Cambiamenti cerebrali dopo un infortunio al midollo spinale: uno studio sul controllo muscolare

Lesioni del midollo spinale (SCI) sono una delle principali cause di paralisi, colpendo circa 302.000 persone negli Stati Uniti. Tra queste lesioni, le lesioni cervicali del midollo spinale sono le più comuni e gravi. Possono portare a paralisi del tronco e di tutti e quattro gli arti, una condizione nota come tetraplegia. La debolezza negli arti superiori rende difficile per le persone svolgere attività quotidiane, prendersi cura di sé stesse e lavorare o godersi il tempo libero. Per questo motivo, le persone con tetraplegia apprezzano molto il ritorno del movimento nei loro arti superiori. Purtroppo, le opzioni per la riabilitazione della funzione degli arti superiori in questi casi rimangono limitate.

#Cambiamenti nel cervello dopo l'infortunio

Dopo un'infortunio al midollo spinale, il cervello può subire cambiamenti significativi che possono influenzare la ripresa. Quando il midollo spinale è danneggiato, alcuni percorsi neurali nel cervello rimangono intatti e possono riorganizzarsi. Studi sugli animali hanno mostrato che le aree del cervello responsabili del controllo muscolare possono crescere e prendere il posto di muscoli più deboli colpiti dall'infortunio. Questo cambiamento è probabilmente dovuto a una combinazione di fattori, tra cui connessioni nascoste nel cervello e il modo in cui i muscoli rispondono all'attività dopo un'infortunio.

Studi iniziali suggeriscono che una simile riorganizzazione cerebrale potrebbe avvenire nelle persone con lesioni del midollo spinale. Utilizzando una tecnica chiamata stimolazione magnetica transcranica (TMS), i ricercatori hanno scoperto che le aree del cervello per il muscolo bicipite spesso mostravano più attività rispetto a quelle per il muscolo tricipite nelle persone con lesioni cervicali croniche del midollo spinale. Tuttavia, le differenze osservate potrebbero dipendere dalla gravità dell'infortunio, da quanto riabilitazione una persona ha ricevuto e da altri fattori. Quindi, è necessaria una ricerca più ampia per confermare questi risultati e vedere come si relazionano alla ripresa del movimento degli arti superiori.

#Obiettivi dello studio

Questo studio mirava a indagare le caratteristiche delle mappe cerebrali per i muscoli bicipiti e tricipiti in individui con tetraplegia dopo un'infortunio al midollo spinale. I ricercatori volevano vedere se le aree del cervello responsabili del muscolo bicipite più forte fossero più grandi e più attive rispetto a quelle del muscolo tricipite più debole. Hanno anche esaminato come queste caratteristiche delle mappe cerebrali si collegassero alla funzione degli arti superiori. L'ipotesi era che le mappe cerebrali per il bicipite più forte mostrassero maggiore dimensione e attività, e che queste caratteristiche correlassero con una migliore funzione negli arti superiori.

#Chi è stato incluso nello studio

Lo studio ha incluso individui di età compresa tra 18 e 75 anni con lesioni cervicali traumatiche croniche (più di un anno). I partecipanti potevano avere lesioni complete o incomplete purché fossero soddisfatti determinati criteri riguardanti la Forza Muscolare delle braccia. Il muscolo bicipite più forte doveva avere un punteggio tra 3 e 5 su una scala di forza muscolare, mentre il muscolo tricipite doveva avere un punteggio almeno un grado inferiore. Entrambe le braccia sono state valutate, e vari professionisti della salute hanno confermato i tipi e la gravità delle lesioni.

Sono stati inclusi anche individui abili senza condizioni neurologiche o muscolari. Le persone che avevano fattori che rendevano la TMS non sicura sono state escluse. Tutti i partecipanti hanno acconsentito a partecipare alla ricerca.

#Valutazione dell'attività muscolare

I partecipanti sono stati posizionati in sedie o carrozzine con le braccia in un angolo confortevole. Piccole elettrodi sono state posizionate sui loro muscoli bicipiti e tricipiti per registrare l'attività. Lo studio ha misurato quanto forte i partecipanti potessero contrarre i muscoli chiedendo loro di esercitare la massima forza contro una resistenza.

Successivamente, è stata utilizzata la TMS per trovare le aree cerebrali responsabili dei muscoli bicipiti e tricipiti. I ricercatori hanno inviato impulsi magnetici alla corteccia motoria, la parte del cervello che controlla il movimento, mentre i partecipanti tenevano i muscoli in uno stato leggermente contratto. Questo ha consentito ai ricercatori di identificare le aree chiave che mostravano le risposte più forti alla stimolazione magnetica.

#Comprendere le abilità funzionali

Per valutare quanto bene i partecipanti potessero usare i loro arti superiori, lo studio ha utilizzato un test che misura la performance in varie attività. Questo includeva attività che richiedevano sia forza che coordinazione delle braccia. I partecipanti ricevevano punteggi basati su quanto bene svolgevano queste attività.

#Analisi dei risultati

Un totale di 24 persone con lesioni del midollo spinale e 15 persone abili sono state studiate. I dati hanno mostrato che quelli con lesioni del midollo spinale avevano una forza muscolare inferiore nei tricipiti rispetto ai partecipanti abili, ma la loro forza nei bicipiti era simile. Anche il gruppo infortunato aveva bisogno di livelli più alti di stimolazione per attivare i muscoli tricipiti rispetto al gruppo sano. Lo studio ha identificato con successo le aree di attività cerebrale per i muscoli bicipiti e tricipiti nella maggior parte dei partecipanti.

L'analisi ha rivelato che le mappe cerebrali per i muscoli bicipiti erano più attive di quelle per i muscoli tricipiti. Questa tendenza è rimasta vera anche confrontando questi risultati con quelli degli individui abili. Maggiore attività nelle aree cerebrali per i bicipiti era collegata a una migliore performance in compiti che richiedevano l'uso dell'arto superiore.

#L'importanza dell'attività cerebrale

I risultati dello studio indicano che le mappe cerebrali del muscolo bicipite erano più eccitabili di quelle del muscolo tricipite tra gli individui con lesioni del midollo spinale. Questo risultato è significativo perché suggerisce che il muscolo bicipite più forte viene prioritizzato nel cervello dopo un infortunio. L'attività aumentata nelle mappe cerebrali potrebbe essere dovuta al maggiore uso del muscolo bicipite durante le attività quotidiane.

Curiosamente, mentre il muscolo tricipite mostrava meno attività, questo non si correlava con la forza muscolare. Tuttavia, avere un certo livello di attività nel muscolo tricipite indebolito era comunque importante poiché contribuiva alla funzione complessiva dell'arto superiore.

#Implicazioni cliniche

I risultati di questo studio hanno importanti implicazioni cliniche per la riabilitazione. Comprendere come il cervello si riorganizza dopo lesioni del midollo spinale può aiutare a progettare piani di trattamento migliori mirati a migliorare la funzione degli arti superiori. Suggerisce che le terapie dovrebbero concentrarsi sulla stimolazione dei muscoli che hanno il potenziale per recuperare e diventare più forti.

Questi risultati sottolineano il potenziale di utilizzare le misure di attività cerebrale come indicatori di recupero. Monitorando i cambiamenti nelle mappe cerebrali nel tempo, i fornitori di assistenza sanitaria possono ottenere informazioni sull'efficacia delle strategie di riabilitazione.

#Limitazioni dello studio

Tuttavia, questo studio ha delle limitazioni. I ricercatori hanno utilizzato un livello di stimolazione massima che potrebbe aver influenzato la dimensione delle rappresentazioni muscolari misurate. Inoltre, valutare le mappe cerebrali mentre i muscoli sono a riposo potrebbe non catturare completamente come queste mappe cambiano durante l'uso attivo dei muscoli. I risultati riflettono un singolo punto nel tempo, e sono necessari ulteriori studi per esplorare come queste caratteristiche delle mappe cerebrali evolvono con il trattamento.

#Conclusione

In sintesi, questo studio ha mostrato che le mappe di attività cerebrale per il muscolo bicipite sono più pronunciate di quelle per il muscolo tricipite in individui con lesioni croniche del midollo spinale. Questa maggiore eccitazione nel bicipite riflette il suo maggiore coinvolgimento nelle attività quotidiane. Nel frattempo, mantenere un'attività nel tricipite, anche se più debole, è essenziale per la funzione complessiva. La ricerca fornisce prove che comprendere la plasticità neurale può informare gli sforzi di riabilitazione e offre speranza per la ripresa della funzione degli arti superiori dopo lesioni del midollo spinale.