Studi psicofisici e di stimolazione magnetica in giocatori professionisti di pallacanestro e di calcio: conoscenza (riconoscimento) ed esecuzione (performance) di un movimento

Data inizio
1 settembre 2004
Durata (mesi) 
24
Dipartimenti
Diagnostica e Sanità Pubblica, Neuroscienze, Biomedicina e Movimento
Responsabili (o referenti locali)
Fumagalli Guido Francesco

Comprendere il significato dei gesti è un aspetto essenziale della comunicazione e del comportamento sociale per l’essere umano, che trascorre la propria vita a registrare, analizzare ed interpretare le azioni altrui per costruire, a partire da esse, una sua propria teoria dei pensieri e delle intenzioni.
L’osservazione di azioni è il primo passo verso l’imitazione, una risorsa importante presente fin dalla nascita e che continua per tutto il corso della vita, permettendo all’individuo di acquisire nuove strategie di comportamento e di migliorarle. Questo progetto è finalizzato alla possibile quantificazione di tale capacità.
Studi effettuati stimolando aree specifiche della corteccia cerebrale delle scimmie, hanno mostrato l’esistenza di un sottogruppo di neuroni che sono attivi sia quando l’animale afferra o manipola oggetti, sia quando osserva movimenti simili eseguiti dallo sperimentatore o da un’altra scimmia (di Pellegrino, Fadiga et al. 1992; Gallese, Fadiga et al. 1996; Rizzolatti, Fadiga et al. 1996). Tali neuroni, sono stati chiamati neuroni-specchio, e vanno a costituire un sistema di correlazione tra osservazione ed esecuzione d’azioni. L’ipotesi più plausibile sulla loro funzione è che essi contribuiscano a creare un’idea di movimento, in altre parole, una rappresentazione interna dell’azione svincolata da qualsiasi possibile esecuzione.
Uno studio con stimolazione magnetica transcranica del 1995 ha dimostrato per primo l’esistenza di un sistema simile anche nell’uomo. Questa tecnica di stimolazione neuronale non invasiva, è stata utilizzata per mettere in luce eventuali differenze nell’eccitabilità corticospinale umana durante l’osservazione d’azioni compiute da altri. Gli autori osservarono che, nell’uomo, l’osservazione di un movimento, determina un aumento dei potenziali evocati motori (PEM) registrati dagli stessi muscoli che sarebbero coinvolti se quel movimento fosse eseguito. L’aumento dei PEM è indice di una maggiore eccitabilità delle aree corticali deputate al controllo di tali muscoli. Le aree motorie, quindi, sembrano trovarsi in una situazione di eccitabilità simile a quella determinata da un reale movimento. Questo “sistema specchio” genera una rappresentazione interna dell’azione osservata, in altri termini, seleziona nel “vocabolario” motorio dell’individuo la “parola” corrispondente all’azione osservata, ovvero un’azione potenziale ma non eseguita (Fadiga, Fogassi et al. 2000). La scarica dei neuroni-specchio può quindi semplicemente significare che un’azione particolare è stata richiamata alla mente (o in altri termini è rappresentata internamente) indipendentemente dall’uso che il cervello farà di questa ”idea” (Fadiga, Fogassi et al. 2000).
Assumendo che il sistema basato sui neuroni-specchio, serva all’individuo per costruire una rappresentazione interna delle azioni, che gli permetta poi di apprenderle, di imitarle o semplicemente di riconoscerle, ci siamo chiesti se cambiando le caratteristiche dell’azione osservata, possa anche cambiare il coinvolgimento di tale sistema nel corso dell’osservazione (Aglioti, Cesari, Romani, in revisione).
L’ipotesi formulata era che la familiarità che una persona ha con l’azione osservata, la sua capacita’ di prevedere il suo andamento la capacità di eseguire tale azione, potevano essere parametri in grado di influenzare il coinvolgimento di questo sistema durante l’osservazione.
Abbiamo quindi scelto un gesto sportivo quale il tiro libero a basket come movimento da riconoscere perché contiene in sé un fine specifico e perché è risaputo che giocatori esperti di pallacanestro sanno dire con una certa precisione se il tiro si concluderà con un canestro o meno (Abernethy, 1990; Vickers,1992). Questa particolare azione dunque, racchiude in sé: a) l’esperienza, b) il progetto, c) il fine e d) la previsione, e come tale potrebbe coinvolgere il sistema “specchio” summenzionato.
Un primo approccio perseguito dai proponenti la ricerca, ha messo a confronto giocatori professionisti di pallacanestro e persone non esperte. A tutti i soggetti sono stati presentati su di uno schermo, filmati precedentemente registrati di tiri a canestro eseguiti da un cestista esperto alcuni dove la palla finiva a canestro ed altri dove la palla finiva fuori dal canestro. Ciascun filmato è stato scomposto in diverse sequenze (frames) raffiguranti le varie fasi dell’azione: dall’inizio del tiro fino al punto in cui la palla approcciava il canestro.
A tutti i soggetti è stata stimolata l’area motoria primaria dell’emisfero sinistro tramite la tecnica della stimolazione magnetica transcranica (TMS). Appoggiando lo stimolatore magnetico sullo scalpo è possibile somministrare brevi impulsi magnetici che danno origine a correnti intracraniche il cui effetto è quello di depolarizzare gruppi di cellule cerebrali e generare un potenziale d’azione che si propaga lungo la via cortico-spinale. Nel caso in cui venga stimolata l’area motoria primaria, si può facilmente registrare un potenziale evocato motore (PEM) nella muscolatura delle mani e delle braccia con elettrodi di superficie. Ad ogni soggetto ` stato chiesto di osservare attentamente le sequenze che gli venivano presentate e di rispondere alla domanda riguardante il successo dell’azione che sta guardando: `La palla entrerà a canestro?’
Dal punto di vista dell’accuratezza delle risposte abbiamo riscontrato che i giocatori professionisti sono stati in grado di dare risposte più precise fin dalle prime fasi dell’azione, mentre i soggetti non esperti riuscivano a prevedere il successo dell’azione soltanto verso la fine dell’azione stessa. Dal punto di vista dell’eccitabilità corticale registrata durante l’osservazione del movimento, abbiamo riscontrato che i giocatori esperti presentavano una maggiore ampiezza dei potenziali evocati motori (e quindi una maggiore eccitabilità corticale) rispetto ai soggetti non esperti. Le azioni osservate, infatti, così precise e con un fine determinato dipendente dall’esperienza, non facendo parte del repertorio comportamentale del gruppo di non esperti non hanno attivato il sistema specchio deputato al riconoscimento di azioni. Abbiamo quindi riscontrato una alta correlazione fra eccitabilita’ e accurateza delle risposte: più un soggetto conosce l’azione osservata, più sa prevedere il suo successo e più il suo sistema motorio è eccitabile. Questo primo lavoro a cui Il Corriere della Sera e l’inserto settimanale della Gazzetta dello Sport (sport week) hanno dedicato due articoli, e’ stato presentato nell’Agosto del 2003 alla Conferenza Internazionale “Motor Control” a Caen-Francia, alla Settimana sul Cervello all’Università La Sapienza di Roma ed all’ Action Club dell’Università di Penn State negli Stati Uniti ed i risultati definitivi sono stati sottoposti a due riviste internazionali.
Per quanto riguarda la procedura adottata ed i primi risultati ottenuti, questo lavoro apporta un contributo originale e molto importante sulla comprensione della capacita’ cerebrale di controllare i movimenti complessi ed apprenderli. E’ un risultato che ha un notevole impatto sia nel mondo della psicologia, delle neuroscienze ed in ambito del controllo e dell’apprendimento motorio.
Per questo progetto di ricerca ci proponiamo di continuare lo studio iniziato testando atleti del gioco del calcio, ed in particolare vorremmo esaminare, in due esperimenti separati, sia i portieri sia i rigoristi. L’idea di testare atleti di capacità motorie diverse, nasce dall’esigenza di verificare quanto il riconoscimento delle azioni osservate, è specifica sia per quanto riguarda lo sport (basket e calcio) che il ruolo giocato (portiere o rigorista) dall’atleta sotto esame. Nell’allegato sono descritte le ipotesi ed i protocolli che s’intendono seguire per continuare l’indagine. In particolare sono descritti: a) i protocolli di due nuovi esperimenti, b) il metodo e gli strumenti che saranno utilizzati, c) l’analisi dei dati che s’intende eseguire, ed infine c) i risultati attesi.

Enti finanziatori:

Finanziamento: assegnato e gestito dal Dipartimento

Partecipanti al progetto

Paola Cesari
Professore associato
Gianni Finizia
Tecnico-Amministrativo
Guido Francesco Fumagalli
Professore ordinario
Michela Romani

Collaboratori esterni

salvatoremaria aglioti
La Sapienza - Roma Professore Ordinario

Attività

Strutture