Laboratorio sperimentale ricerche Fisiopatologia Neuromotoria

ATTIVITÀ DI RICERCA

Il Laboratorio conduce una ricerca traslazionale, con trasferimento di dati provenienti dalla ricerca di base alla pratica clinica, in particolare nell’ambito della riabilitazione neuromotoria e della medicina preventiva.

I principali obiettivi di ricerca sono i seguenti:

1. Analisi del movimento volontario e del controllo posturale
   Tali aspetti sono esplorati descrivendo i circuiti corticali e sottocorticali che modulano gli aggiustamenti posturali anticipatori (APAs), l’eccitabilità dei circuiti spinali (mediante test del riflesso H e Post-Stimulus-Time-Hystogram) e l’analisi del passo (inizio del passo e locomozione). Gli studi sono eseguiti in soggetti sani e in differenti casi di patologia del movimento (morbo di Parkinson; atassie cerebellari nell’adulto e nel bambino, paralisi cerebrale infantili; distonie nell’adulto e nel bambino). Questi studi hanno portato alla stesura di un lavoro seminale nell’ambito del controllo posturale all’inizio dell’attività locomotoria dal titolo “A Novel Viewpoint on the Anticipatory Postural Adjustments During Gait Initiation” (doi: 10.3389/fnhum.2021.709780). In questo contesto sono nate collaborazioni con l’Università e l’Istituto Mondino di Pavia, l’Istituto Neurologico Besta, il Politecnico di Milano, il laboratorio CIAMS dell’Università Paris-Saclay e il dipartimento di Human Movement Sciences della Vrije Universiteit di Amsterdam.
    
2. Ruolo dell’acido lattico nelle funzioni cognitive e nell’esercizio fisico
   Questo filone, effettuato in collaborazione con l’Università di Catania, ha dimostrato una correlazione negativa tra i due parametri e ha confermato che l’insorgenza dell'accumulo di lattato nel sangue oltre la soglia anaerobica non solo induce deficit nella produzione di forza muscolare e fatica, ma si associa anche a deficit nelle funzioni esecutive della corteccia prefrontale e della corteccia supplementare motoria, mentre l’eccitabilità della corteccia motoria primaria non risulta alterata.
    
3. Modificazioni del bilancio simpato-vagale durante esercizio strenuo
   È noto che durante l’esercizio fisico l’attività del sistema nervoso ortosimpatico aumenta frequenza cardiaca, pressione sanguigna e dilatazione bronchiale, favorendo un miglior apporto di ossigeno e nutrienti ai muscoli, mentre nella fase post-esercizio il sistema parasimpatico tende a ridurre la frequenza cardiaca e promuovere i processi di recupero funzionale. Durante l'esercizio ad alta intensità l'attivazione del sistema ortosimpatico diventa predominante sul parasimpatico, portando ad uno stato di affaticamento e stress che può influenzare le prestazioni fisiche e la percezione della fatica. Negli ultimi anni il nostro gruppo si è dedicato ad indagare, attraverso l’analisi di variabilità della frequenza cardiaca, il bilancio simpato-vagale prima, durante e dopo esercizio strenuo. Questa analisi ha un ruolo fondamentale per migliorare le strategie di allenamento e di recupero funzionale, nonché per ottimizzare la performance atletica e la salute in generale. Recentemente abbiamo anche osservato come il trattamento con brevi sedute di criosauna (-150° per 3 minuti) sia in grado di incrementare l’attività parasimpatica, con particolari benefici sulla prestazione dell’esercizio fisico massimale.
    
4. Caratterizzazione del linguaggio incarnato (embodied language)
   Le teorie della cognizione incarnata (embodied cognition) sostengono che le funzioni cognitive, e quindi anche il linguaggio, siano basate sulle nostre esperienze sensoriali e motorie. In particolare, la comprensione del linguaggio che si riferisce alle azioni corporee utilizzerebbe circuiti corticali che sono almeno parzialmente sovrapponibili a quelli che mediano la pianificazione/esecuzione delle stesse azioni. Utilizzando diverse tecniche di indagine, comportamentali (analisi cinematica e tempi di reazione) e neurofisiologiche (EEG e Stimolazione Magnetica Transcranica, TMS) è stato possibile rivelare importanti aspetti spaziali e temporali del coinvolgimento del sistema motorio nella semantica del linguaggio, sia nei soggetti sani che in alcune popolazioni di soggetti con deficit motori (M. di Parkinson). In questo contesto sono nate collaborazioni con l’Università di Parma, l’Embodied Cognition Group di Potsdam e l’Università di Messina. Questi studi possono avere ricadute traslazionali nella riabilitazione dei disturbi del linguaggio.
    
5. Caratteristiche e ruolo della risonanza motoria nel controllo motorio
   La risonanza motoria è quel fenomeno per cui l’attività neurale nel sistema motorio si modifica in risposta alla presentazione di azioni pur in assenza di variazioni dell’attività muscolare. Nell’uomo questo fenomeno è mediato dal sistema dei neuroni specchio. Questo fenomeno è stato studiato misurando l’ampiezza del potenziale evocato motorio in risposta a impulsi di TMS e ha permesso di evidenziare come questo parametro possa essere aumentato (facilitazione) ma anche ridotto (inibizione) in determinati contesti. Le dinamiche d’interazione tra aspetti inibitori e facilitatori, i fattori e i substrati neurali che mediano queste manifestazioni opposte sono di notevole interesse scientifico per le implicazioni che hanno nella comprensione del controllo nervoso del movimento.

I ricercatori del Laboratorio Sperimentale di Fisiopatologia Neuromotoria hanno prodotto nel corso degli ultimi 10 anni 46 lavori su riviste scientifiche di livello internazionale, censite da PubMed/Scopus, con un Impact Factor pari a 186.984.