriore del lobo occipitale (nella corteccia occipitale avviene il processamento central della percezione visiva). Si tratta della corteccia visiva più semplice, dalla filogenesi più arcaica. Si tratta di un'area altamente specializzata per il processiamento dell'informazione riguardante la forma e collocazione di oggetti statici ed il loro movimento nel campo visivo. Eccelle nel riconoscimento di caratteristiche ripetitive.

Funzionamento della corteccia visiva primaria "V1"[modifica | modifica sorgente]

L'area visiva V1 possiede una mappa molto ben definita dell'informazione spaziale nella visione. Ad esempio la riva superiore del solco calcarino risponde fortemente alla metà inferiore del campo visivo (quello collocato al di sotto di una linea immaginaria che unisce i due centri del campo visivo), e la riva inferiore della scissura calcarina risponde alla metà superiore del campo visivo. Concettualmente, questa mappatura retinotopica è una trasformazione dell'immagine visiva della retina nella V1. La corrispondenza tra una data posizione nella V1 e il campo visivo soggettivo è molto precisa: addirittura gli scotomi vengono mappati nella V1. Evolutivamente, questa corrispondenza è molto basica e si trova nella maggioranza degli animali che possiedono un'area V1. Negli esserei umani e in animali con una fovea nella retina, una grande porzione della V1 viene mappata nella piccola porzione centrale del campo visivo, un fenomeno noto come ingrandimento corticale. Forse con lo scopo di fornire un'adeguata decodifica spaziale, i neuroni nella V1 hanno il più piccolo campo recettoriale rispetto a qualsiasi altra regione microscopica dell'area visiva. La proprietà di sintonia dei neuroni V1 (Ciò a cui i neuroni rispondono) differisce notevolmente nel tempo. Precocemente (40 ms e ulteriormente) singoli neuroni V1 hanno una sintonizzazione forte per un piccolo insieme di stimoli. Ovvero, le risposte neuronali possono discriminare piccole modifiche negli orientamenti visuali, frequenza spaziali e colori. Inoltre, i singoli neuroni di V1 in umani e animali con visione bioculare hanno dominanza oculare, cioè una sintonizzazione su uno dei due occhi. In V1 e nella corteccia sensoriale primaria in generale, neuroni con proprietà di sintonizzazione simili tendono a raggrupparsi insieme come colonne corticali. David Hubel e Torsten Wiesel hanno proposto il modello di organizzazione del classico cubo di ghiaggio di colonne corticali per due proprietà di sintonia: dominanza oculare e orientamento. Tuttavia, questo modello non può includere il colore, la frequenza spaziale e molte altre caratteristiche a cui i neuroni sono sintonizzati. L'organizzazione esatta di tutte queste colonne corticali all'interno di V1 rimane un tema di ricerca corrente.

Corteccia visiva V2[modifica | modifica sorgente]

L'area visiva V2, nota anche come corteccia pre-striata,[4] è la seconda area principale nella corteccia visiva, e la prima regione all'interno dell'area associativa visiva. Riceve forti connessioni di feedforward dall'area V1 (dirette e tramite il pulvinar) e invia forti connessioni alla V3, V4 e V5. Invia anche forti connessioni di retroregolazione alla V1.

Anatomicamente, la V2 è divisa in quattro quadranti, con una rappresentazione dorsale e ventrale negli emisferi. Assieme, queste quattro regioni forniscono una mappa completa del mondo visivo. Funzionalmente, la V2 ha molte proprietà in comune con la V1. Le cellule sono "sintonizzate" per caratteristiche semplici come l'orientamento, la frequenza spaziale e il colore. Le risposte di molti neuroni V2 sono anche modulate da proprietà più complesse, come l'orientamento di contorni illusori e del fatto che lo stimolo faccia parte della figura oppure dello sfondo (Qiu and von der Heydt, 2005).

Ricerche recenti hanno dimostrato che le cellule V2 che mostrano poca modulazione dell'attenzione (più di V1, ma meno di V4), sono organizzate per pattern moderatamente complessi e possono essere guidate da orientamenti multipli a differenti sottoregioni all'interno di singolo campo recettivo.

Note[modifica | modifica sorgente]

  1. ^ a b Goodale & Milner e A.David Milner, Separate pathways for perception and action. in Trends in Neuroscience, vol. 15, 1992, pp. 20–25, DOI:10.1016/0166-2236(92)90344-8.
  2. ^ Ungerleider and Mishkin, Analysis of Visual Behavior, a cura di Ingle DJ, Goodale MA and Mansfield RJW, Boston, MIT Press, 1982.
  3. ^ Franz VH, Scharnowski F, Gegenfurtner, Illusion effects on grasping are temporally constant not dynamic. in J Exp Psychol Hum Percept Perform., 31(6), 2005, pp. 1359–78.
  4. ^ Gazzaniga, Ivry & Mangun: Cognitive neuroscience, 2002

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