The effect of the observation of grasping objects vs their static presentation on memory-recall : a behavioural and neurophysiological study

Abstract

L’obiettivo di questo studio è stato quello di investigare la relazione fra la modulazione dell’eccitabilità corticomotoria evocata dalla presentazione di oggetti in due diverse modalità (in isolamento vs in contesto di un’azione di afferramento) e l’abilità di rievocare, in un compito di recall, oggetti precedentemente osservati in isolamento vs in contesto di un’azione di afferramento. A tale scopo, venti volontari sani hanno preso parte ad un esperimento composto da due fasi. La prima, in cui è stata adoperata la tecnica della Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS), ha valutato l’effetto dell'osservazione di oggetti in isolamento vs azioni di afferramento, sulla modulazione dell’eccitabilità corticospinale e dell’inibizione intra-corticale. La seconda, ha previsto un compito comportamentale in cui è stato valutato l'effetto dell'osservazione dell'azione di afferramento di oggetti vs loro mera presentazione sulla successiva rievocazione degli oggetti. I risultati di questo studio hanno mostrato che né l’osservazione delle azioni, né la semplice osservazione di oggetti forniscono un vantaggio sulla successiva performance del recall test. Tuttavia, è emersa una correlazione significativa tra la performance del recall test e la facilitazione corticospinale relativa prodotta dalle due condizioni di osservazione: maggiore era la facilitazione corticospinale evocata dall’osservazione dell’azione/osservazione dell’oggetto statico, maggiore era l'impatto positivo sulle corrispettive condizioni nel compito di recall. La stessa correlazione non è stata riscontrata considerando l'inibizione intra-corticale. Questo studio ha identificato per la prima volta le caratteristiche neurofisiologiche motorie in grado di predire l'effetto dell'osservazione di afferramento di oggetti vs la loro mera presentazione sulla loro successiva rievocazione. Il fatto che tale potere predittivo sia circoscritto alla modulazione dell'eccitabilità corticospinale (e non intra-corticale), suggerisce il coinvolgimento di substrati neurofisiologici al di fuori della corteccia motoria primaria. Oltre ad ampliare le conoscenze sulla relazione fra dominio motorio e funzioni mnesiche, i risultati di questo studio potrebbero aprire la strada allo sviluppo di nuovi approcci di trattamento per le abilità di memoria, introducendo la somministrazione personalizzata di osservazione di azioni/oggetti, secondo le caratteristiche neurofisiologiche individuali.

The objective of this study is to investigate the relationship between the individual motor responsiveness to the presentation of grasped vs static objects, and the ability to recall objects previously observed within a grasping action, or in an isolated, static presentation. For this purpose, twenty healthy subjects underwent the following procedures. First, the effect of the observation of grasping actions toward objects (AO) and the observation of objects in isolation (OO) on (1) corticospinal excitability and (2) intracortical inhibition was assessed with Transcranial Magnetic Stimulation (TMS). Subsequently, participants underwent a behavioural task were the effect of action (AO) vs object (OO) observation on the recall of correspondent objects was assessed. At a mere behavioural level, neither AO nor OO induced an advantage on subsequent recall. However, a significant correlation between the behavioural performance and the individual corticospinal facilitation by AO/OO emerged. In particular, the greater was corticospinal relative facilitation by AO/OO, the greater was AO/OO impact on subsequent recall. The same relationship was not found for short-interval intra-cortical inhibition. In conclusion, this study identified for the first time the motor neurophysiological signatures explaining the effect of the observation of grasping objects vs their static presentation on their subsequent recall. The fact that corticospinal (and not intracortical) excitability modulation by action/object observation is endowed with such a predictive power, suggests an extra-M1 location of the neurophysiological substrates. Besides its theoretical significance, this study could pave the way for the development of implementation of novel treatment approaches, where the traditional training for memory abilities is integrated with the personalized administration of action/objects observation, according to individual motor signatures.