Attention Network Group
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La comunicazione tra aree cerebrali distanti e il relativo flusso di informazioni rappresentano una delle questioni più urgenti e affascinanti delle neuroscienze moderne. Utilizziamo tecniche di neuroimmagine sull'uomo per studiare la comunicazione interareale attraverso l'analisi delle oscillazioni neurali e della sincronia. La magnetoencefalografia (MEG/EEG) ci consente di rilevare le interazioni altamente dinamiche all'interno di reti su larga scala (large-scale networks) con una precisione al millisecondo. Il nostro obiettivo è comprendere i principi generali mediante i quali la comunicazione diretta tra diverse aree cerebrali contribuisce a orchestrare la percezione e il controllo sensomotorio.
Linee di ricerca
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- Meccanismi top-down dell'attenzione visiva. Utilizziamo registrazioni magnetoencefalografiche (MEG) per esplorare i meccanismi top-down dell'attenzione visiva. L'eccellente risoluzione temporale e la copertura whole-head della MEG ci permettono di studiare le interazioni di estese reti neurali attraverso lo studio delle oscillazioni e della sincronia neurale. In particolare, ci focalizziamo sui meccanismi alla base dell'attenzione non spaziale (ad esempio durante la ricerca di uno specifico colore). In ciascun partecipante combiniamo la precisione temporale dei dati MEG con l'elevata risoluzione spaziale dell'attività fMRI. Inoltre, integriamo le misurazioni di connettività funzionale (ovvero le oscillazioni neurali coerenti tra due o più aree) con la connettività anatomica individuale rilevata tramite trattografia con imaging a tensore di diffusione (DTI).
- Frequency tagging di aree cerebrali funzionalmente specializzate. Nelle registrazioni MEG ed EEG impieghiamo frequentemente stimoli a frequenza marcata (frequency-tagged stimuli): diversi aspetti di una scena visiva vengono aggiornati periodicamente a ritmi di presentazione leggermente differenti. Applicando la Trasformata di Fourier all'attività cerebrale globale, possiamo identificare le aree che agganciano il pattern oscillatorio dello stimolo e studiarne il ruolo nell'elaborazione di specifici elementi della scena. Il filmato a destra mostra lo scorrimento nel dominio delle frequenze (non del tempo) ed evidenzia picchi di attivazione a due distinte frequenze di stimolazione, evocati da pattern di punti sovrapposti, uno dei quali era oggetto di attenzione.
- Mappatura della compartimentalizzazione funzionale nella gerarchia visiva di alto livello. Abbiamo sviluppato un approccio di frequency-tagging basato sulla Trasformata di Fourier 2D, che consente di marcare simultaneamente diversi aspetti di una scena e di estrarre i valori di phase-locking e le informazioni sui ritardi di fase relativi (latencies) per le diverse compartimentalizzazioni funzionali nella corteccia visiva di alto livello.
- Connettività funzionale e anatomica. Nello studio dei pattern di connettività funzionale — ad esempio in termini di attività oscillatoria coerente tra due regioni cerebrali — cerchiamo di individuare con precisione le basi anatomiche sottostanti. A tal fine, analizziamo le scansioni DTI dei partecipanti per ricostruire i fasci di fibre della sostanza bianca che connettono le due regioni target.
- Attenzione visiva nella preparazione del movimento. In esperimenti psicofisici utilizziamo compiti secondari di discriminazione di lettere per testare le modalità di allocazione dell'attenzione nella scena, ad esempio durante la preparazione di un'azione. Spesso i compiti primari comportano sequenze motorie, come serie di saccadi o movimenti di puntamento (pointing). Abbiamo dimostrato che, quando ai partecipanti viene chiesto di preparare sequenze motorie rapide, l'attenzione si suddivide in molteplici focolai (foci) in modo da coprire in parallelo diverse posizioni bersaglio successive (fino a tre). Analogamente, durante la preparazione simultanea di due movimenti (es. nel raggiungimento bimanuale), l'attenzione si distribuisce tra i punti di applicazione previsti.
Per la lista completa delle pubblicazioni, consultare la pagina personale di Daniel Baldauf.
- Daniel Baldauf, responsabile Scientifico (Principal Investigator)
- Ingmar DeVries, assegnista di ricerca (Postdoc)
- Philipp Schwedhelm, assegnista di ricerca (Postdoc)
- Marco Bedini, dottorando
- Francesco Mantegna, dottorando
- Orhan Soyuhos, studente di Laurea Magistrale
- Joachim Gross (University of Münster, Germania)
- Robert Desimone (MIT, USA)
- Yasaman Bagherzadeh (MIT, USA)
- Dimitrios Pantazis (MIT, USA)
- Nao (Naotsugu) Tsuchiya (Monash University, Australia)
- Stefan Treue (German Primate Center, Germania)
- Stefano Panzeri (IIT, Italia)
- Emanuele Olivetti (Fondazione Bruno Kessler, Italia)
- Paolo Avesani (Fondazione Bruno Kessler, Italia)
- Christian Keitel (University of Stirling, Regno Unito)
- Francesco Mantegna (NYU, USA)