Visual awareness without visual cortex: from monkey neurophysiology to human patients - Finanziamento dell’Unione Europea – NextGenerationEU – missione 4, componente 2, investimento 1.1.

La consapevolezza visiva – l’accesso online al contenuto della nostra esperienza visiva – offre flessibilità e ricchezza esperienziale, e la sua perdita a seguito di un danno cerebrale è invalidante. Tuttavia, i pazienti affetti da cecità a seguito di un danno alla corteccia visiva primaria (V1) possono mantenere funzioni visive non coscienti, nonostante la mancanza di consapevolezza visiva. L’obiettivo generale di VIVA è promuovere il recupero delle abilità visive dopo il danno a V1. Ciò richiede lo spostamento del focus della ricerca dallo studio dei correlati neurali della consapevolezza visiva a quello delle sue cause neurali. A questo scopo, proponiamo di integrare in un quadro coerente 3 principali approcci di ricerca: misure multimodali dell'attività cerebrale, misure comportamentali, e confronto tra specie. In tal modo, offriremo nuove basi neuropsicologiche su cui fondare la nostra comprensione della consapevolezza visiva. Successivamente, tradurremo questa conoscenza in interventi pre-clinici "evidence-based". Il primo Obiettivo Specifico (SA1) integra il neuroimaging computazionale (umani) e l'elettrofisiologia (scimmie) nei partecipanti con lesioni V1 per caratterizzare, su più scale spaziali e temporali, le ricorrenze nell'attività cerebrali a livello locale e global associate alla consapevolezza visiva. A livello microscala, stimeremo i population receptive fields - pRF - con fMRI (ESP. 1.1), analizzando così i segnali fMRI in modo simile al modo in cui le proprietà di tuning vengono valutate nella fisiologia sui primati non umani. Successivamente, collocheremo questa conoscenza nel contesto su scala macro delle interazioni di sistema tra aree cerebrali distanti, applicando la connettività funzionale dinamica ai segnali fMRI ed EEG negli esseri umani (ESP. 1.2). Le stesse domande verranno affrontate utilizzando un "modello animale di precisione" della visione non cosciente in macachi con lesioni a V1 attraverso sonde multi-elettrodo impiantate in una rete cortico-sottocorticale che comprende il collicolo superiore, il pulvinare e i nodi di ordine superiore del ventrale. flusso visivo (ESP 1.3). Questi studi chiariranno con altissima risoluzione spazio-temporale: 1) come una data struttura cerebrale traduce le proprietà visive in risposte associate alla consapevolezza; 2) come la lesione altera le proprietà di risposta nelle aree intatte; e 3) le dinamiche funzionali a livello di rete. SA2 promuoverà la (ri)emergenza della consapevolezza visiva perduta a seguito del danno V1, sfruttando così il potenziale clinico delle conoscenze di base raccolte nella parte precedente. EXP 2.1 applicherà agli esseri umani sani un nuovo protocollo TMS che consente la stimolazione congiunta di circuiti corticali complessi, piuttosto che di singole aree, e selezionerà la direzione della connettività che viene potenziata per promuovere la plasticità hebbiana e migliorare la percezione visiva. Una volta perfezionato, il protocollo sarà adattato per il trattamento preclinico in pazienti con danno V1 (EXP 2.2). Infine, EXP 2.3. nelle scimmie impiantate supereranno i limiti della TMS, che non consente di raggiungere le strutture cerebrali profonde, e applicheremo una microstimolazione elettrica temporalmente precisa al pulvinar testando l’ipotesi che questa migliori il rilevamento degli stimoli nel campo cieco.