Stroke sconvolge come il cervello controlla le sinergie muscolari

Aprile 9, 2016 Admin Salute 0 14
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Un nuovo studio del MIT, Harvard Medical School e l'Ospedale San Camillo di Venezia ritiene che dopo un ictus, queste sinergie muscolari vengono attivati ​​in modo alterati. Inoltre, tali interruzioni seguono modelli specifici a seconda della gravità della corsa e la quantità di tempo trascorso da quando la corsa.

I risultati, pubblicati questa settimana negli Atti della National Academy of Sciences, potrebbe portare a una migliore riabilitazione per pazienti colpiti da ictus, così come una migliore comprensione di come la corteccia motoria coordina i movimenti, dice Emilio Bizzi, professore Istituto al MIT e senior autore della carta.




"La corteccia è responsabile per l'apprendimento motorio e per controllare il movimento, quindi vogliamo capire che cosa sta succedendo lì", dice Bizzi, che è un membro dell'Istituto McGovern for Brain Research del MIT. "Come fa la corteccia traduce l'idea di trasferirsi in una serie di comandi per realizzare un compito?"

Controllo coordinato

Un modo per esplorare le funzioni corticali motorie è studiare come schemi motori sono interrotti in pazienti colpiti da ictus che hanno subito danni alle aree motorie.

Nel 2009, Bizzi ed i suoi colleghi prima identificato sinergie muscolari nelle braccia di persone che avevano subito colpi lievi misurando l'attività elettrica in ogni muscolo, come i pazienti si muovevano. Quindi, utilizzando un algoritmo di fattorizzazione appositamente progettato, i ricercatori hanno identificato caratteristici sinergie muscolari in entrambi i bracci di ictus colpiti e non colpiti.

"Per controllare, precisamente, ogni muscolo necessari per il compito sarebbe molto difficile. Quello che abbiamo dimostrato è che il sistema nervoso centrale, quando esso programma il movimento, fa uso di questi moduli" dice Bizzi. "Invece di attivare simultaneamente 50 muscoli per una singola azione, potrete combinare alcuni sinergie per raggiungere questo obiettivo."

Nello studio del 2009, e di nuovo nel nuovo documento, i ricercatori hanno dimostrato che le sinergie tra le braccia affetti di pazienti che hanno subito ictus lievi nella corteccia sono molto simili a quelli visti in braccio inalterati anche se i pattern di attivazione muscolare sono diversi. Questo dimostra che le sinergie muscolari sono strutturati all'interno del midollo spinale, e che la corsa corticale altera la capacità del cervello di attivare queste sinergie nelle opportune combinazioni.

Tuttavia, il nuovo studio ha trovato un modello molto differente nei pazienti che hanno subito ictus più gravi. In questi pazienti, le sinergie nel braccio colpiti fuse per formare un numero minore di sinergie più grandi. E in un terzo gruppo di pazienti, che avevano sofferto la loro corsa molti anni prima, le sinergie muscolari del braccio colpito suddivisi in frammenti delle sinergie osservati nel braccio inalterato.

Questo fenomeno, noto come frazionamento, non ripristina le sinergie a quello che avrebbero guardato come prima della corsa. "Questi frazionamenti sembrano essere qualcosa di completamente nuovo", dice Vincent Cheung, ricercatore presso l'Istituto McGovern e autore principale della nuova carta PNAS. "La congettura sarebbe che questi frammenti possono essere un modo che il sistema nervoso cerca di adattarsi al danno, ma dobbiamo fare ulteriori studi per confermare che."

Questa è la prima volta che il frazionamento delle sinergie muscolari individuati dalla fattorizzazione è stato osservato nei pazienti con ictus cronico, dice Simon Giszter, professore di neurobiologia e anatomia presso la Drexel University. "Si pone il problema di come ciò si verifica e se si tratta di un processo di compensazione. Se lo è, possiamo utilizzare questa misura per studiare come il processo di recupero può essere accelerato", dice Giszter, che non è stato coinvolto in questo studio.

Verso una migliore riabilitazione

I ricercatori ritengono che questi modelli di sinergie, che sono determinati sia dalla gravità del deficit e il tempo da quando si è verificato il colpo, potrebbero essere utilizzati come marcatori per descrivere più appieno lo stato di alterazione dei singoli pazienti. "In alcuni dei pazienti, vediamo una miscela di questi modelli. Così si può avere i pazienti gravi, ma croniche, per esempio, che mostrano sia la fusione e frazionamento", dice Cheung.

I risultati potrebbero anche aiutare i medici a progettare migliori programmi di riabilitazione. Il team del MIT sta lavorando con diversi ospedali di stabilire nuovi protocolli terapeutici basati sui marcatori scoperti.

Circa 700.000 persone soffrono ictus negli Stati Uniti ogni anno, e molti programmi di riabilitazione diverse esistono per curarli. Scegliendo uno è attualmente più un'arte che una scienza, dice Bizzi. "C'è una grande quantità di necessità di affinare le attuali procedure per la riabilitazione girando ai principi derivanti dalla ricerca sul cervello più avanzata", dice. "È molto probabile che diverse strategie di riabilitazione dovranno essere utilizzato in pazienti che hanno un tipo di marcatore contro un altro".

La ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health e il Ministero della Salute italiano.

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