Scienze Fisioterapiche 5 - PDF

09/03/2024 Scienze Fisioterapiche 5 Riabilitazione dei deficit neuropsicologici causati da lesioni focali e da patologie neurodegenerative del sistema nervoso centrale: La plasticità cerebrale e il recupero f...

09/03/2024 Scienze Fisioterapiche 5 Riabilitazione dei deficit neuropsicologici causati da lesioni focali e da patologie neurodegenerative del sistema nervoso centrale: La plasticità cerebrale e il recupero funzionale dopo una lesione cerebrale La riabilitazione neuropsicologica: impostare un trattamento e valutarne l’efficacia La riabilitazione dei disturbi dell’attenzione e del disorientamento spaziale La riabilitazione dei deficit di memoria: memoria a breve termine e amnesia La riabilitazione delle funzioni esecutive: sindrome frontale La riabilitazione dei deficit della cognizione sociale La riabilitazione nei disturbi del neurosviluppo Prerequisiti: Principi di anatomia del sistema nervoso centrale e principali sindromi neurologiche Conoscenza del processo di ragionamento clinico Riabilitazione dei deficit neuropsicologici causati da lesioni focali e da patologie neurodegenerative del sistema nervoso centrale Questi deficit hanno un impatto importante sul sistema sociosanitario in relazione alla frequenza delle malattie causa di questi disordini (in particolare, ictus, malattie neurodegenerative, traumi cranio-encefalici, tumori), che incidono fortemente sulla qualità della vita del paziente (ad esempio, sull’autonomia nella vita quotidiana e sul ritorno al lavoro, nel caso di pazienti in età giovane-adulta). Vi è, nel complesso, evidenza a favore dell’efficacia di alcuni trattamenti riabilitativi, pur se studi ulteriori sono necessari, con particolare riferimento alla durata nel tempo di questi effetti e alla valutazione del loro impatto positivo su aspetti ecologici della vita del paziente, come le attività quotidiane 1  09/03/2024 UD1 La plasticità cerebrale e il recupero funzionale dopo una lesione cerebrale Comprendere il significato della plasticità cerebrale come risposta a una lesione del sistema nervoso centrale Conoscere gli effetti delle metodiche di stimolazione cerebrale non invasiva sulla plasticità La base neurale del recupero dei deficit sensorimotori e cognitivi, causati da lesioni cerebrali, è costituita da modificazioni strutturali e funzionali del cervello, che vanno collettivamente sotto il nome di neuroplasticità. Questa comprende la neurogenesi e la rigenerazione di assoni e dendriti, che sottende lo sviluppo di nuove connessioni sinaptiche. Il ri-apprendimento di funzioni danneggiate è mediato da modificazioni plastiche del cervello. Le NIBS (TMS, tDCS) esercitano i loro effetti eccitatori e inibitori a lungo termine agendo sulla neuroplasticità. Queste modificazioni plastiche dell’attività delle diverse aree cerebrali stanno alla base del recupero di deficit causati da lesioni cerebrali focali, come nel caso di un ictus cerebrale, quali l’afasia e la NSU Plasticità cerebrale come risposta a una lesione del sistema nervoso centrale: un po’ di storia La plasticità del cervello consente al sistema nervoso centrale (SNC) di adattarsi ai continui cambiamenti che avvengono nell’ambiente Possesso di una struttura abbastanza debole da cedere a un’influenza, ma abbastanza forte da non cedere tutto in una volta. William James (1890) Quanto maggiore era l’ampiezza della lesione sperimentale, tanto maggiore era l’amnesia. Karl Lashley (1930) Dopo il termine dello sviluppo del sistema nervoso non avviene più neurogenesi. Ramon y Cajal (1928) Modello dei processi di apprendimento al livello delle sinapsi nel SNC. Donald Hebb (1949) 2  09/03/2024 Il modello dei processi di apprendimento al livello delle sinapsi nel SNC secondo Hebb La plasticità si realizza mediante una modificazione dell’attività sinaptica (W) secondo la regola per cui W avviene in funzione (F) di: «pre-post» (le attività pre- e postsinaptiche e la loro storia), «w» (la forza della connessione sinaptica), con il possibile ruolo di un terzo fattore «g» Fonte: Adattato da Kuśmierz, Isomura e Toyoizumi Potenziamento a lungo termine (Long-Term Potentiation, LTP) La neuroplasticità determinata dalle modificazioni ambientali, che coinvolge processi di apprendimento per adattarsi a esse, consiste in variazioni dell’eccitabilità corticale e in un ampliamento delle mappe neurali, ad esempio in un compito di apprendimento di un’abilità motoria o cognitiva Queste modificazioni, a loro volta, consistono in variazioni plastiche delle connessioni sinaptiche, che si esprimono come un aumento duraturo della loro efficacia 3  09/03/2024 Depressione a lungo termine (Long-Term Depression, LTD) La plasticità è modulata anche da un fenomeno speculare alla LTP, la depressione a lungo termine (Long-Term Depression, LTD) dell’efficienza dell’attività sinaptica Fenomeni quali gli effetti indotti dalla deprivazione degli input sensoriali, sia nel sistema somatosensoriale che in quello visivo (ad esempio, mediante la chiusura di un occhio), sono mediati dalla LTD L’LTD è coinvolta nella memoria e nell’apprendimento e quando è richiesta una risposta cognitiva flessibile Inoltre, l’LTD può stare alla base degli effetti cognitivi dello stress acuto, della dipendenza da abuso di sostanze e dell’eliminazione di sinapsi nelle malattie neurodegenerative. Riabilitazione e apprendimento Le modificazioni plastiche di specifiche regioni corticali sarebbero legate all’apprendimento di nuove abilità (skill- o learning-dependent), piuttosto che all’esecuzione ripetuta di un’azione, senza apprendimento (use-dependent) Ratti che imparano a estrarre pezzetti di legno da una piattaforma rotante presentano un’espansione delle mappe motorie corticali relative ai movimenti distali, con genesi di nuove sinapsi. Al contrario, quando i ratti premono semplicemente una barra, non si verificano né sinaptogenesi né ampliamento delle mappe corticali L’ippocampo posteriore di tassisti londinesi con regolare licenza è più grande di quello di partecipanti di controllo che non guidano i taxi 4  09/03/2024 Plasticità dopo lesioni del sistema nervoso periferico Reinnervazione, mediante la rigenerazione di assoni danneggiati, ⁠delle cellule-bersaglio denervate, con il ristabilimento dei contatti sinaptici Reinnervazione delle cellule-bersaglio per il tramite di rami collaterali di assoni di altri neuroni, non danneggiati Rimodellamento di circuiti nel sistema nervoso centrale, funzionalmente connessi alle abilità sensoriali o motorie rese deficitarie dalla lesione periferica. Plasticità dopo lesioni del sistema nervoso centrale Plasticità neuronale: nel sistema motorio, l’ictus causa degenerazione walleriana (una fibra nervosa separata con un taglio o in altro modo dal corpo cellulare da cui emana), la cui quantità dipende dalla gravità (estensione) della lesione. Le fibre assonali delle cellule sopravvissute si riorganizzano lungo il bordo dell’infarto e danno luogo a nuove ramificazioni terminali Neurogenesi stimolata dopo una lesione cerebrale si basa sulla presenza di nicchie di cellule germinali in regioni che ospitano precursori delle cellule nervose. Dopo un’ischemia cerebrale, queste cellule proliferano e i neuroblasti migrano verso la sede della lesione, lungo i vasi sanguigni. La neurogenesi potrebbe promuovere il recupero funzionale in quanto i nuovi neuroni rimpiazzano quelli distrutti dall’ictus 5  09/03/2024 Plasticità dopo lesioni del sistema nervoso centrale Angiogenesi: dopo un ictus, i neuroni e gli astrociti (particolari tipi di cellule, a forma di stella, che nel sistema nervoso centrale danno sostegno ai neuroni, assicurano l'isolamento dei tessuti nervosi e la protezione da corpi estranei in caso di lesioni) esprimono fattori angiogenetici, che determinano uno sviluppo microvascolare, con la generazione di nuovi capillari. Vi è una relazione stretta tra flusso sanguigno e recupero dei deficit neurologici dopo un ictus. L’aumento della perfusione legato all’angiogenesi sopperisce ai bisogni metabolici delle cellule nervose nelle regioni cerebrali sopravvissute Le cellule della glia, particolarmente gli astrociti, creano un microambiente favorevole a un rimodellamento neuronale efficace, modulando l’eccitabilità neuronale e facilitando la plasticità sinaptica Principio di Kennard: plasticità cerebrale ed età Secondo il cosiddetto «principio di Kennard», attribuito alla neuroscienziata Margaret Kennard (1899-1975), vi è una relazione lineare negativa tra l’età e il recupero funzionale, ovvero: quanto maggiore è l’età della persona al momento della lesione cerebrale, tanto minore è il recupero, in quanto i meccanismi descritti divengono meno efficaci con l’aumentare dell’età. Tuttavia, questo non implica necessariamente che, anche nelle età più avanzate della vita, non abbia luogo alcun recupero spontaneo e non vi sia sensibilità ai trattamenti riabilitativi 6  09/03/2024 Neuroimmagine strutturale Al livello corticale regionale, ovvero di reti (network) neuronali, le basi neurali del recupero possono essere valutate mediante: metodi di neuroimmagine strutturale, che permettono di mettere in relazione la sede e l’estensione delle aree cerebrali lese con il recupero dei deficit neurologici, spontaneo o indotto dal trattamento riabilitativo Tomografia computerizzata (Computerized Tomography, CT), risonanza magnetica nucleare (Magnetic Resonance Imaging, MRI): visualizzano la sede e l’estensione delle lesioni cerebrali. Diffusion Tensor Imaging (DTI): valuta i tratti di sostanza bianca, con ciò fornendo informazioni sulla connettività cerebrale Neuroimmagine funzionale Al livello corticale regionale, ovvero di reti (network) neuronali, le basi neurali del recupero possono essere valutate mediante: metodi di neuroimmagine funzionale, che permettono di mettere in relazione i pattern di attività cerebrale regionale (a riposo o durante l’esecuzione di compiti specifici) con il recupero Tomografia ad emissione di fotone singolo (Single Photon Emission Computerized Tomography, SPECT), tomografia a emissione di positroni (Positron Emission Tomography, PET), risonanza magnetica nucleare funzionale (functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI): forniscono indicazioni circa il flusso e il metabolismo cerebrali regionali 7  09/03/2024 Processi di recupero In termini generali, il recupero può basarsi su: Fenomeni plastici nelle aree cerebrali perilesionali, sulla base dell’attività di regioni funzionalmente impegnate nelle attività compromesse La riorganizzazione di una rete neuronale esistente, più distante, impegnata in processi specifici non identici (ad esempio per il linguaggio, nella fonologia, piuttosto che nella semantica, lesa funzionalmente; per la cognizione spaziale, nella rappresentazione dello spazio extrapersonale, piuttosto che in quella lesa dello spazio personale, corporeo) Il reclutamento di regioni che, prima della lesione, non erano impegnate nel processo danneggiato; in questo caso, il recupero può essere basato su comportamenti compensatori, piuttosto che su un miglioramento della funzione lesa, oppure su una riconversione funzionale di queste aree Ipoattivazione cerebrale e diaschisi. Iperattivazione adattiva e maladattiva L’ipoattivazione, in condizione di riposo o associata allo svolgimento di un compito, di regioni perilesionali o remote suggerisce effetti di diaschisi L’iperattivazione può indicare sia il contributo al recupero funzionale di una regione cerebrale non danneggiata strutturalmente nell’emisfero leso o in quello controlaterale (spesso in aree omologhe a quelle danneggiate), sia un’iperattività maladattiva, interferente con il recupero funzionale, liberata dalla lesione mediante riduzione o cessazione dell’attività modulatoria nei confronti di aree distanti, nello stesso emisfero (mediante connessioni intraemisferiche), o nell’emisfero controlaterale non leso (mediante connessioni callosali) 8  09/03/2024 Stimolazione cerebrale non invasiva e plasticità La stimolazione cerebrale non invasiva o NIBS (Non-Invasive Brain Stimulation) è un approccio che utilizza correnti elettriche, applicate al SNC, volte a indurre cambiamenti transitori dell’attività cerebrale. Questi cambiamenti indotti possono essere utilizzati sia per studiare, sia per modificare, con finalità terapeutiche, lo stato del SNC La NIBS comprende diverse tecniche, tra cui le più utilizzate sono: la stimolazione magnetica transcranica (Transcranial Magnetic Stimulation, TMS) [Rossi et al. 2009] e la stimolazione elettrica a corrente continua (transcranial Direct Current Stimulation, tDCS) [Antal et al. 2017]. Stimolazioni elettriche e magnetiche con effetti «eccitatori» e «inibitori» Queste tecniche di NIBS influenzano gli stati neuronali attraverso sistemi diversi. I metodi di NIBS modificano il potenziale di membrana dei neuroni attraverso correnti elettriche e, di conseguenza, favoriscono la generazione o meno di potenziali d’azione Questo è l’effetto principale «condiviso» da tutte le tecniche NIBS, che tuttavia differiscono nel modo in cui raggiungono questo risultato e nell’intensità dell’azione 9  09/03/2024 TMS, neurostimolazione La TMS si basa sul principio dell’induzione elettromagnetica ed è fondamentalmente un metodo di neurostimolazione, che comporta l’induzione di una depolarizzazione delle membrane neuronali e l’avvio di potenziali d’azione nell’area stimolata La TMS può essere applicata in diversi modi, da un singolo impulso TMS a diverse combinazioni di impulsi TMS a diversi intervalli di tempo; in questo secondo caso si parla di TMS ripetitiva (repetitive, rTMS) Mentre per la TMS a singolo impulso si ha generalmente un effetto di neurostimolazione, è la rTMS che viene impiegata per modificare l’eccitabilità corticale, sia localmente, che in regioni funzionalmente connesse; per la rTMS si parla anche di neuromodulazione. tDCS, neuromodulazione La tDCS è essenzialmente un metodo di neuromodulazione Attraverso stimolazioni elettriche a bassissima intensità, la tDCS induce cambiamenti nello stato del potenziale di membrana, alterando i flussi di ioni Questa alterazione può essere una iperpolarizzazione o una depolarizzazione del neurone. In sostanza, la tDCS non comporta l’induzione diretta di potenziali d’azione, ma una variazione della soglia di risposta dei neuroni stimolati, con una conseguente modulazione della risposta che il neurone può fornire In pratica la tDCS modula la disponibilità del neurone a generare un potenziale d’azione. Grazie a questi effetti, anche con la tDCS è possibile modificare l’eccitabilità corticale. 10  09/03/2024 Effetti sinergici di NIBS e training Numerosi studi sperimentali hanno evidenziato come il modo migliore per indurre tale potenziamento/modulazione a livello cerebrale sia quello di stimolare l’area corticale di interesse e di attivare il network che supporta la specifica funzione Nell’ambito della facilitazione di fenomeni di apprendimento, questo obiettivo può essere raggiunto combinando l’induzione di plasticità esogena (attraverso l’applicazione delle NIBS) con uno specifico addestramento (training) «comportamentale», che induca plasticità endogena (il training cognitivo) Se la stimolazione cerebrale viene applicata quando il sistema si trova in un determinato stato funzionale, questo dovrebbe aumentare e rafforzare lo specifico network funzionale cortico-corticale (o sottocorticale), che è attivo in quel momento attraverso la plasticità Hebbiana Svantaggi e vantaggi delle tecniche NIBS La TMS ha un’ottima risoluzione temporale e spaziale, anche in termini di efficacia nello stimolare precise reti neurali. Tuttavia, il basso costo della tDCS, la sua buona sicurezza, la possibilità di utilizzarla contemporaneamente alla riabilitazione di una funzione, nonché la possibilità di avere una buona condizione sham, portano a preferire la tDCS negli studi con un obiettivo prettamente clinico (si noti che questa considerazione non tiene conto dell’efficacia terapeutica: per un approfondimento [Lefaucheur et al. 2017; 2020]) Il potenziale delle metodiche NIBS deve essere impiegato con pazienti ben caratterizzati e protocolli di stimolazione individualizzati. È necessaria un’attenta selezione dei pazienti con una definizione della stimolazione basata sull’anatomia strutturale e funzionale di ciascun paziente, che consideri anche le capacità residue del sistema 11