Plasticità funzionale correlata

La plasticità neurale è una definizione ampiamente utilizzata per affrontare la capacità del sistema neurale di modificare la sua struttura e funzione in risposta a vari stimoli provenienti da cambiamenti nelle richieste del mondo esterno e da modifiche del microambiente o funzionalità del SNC (Macchi e Molinari, 1989). Indicazioni sporadiche sulla capacità del SNC adulto di cambiare la sua struttura possono essere trovate molto presto all’inizio della storia delle Neuroscienze (De Felipe e Jones, 1991). Tuttavia, è stato solo negli 1970 che il consenso si è sviluppato sull’idea che l’organizzazione cerebrale strutturale e funzionale non sia fissa dopo che lo sviluppo è terminato, come affermato da Cajal all’inizio di questo secolo (Jones, 2004). Al giorno d’oggi, è ben stabilito che la connettività cerebrale si adatta continuamente, guidata da cambiamenti funzionali e strutturali altamente interagenti (Jones, 2004; Lunedì e Castillo, 2017). Di particolare interesse per la riabilitazione dell’ictus è il concetto di plasticità funzionale o correlata all’attività (Cesa e Strata, 2007; Svensson et al., 2014). In particolare, tutti gli aggiustamenti dipendenti dall’esperienza della funzione cerebrale si basano su cambiamenti plastici sinaptici. Questi cambiamenti potrebbero influenzare l’organizzazione dei microcircuiti e le connessioni a lunga distanza che coinvolgono sia attività presinaptiche che postsinaptiche (lunedì e Castillo, 2017). Dopo l’ictus, i cambiamenti di attività interagiscono con quelli indotti dalle lesioni, possibilmente in un ambiente altamente sensibile, influenzando una sostanziale riorganizzazione delle aree e dei percorsi risparmiati. Nel complesso questa riorganizzazione è spesso associata a un limitato ripristino spontaneo della funzione, e le attività di riabilitazione sono dirette a supportare l’adattamento e a contrastare il ricablaggio disadattivo dei circuiti (Alia et al., 2017).

La compromissione più comune e ampiamente riconosciuta causata dall’ictus è la compromissione motoria, che può essere considerata come una perdita o limitazione della funzione nel controllo o nel movimento muscolare o una limitazione della mobilità (Wade, 1992). La compromissione motoria dopo l’ictus influisce in genere sul controllo del movimento del braccio e della gamba di un lato del corpo (Warlow et al., 2008) e colpisce circa l ‘ 80% dei pazienti. Pertanto, gran parte del focus della riabilitazione dell’ictus, e in particolare del lavoro dei fisioterapisti, è sul recupero del movimento compromesso e delle funzioni associate.

Il recupero del motore dopo l’ictus è complesso e confuso. Molti interventi sono stati sviluppati per cercare di aiutare il recupero motorio (e le funzioni associate), e molti studi randomizzati controllati e revisioni sistematiche sono stati fatti (Sandercock et al., 2009), sebbene la maggior parte delle prove fosse piccola e avesse alcune limitazioni di progettazione. La terapia del movimento indotto da vincoli (CIMT), ad esempio, è emersa come un intervento promettente nell’ictus subacuto e cronico (Kitago et al., 2012). Nel CIMT, il braccio non affetto viene trattenuto per la maggior parte delle ore di veglia, mentre il braccio interessato subisce una pratica basata su attività. I meccanismi alla base del miglioramento funzionale visto con CIMT non sono ben compresi a livello neurale o comportamentale. Il miglioramento funzionale del braccio interessato dopo CIMT in pazienti con ictus cronico sembra essere mediato attraverso strategie compensative piuttosto che una diminuzione della compromissione o il ritorno a un controllo motorio più normale.

È stata sviluppata una vasta gamma di strategie e dispositivi per promuovere il recupero motorio sfruttando la capacità del cervello di riorganizzare le sue reti neurali dopo l’infortunio.

La prova diretta che le regioni adiacenti della corteccia potrebbero funzionare in modo vicario dopo l’infortunio può essere ricondotta a studi a metà del 20 ° secolo (Glees e Cole 1949). Le scimmie sono state sottoposte a lesioni focali alla rappresentazione del pollice. Quando i cervelli sono stati rimappati dopo il recupero comportamentale, l’area del pollice è riapparsa nel territorio corticale adiacente. Tuttavia risultati leggermente diversi sono stati osservati da Nudo et al. negli 1990. Piccole lesioni subtotali sono state fatte in una porzione della rappresentazione distale degli arti anteriori (DFL) nelle scimmie scoiattolo, e agli animali è stato permesso di recuperare spontaneamente (cioè senza il beneficio dell’allenamento riabilitativo) per diverse settimane. In contrasto con i risultati precedenti, il DFL rimanente è stato ridotto di dimensioni, lasciando il posto a rappresentazioni prossimali espanse (Nudo e Milliken, 1996). Tuttavia, negli animali sottoposti a formazione riabilitativa con l’arto compromesso, il DFL è stato preservato o ampliato (Nudo e Milliken, 1996).

Inoltre, l’importanza delle caratteristiche dell’esercizio fisico nel determinare effetti benefici o dannosi è fornita da studi sulla distonia (Guehl et al., 2009). L’esercizio sperimentale caratterizzato da una rapida inversione dei muscoli agonisti-antagonisti, basato su movimenti stereotipati con stressanti movimenti di fine gamma che inducono la stimolazione cutanea su ampie superfici, ha dimostrato di indurre distonia in modelli animali(Byl et al., 1996). Insieme ai dati sperimentali, è un fatto clinico ben riconosciuto che precisi comportamenti ripetitivi che coinvolgono input e output quasi coincidenti sono quelli più inclini a sviluppare distonia specifica per attività (Breakefield et al., 2008; Torres-Russotto e Perlmutter, 2008). È interessante notare che la conoscenza del meccanismo che sostiene la distonia ha anche fornito i mezzi per sviluppare un trattamento efficace specifico basato sull’interruzione degli input e degli output complessivi e sulle sinergie strettamente imposte. Pertanto, una terapia sensoriale di ritorno motorio è stata testata per la distonia focale specifica per il compito. L’esercizio si basa su movimenti a cifra singola con immobilizzazione delle altre cifre, su un’ampia pratica di cifre distoniche e in coordinamento con altre cifre (Candia et al., 2002). Questi esercizi inducono cambiamenti motori associati a cambiamenti neurofisiologici a livello corticale e di rete (Tinazzi et al., 2003; Coynel et al., 2009).

La distonia è quindi un buon esempio di come l’esercizio fisico possa guidare la riorganizzazione dei circuiti cerebrali. Come nella distonia, va sottolineato che una migliore comprensione di questo rimodellamento plastico è fondamentale per sviluppare strategie più efficaci per la riabilitazione dell’ictus, evitando possibili risposte disadattive. Questo è un aspetto piuttosto critico; in effetti, si ritiene generalmente che i modelli motori ripetuti fissi ad alti punti di forza possibili siano l’obiettivo di un efficace esercizio orientato al compito. Inoltre, è ampiamente riportato che una maggiore intensità della pratica è generalmente associata a risultati funzionali migliorati non correlati al tipo di trattamento. D’altra parte, le prove degli studi clinici di riabilitazione migliorano l’idea che il trattamento debba essere personalizzato considerando i problemi e le preferenze dei singoli pazienti (Rodgers e Price, 2017).

In questa ricerca di approcci riabilitativi personalizzati, ci mancano ancora spunti per indirizzare i nostri interventi e domina il pragmatismo.

Alcune luci guida possono essere derivate da una migliore comprensione della riorganizzazione poststroke della connettività (Dijkhuizen et al., 2014). I progressi nelle neuroscienze computazionali e nelle tecniche di imaging cerebrale sono stati strumentali nel rendere possibile la supervisione dei cambiamenti di connettività in vivo (Bullmore e Sporns, 2009; Stam, 2014). In particolare, l’applicazione di approcci derivati dalla teoria dei grafi è abbastanza efficace nell’evidenziare i cambiamenti organizzativi e di sistema dopo l’ictus. I cambiamenti di connettività osservati includono (i) alterata connettività interemisferica, (ii) deviazione critica dall’elaborazione efficiente di informazioni segregate e integrate (supportata dalla cosiddetta topologia ottimale della rete “piccolo mondo”) e (iii) centralità della regione anormale negli emisferi ipsilesionale e contralesionale (De Vico Fallani et al., 2013; Rehme e Grefkes, 2013). Pertanto, la topologia delle interazioni cerebrali, sia a scala locale che globale, è influenzata dall’ictus. Inoltre, le moderne tecniche di elaborazione del segnale forniscono diversi indici la cui validità come indicatori di accoppiamento funzionale tra diverse aree è attualmente in fase di sperimentazione su modelli umani e animali di ictus (Alia et al., 2017). I cambiamenti di connettività dopo l’ictus sono spesso associati al recupero (Wu et al., 2015); tuttavia, dovrebbero essere considerati anche i cambiamenti di rete poststroke che potrebbero essere disadattivi (Taub et al., 2002). Considerando la variabilità dei cambiamenti di rete, l’importanza della plasticità funzionale nell’influenzare la connettività, così come lo stretto legame tra organizzazione cerebrale e recupero funzionale, la necessità di indici in grado di monitorare i cambiamenti di connettività è fondamentale. Tali indicatori aiuterebbero a segnare la riorganizzazione sinaptica e la plasticità a livello di sistema in relazione al recupero dopo l’ictus aiutando a districare meccanismi disadattivi vs adattivi e terapie più efficaci vs meno efficaci (Saleh et al., 2017).