Maria Concetta Morrone

ENG. Maria Concetta Morrone graduated in Physics from the University of Pisa in 1977 and trained in Biophysics at the Scuola Normale Superiore from 1973 to 1980.  Following three research positions in the Department of Psychology of the University of Western Australia, the Scuola Normale Superiore of Pisa, and the CNR Institute of Neuroscience, she was appointed Professor of Psychophysiology in the Faculty of Psychology of the Università Vita-salute S Raffaele Milan in 2000. From the 2008 she is Professor of Physiology of the School of Medicine of University of Pisa. She has been awarded major national and international prizes for scientific achievements, including the National Prize for Physiopathology from the Accademia dei Lincei (2002), the Perception Lecture (Budapest: 2004), and the Koffka Prize in development and perception (Giessen: 2011). From an initial interest in biophysics and physiology, where she made many seminal contributions, she moved then on to psychophysics and visual perception. Her research career has been dedicated to understanding the function of the mammalian visual system, where she has made many important contributions fundamental in shaping the field. The research involves the study of both humans and animals using a variety of techniques, including psychophysics, electro-physiology, functional brain imaging, computational modelling and artificial intelligence. The simultaneous mastery of all these techniques has made it possible to tackle a wide spectrum of problems, approaching each problem from different perspectives in a truly interdisciplinary manner. Over the years the research has spanned almost all active areas of vision research, including spatial vision, development, plasticity, attention, colour, motion, robotics, vision during eye movements and more recently multisensory perception and action. Prof. Morrone has published some 120 publications in excellent international peer-review journals, including Nature and her sister journals, Neuron, Current Biology and Trends in Neuroscience. During the course of her career she has established three new laboratories in Perth, Pisa, and Milan, all with state-of-the-art technology and all still active and productive. She is Chief Editor of several major specialized journals and one of the founding editors of the first Open Access journal in Life Sciences.

ITA. Maria Concetta Morrone si è laureata in Fisica all'Università di Pisa nel 1977 e ha studiato Biofisica alla Scuola Normale Superiore dal 1973 al 1980. Dopo essere stata ricercatrice presso il Dipartimento di Psicologia dell'Università dell'Australia occidentale, la Scuola Normale Superiore e l'Istituto di neuroscienze del CNR, nel 2000 è stata nominata Professore di Psicofisiologia nella Facoltà di Psicologia dell'Università Vita-salute San Raffaele di Milano. Dal 2008 è Professore di Fisiologia alla Facoltà di Medicina dell'Università di Pisa. Ha ricevuto diversi premi importanti a livello nazionale e internazionale per i suoi risultati scientifici, fra cui il Premio Nazionale di Fisiologia e Patologia dell'Accademia dei Lincei (2002), la Perception Lecture (Budapest, 2004) e il premio Kurt Koffka dedicato al campo dello sviluppo e della percezione (Giessen, 2011). Si è dapprima interessata alla biofisica e alla fisiologia, campi che le devono molti contributi fecondi; in seguito si è occupata di psicofisica e percezione visiva. La sua carriera è stata dedicata alla comprensione del funzionamento del sistema visivo dei mammiferi; i suoi contributi in materia, numerosi e importanti, sono stati essenziali nel forgiare la disciplina. Gli studi, svolti sia su esseri umani che su animali, sfruttano varie tecniche, fra cui la psicofisica, l'elettrofisiologia, la risonanza magnetica funzionale del cervello, i modelli informatici e l'intelligenza artificiale. Padroneggiando allo stesso tempo tutte queste tecniche ha potuto trattare una vasta gamma di problemi, affrontando ciascuno in una prospettiva diversa, in maniera autenticamente interdisciplinare. Nel corso degli anni i suoi lavori hanno toccato quasi tutte le aree attive nella ricerca sulla visione, fra cui la visione spaziale, lo sviluppo, la plasticità, l'attenzione, il colore, il movimento, la robotica, la visione durante i movimenti oculari e, piú di recente, la percezione e l'azione multisensoriale. Ha pubblicato circa 120 articoli in riviste internazionali di alto livello e con referaggio, fra cui “Nature” e riviste affiliate, “Neuron”, “Current Biology” e “Trends in Neuroscience”. Nel corso della sua carriera ha creato tre nuovi laboratori a Perth, Pisa e Milano, tutti equipaggiati della tecnologia piú avanzata e attivi e produttivi ancor oggi. Dirige svariate riviste specialistiche di primo piano ed è tra i direttori fondatori della prima rivista di scienze della vita ad accesso libero.

Space, time and number in the brain

Perception is deceptively effortless: we open our eyes and see a rich world full of objects, all exquisitely defined in fine detail and stable in time and in space. However, the mechanisms by which our neural system achieves this perceptual miracle are far from clear. Our eyes are continually in motion, displacing the image across our retinae, but the brain manages to compute accurately the number of visible objects, where they are in space, and their temporal appearance. Traditionally, space, time and number have been studied separately and thought of as independent dimensions, but recent research from our laboratory and others suggests that they are in fact tightly interlinked: event timing is spatially specific, and both time and space  are  tightly linked  with number. Furthermore, this research suggests that stability in the face of eye movements may be a consequence of a simultaneous alteration of the neuronal mechanisms that subserve visual perception of space and time. Localization of visual events in space and time seems to be mediated by neurones with receptive fields that remain solid in external space, leading to what is termed “spatiotopic encoding”. Spatiotopic coding in cortical areas have been shown to be involved in the perception of time and have also been revealed by fMRI in human. These results reinforce the notion of a common perceptual metric, which  is probably mediated by neurons in  intraparietal cortex; they further suggest that before each saccade the common metric for all  three is reset, possibly to pave the way for a fresh analysis of the post-saccadic situation.

Spazio, tempo e numero nel cervello

Percepire è un’operazione di una facilità ingannevole: aprendo gli occhi vediamo un mondo variegato pieno di oggetti, tutti perfettamente definiti sin nei minimi dettagli e stabili nel tempo e nello spazio. Ma i meccanismi sfruttati dal nostro sistema neurale per realizzare questo miracolo percettivo sono tutt’altro che chiari. I nostri occhi si muovono di continuo, spostando l’immagine sulla retina, ma il cervello riesce a calcolare con precisione il numero di oggetti visibili, la loro posizione nello spazio e i cambiamenti del loro aspetto nel tempo. In passato lo spazio, il tempo e il numero sono stati studiati separatamente, e concepiti quali dimensioni indipendenti, ma le ultime ricerche di vari laboratori, incluso il mio, indicano che in realtà esse sono intimamente legate: la determinazione temporale degli eventi dipende dalla collocazione spaziale, e sia il tempo che lo spazio sono strettamente connessi ai numeri. Queste ricerche indicano inoltre che la stabilità delle percezioni a prescindere dai movimenti oculari potrebbe derivare da alterazioni simultanee dei meccanismi neuronali alla base della percezione visiva dello spazio e del tempo. La localizzazione degli eventi visivi nello spazio e nel tempo sembra mediata da neuroni i cui campi  recettivi rimangono stabili nello spazio esterno, generando la cosiddetta «codifica spaziotopica». È stato mostrato che la codifica spaziotopica nelle aree corticali è coinvolta nella percezione del tempo; essa è inoltre stata rilevata dalla risonanza magnetica funzionale su esseri umani. Questi risultati confermano l’idea che la metrica percettiva sia comune e probabilmente mediata da neuroni della corteccia intraparietale, e indicano che la metrica comune ai tre viene rigenerata prima di ogni movimento saccadico, forse per spianare la strada a un’analisi rinnovata della situazione dopo il movimento saccadico.