UNIVERSIT DEGLI STUDI DI PERUGIA FACOLT DI MEDICINA

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI PERUGIA FACOLTÀ DI MEDICINA E CHIRURGIA CORSO DI LAUREA IN FISIOTERAPIA Tesi di Laurea Influenze dei segnali periferici sulla rappresentazione interna dello spazio: implicazioni nella riabilitazione del paziente eminattento. Laureanda: Melodì Protasi Relatore: Prof. Roberto Panichi

PERCEZIONE DELLO SPAZIO E SUA RAPPRESENTAZIONE Cosa significa: La rappresentazione dello spazio intorno a noi, che è soggettivamente percepito come unitario, in realtà è il risultato dell’interazione di rappresentazioni spaziali multiple (frames o cornici di riferimento), codificate simultaneamente in diversi sistemi di coordinate. Questo ci permette di relazionarci con l’ambiente in modo corretto e funzionale.

LE COORDINATE SPAZIALI Le coordinate vengono create grazie alla convergenza a livello centrale di informazioni sensoriali afferenti provenienti da tre sistemi: vestibolare, propriocettivo e visivo. Tra questi sistemi (di coordinate), importanti sono le coordinate gravito-inerziali che ci permetto di interagire in modo adeguato con il vettore gravità e le coordinate del centro corporeo e spaziale (SSA: Subjective “Straight Ahead”).

FRAMES DI RIFERIMENTO I frames funzionali di riferimento (in rapporto dinamico fra loro) attraverso i quali viene codificato lo spazio sono: • Spazio extrapersonale • Spazio peripersonale • Spazio ultravicino • Spazio rappresentazionale

Questa distinzione è frutto dello studio sia di evidenze comportamentali, come nella sindrome del Neglect in cui si ha una alterazione nella rappresentazione spaziale, che di evidenze neurofisiologiche.

NEGLECT Cos’è: Con il termine Neglect si intende una sindrome caratterizzata da riduzione o perdita della capacità di riportare, rispondere ed orientarsi in rapporti a stimoli sensoriali (in assenza di deficit sensoriali primari) presentati nell’emispazio controlaterale all’area cerebrale lesionata, associato ad un uso ridotto o non uso dell’emisoma controlaterale ed ad un deficit rappresentazionale mentale dello spazio immaginato. Eziologia: Questo disturbo è causato da una lesione di natura ischemica o emorragica a carico principalmente della corteccia parietale inferiore, corteccia temporale, corteccia occipitale o frontale, strutture sottocorticali.

Incidenza: Il neglect controlesionale si verifica con maggior frequenza in lesione dell’emisfero destro. Decorso e recupero: La sintomatologia eminattentiva regredisce spontanemanente ed in maniera cospicua nella fase postacuta precoce con periodo di massimo recupero entro 6 mesi dall’evento acuto. Se permane va ad inficiare negativamente nel recupero globale del paziente e nel sue reinserimento sociale.

Il soggetto quindi neglige in termini percettivi e motori il lato sinistro dello spazio egocentrico, corporeo ed extracorporeo. Ciò è causato da un’alterata “rappresentazione” della spazialità dovuta ad uno shift delle coordinate spaziali che vanno a costituire la “trama” delle varie cornici di riferimento.

Deficit spaziali direzionali In base alla tipologia di deficit spaziale possiamo distinguere: • Deficit spaziali o direzionali motori • Deficit della spatial working memory • Deficit del quadro di riferimento spaziale • Deficit spaziali o direzionali dell’attenzione

Deficit dei quadri di riferimento EGOCENTRICI Stima soggettiva della propria linea mediana OGGETTOCENTRATI Omissione della metà controles. di un oggetto ALLOCENTRICI Relazione spaziale fra 2 o più stimoli

E’ POSSIBILE MODIFICARE QUESTA ALTERATA PERCEZIONE DELLO SPAZIO?

RIABILITAZIONE APPROCCI CONVENZIONALI Neurocognitivo: training attentivi svolti con diversi materiali (carta e penna o computer) allo scopo di ripristinare una corretta attenzione spaziale selettiva (compiti visuomotori, disegno su copia, borrage, lettura, descrizione di immagini mentali, ricerca città su mappa, spelling parole) aumentando la consapevolezza del paziente e addottando strategie compensatorie funzionali.

Neuromotorio: Training di esercizi che implicano la percezione e l’elaborazione delle informazioni sensoriali provenienti dall’emisoma leso ed esercizi mirati all’esplorazione motoria dell’emispazio negletto al fine di elaborare una risposta motoria adeguata e funzionale. APPROCCI SPERIMENTALI (influenza sulle coordinate spaziali): stimolazione calorica vestibolare, stimolazione visuovestibolare, vibrazione.

STUDIO SPERIMENTALE Alla luce delle premesse fatte, le informazioni che originano dai sistemi vestibolare, visivo e propriocettivo convergono a livello centrale per segnalare ai centri superiori la posizione del corpo, relativa ai diversi segmenti corporei e allo spazio esterno, in modo da poter costruire cornici di riferimento in grado di guidare l’orientamento spaziale ed organizzare i riflessi posturali.

Nel nostro laboratorio si sta studiando sul soggetto normale come flussi asimmetrici sensoriali possano creare uno shift posizionale del sistema delle coordinate spaziali. In particolare gli stimoli somministrati sono di natura vestibolare e propriocettiva.

Per valutare gli effetti della stimolazione vestibolare e cervicale sulla rappresentazione spaziale è stata presa in considerazione la capacità di un soggetto di inseguire un bersaglio immaginario nello spazio extrapersonale.

Soggetti: Hanno partecipato agli esperimenti dopo aver dato il loro consenso informato 10 soggetti sani (7 uomini e 3 donne, età media di 26 anni ± 3). Apparato: L’apparato a nostra disposizione consisteva in una camera cilindrica (diametro 2. 5 m), isolata acusticamente, in cui era possibile creare il buio completo. Al centro della camera si trovava una pedana ruotante su cui doveva posizionarsi, in stazione eretta, il soggetto da esaminare. Inoltre un sostegno verticale con 3 estensioni assicura il corpo alla piattaforma a livello di testa, collo e pelvi.

Stimoli: Lo stimolo vestibolare consisteva in rotazioni che risultavano di ampiezza costante con profilo simil-sinusoidali asimmetrico. Lo stimolo propriocettivo consisteva in vibrazione ad alta frequenza applicata monolateralmente ai muscoli cervicali posteriori. Per il profilo asimmetrico: emicicli rapidi di 2 sec. a 0. 25 Hz e lenti di 8 sec. a 0. 0625 Hz. Ampiezza: 40 gradi. Rotazione rapida in cw (clockwise) o ccw (counterclockwise).

Compito: Il soggetto veniva addestrato a puntare attraverso un pointer durante le rotazioni, con diverse posizioni toniche della testa rispetto al corpo o con vibrazione dei muscoli del collo, un target posto sul muro della cabina posizionato diritto davanti al soggetto in corrispondenza di quella che era la sensazione visiva della propria centratura spaziale (SSA) prima della stimolazione.

Registrazioni (psicofisica): Al termine del ciclo di stimolazioni veniva calcolato l’errore di puntamento, che stava a significare che dopo tali stimolazioni la percezione della proprio SSA aveva subito uno spostamento.

RISULTATI Stimolazione vestibolare asimmetrica APPRENDIMENTO La stimolazione vestibolare asimmetrica determina un progressivo spostamento della rappresentazione della posizione del corpo nella direzione in cui lo stimolo è più rapido. L’aumento dello shift di stimolazione in stimolazione non è spiegabile come la somma lineare dello spostamento di ogni stimolazione, ma è ancora maggiore: è avvenuta quindi una sommazione esponenziale.

Stimolazioni vestibolari con diverse posizioni del capo Questo errore aumenta in maniera significativamente maggiore se il capo, invece di rimanere in posizione zero allineato al tronco, viene ruotato tonicamente verso la direzione dello stimolo veloce. Diminuisce invece verso il lato opposto.

È interessante notare che rotazioni passive del capo non inducono modificazioni significative.

Stimolazioni vestibolari con vibrazione dei muscoli del collo A dimostrazione del ruolo della propriocettività nucale, se alla stimolazione vestibolare asimmetrica aggiungiamo una vibrazione dei muscoli posteriori del collo dal lato della rotazione veloce della piattaforma lo shift della SSA aumenta notevolmente. Se lo stimolo vibratorio viene applicato dal lato della rotazione lenta l’errore è minore. Questo bias perdura a lungo dopo la fine della stimolazione.

Memoria Gli effetti maggiori sullo spostamento della rappresentazio ne del target, in termini di ampiezza e durata, si riscontrano in caso di vibrazione e contemporanea contrazione del muscolo vibrato.

CONCLUSIONI Memoria vestibolare: Stimolazioni vestibolari asimmetriche inducono nel soggetto sano un’alterazione della rappresentazione soggettiva dello spazio , evidenziabile attraverso l’errore di puntamento. Lo spostamento illusorio che emerge a fine stimolazione non è spiegabile come la somma lineare degli spostamenti di ogni oscillazione. La sommazione è infatti esponenziale, come se il soggetto tendesse a memorizzare lo shift illusorio di ogni oscillazione (MEMORIA).

Memoria propriocettiva: Come abbiamo visto nei risultati sia la contrazione attiva che la vibrazione producono modificazioni importanti sia nell’entità dello shift che nel mantenimento nel tempo del bias. Questo perché è pensabile che ambedue vadano ad attivare il circuito del motoneurone gamma, che sembra rivestire un ruolo importante nei fenomeni di potenziamento (MEMORIA). Ciò è avvalorato dal fatto che rotazioni passive de capo non inducono modificazioni significative dello spostamento, non attivando il sopracitato sistema.

Quindi… In caso di combinazione multisensoriale di più informazioni (vestibolare, propriocettiva e comando centrale) si induce non solo modificazione nell’ampiezza delle risposte percettive, ma anche un prolungamento nel tempo della persistenza degli effetti rispetto a stimoli unicamente vestibolari (memoria propriocettiva). E’ AVVENUTO UN POTENZIAMENTO SINAPTICO ASSOCIATIVO A LIVELLO DEI NETWORKS CENTRALI CHE HA PRODOTTO UN CONSOLIDAMENTO DELLE NUOVE COORDINATE SPAZIALI.

OLTRE GLI ASPETTI NEUROFISIOLOGICI…

APPLICAZIONI In conclusione ipotizziamo che pattern specifici di stimolazioni potrebbero essere applicati in tutte quelle condizioni patologiche in cui si ha una modificazione del sistema di coordinate spaziali, come avviene appunto nella sindrome del Neglect, inducendo il ribilanciamento del centro attentivo al fine di ridurre od eliminare il disturbo eminattentivo.

RIABILITAZIONE Lo sviluppo del seguente studio sarà infatti l’applicazione nel patologico di questi pattern di stimolazioni. Ciò fornisce al terapista strumenti utili per favorire un recupero rapido e con disagi minimi per il paziente. Le stimolazioni sono infatti: • Semplici: vibrazioni associate a contrazione muscolare • Efficaci: sono necessari pochi trials per indurre modificazioni importanti • Minimi disagi: invasività dell’intervento minima

G R A Z I E