Hands position influence on embodiment during action observation: an fMRI study.

The cortical motor system is activated not only during execution of voluntary movement, but also during the observation of actions performed by others. In facts, a network of neurons firing both when executing and when observing actions has been found in the parietal and ventral prefrontal cortex of humans and for its properties has been called the mirror neuron (MN) system. Action observation based approach is used for rehabilitation of neurological diseases, such as stroke, but so far there is a lack of information about the optimal view setting that should be used to optimise the training results. This thesis focuses the attention to the hands position influence on the MN system activation and its possible implications with the use of the MN system principles in rehabilitation. It was designed a functional magnetic resonance (fMRI) experiment to explore the activation of the MN system. The main aim of the study was to investigate how the functional activation of the brain areas is influenced by the position of the hands during the observation of videoclips. Results show that, at a group level, the MN system activation increased when the hands of the subjects were congruent with the hands showed in the videoclips. It was seen, as well, a greater activity of the inferior frontal gyrus in the right hemisphere. This finding could suggest that the position of the subjects with the “hands up” permitted a greater embodiment with the hands seen in the videoclips, as we hypothesised.L’attivazione del sistema motorio corticale, che avviene notoriamente durante l’esecuzione del movimento volontario, è stata osservata anche in associazione con l’osservazione di azioni svolte da altri. Una rete di neuroni che si attivano in concomitanza non solo dell’esecuzione dei movimenti, ma anche della loro osservazione è stata individuata nell’uomo a livello della corteccia parietale e ventrale prefrontale. Tale sistema, per le sue proprietà intrinseche, è stato denominato sistema dei neuroni specchio. Approcci basati sul sistema dei neuroni specchio, quindi su tecniche di osservazione di azioni, sono impiegati per la riabilitazione di alcune malattie neurologiche, per esempio l’ictus. Ciononostante, allo stato attuale, sono disponibili solo informazioni parziali, in particolare riguardo le caratteristiche del setting da utilizzare per ottimizzare i risultati del training basato sull’osservazione di azioni. L’attenzione di questa tesi è prevalentemente incentrata sulla valutazione dell’influenza della diversa posizione delle mani sull’attivazione del sistema di osservazione di azioni e la sua possibile implicazione nell’ambito della riabilitazione. Pertanto, per esplorare l’attivazione dei neuroni specchio, è stato disegnato un esperimento di risonanza magnetica funzionale. Lo scopo principale dell’esperimento voleva essere quello di investigare in che modo l’attivazione funzionale di specifiche aree cerebrali sia influenzata dalla posizione delle mani mediante l’osservazione di videoclips che mostravano semplici azioni bimanuali. I risultati ottenuti permettono di affermare che l’attivazione del sistema dei neuroni specchio aumenta quando le mani dei soggetti osservanti sono congruenti con quelle mostrate nei videoclip. Degna di nota, è l’aumentata attivazione a livello del giro frontale inferiore nell’emisfero destro. I risultati dello studio oggetto di questa tesi suggeriscono che la posizione delle mani su, nel tentativo di aumentare la congruenza con le mani osservate, aumenta l’embodiment del soggetto che osserva, come ipotizzato