Dimostrata la capacità del cervello di riprendere la funzionalità motoria attraverso l’osservazione dei movimenti

Si aprono nuove strade nella terapia dei deficit motori in pazienti affetti
da alcune patologie neurodegenerative o lesioni cerebrali

Genova, 21 Ottobre 2013 – E’ stata pubblicata sulla rivista internazionale Cerebral Cortex, la ricerca “Training the Motor Cortex by Observing the Actions of Others During Immobilization”, condotta dai ricercatori dell’Istituto Italiano di Tecnologia in collaborazione con l’Università degli Studi di Ferrara, l’Università di Genova e con l’Université de Bourgogne di Digione. Lo studio evidenzia un importante ruolo dei neuroni specchio nel ripristino di deficit motori: la loro attivazione durante l’osservazione di un movimento agisce sulla corteccia motoria ripristinando la funzionalità di aree inattive, così come se il movimento fosse stato realmente compiuto.

Nel loro lavoro i ricercatori si sono focalizzati sulla possibilità di rendere recuperabile la capacità di movimento degli arti dopo un lungo periodo di inattività e senza svolgere azioni motorie dirette. Infatti, una lunga inattività fisica, dovuta a un’immobilizzazione o a un non utilizzo di un arto, causa nel cervello un ridotto funzionamento della corteccia motoria, che può essere ripristinato attraverso il movimento dell’arto fermo. I ricercatori hanno dimostrato che tale ripristino può avvenire anche solo attraverso l’osservazione del movimento stesso.

«Questo risultato è molto importante perché potrebbe rappresentare un’opzione terapeutica in grado di prevenire o contrastare  le conseguenze negative sul cervello indotte da un lungo periodo di inattività motoria,  come, ad esempio, come spesso accade per gli anziani o a seguito di lesioni cerebrali», dichiara Michela Bassolino, prima autrice dello studio e ricercatrice nel Dipartimento di Robotics, Brain and Cognitive Science (RBCS) di IIT.

I ricercatori hanno verificato la possibilità di compensare, attraverso l’osservazione di azioni quotidiane, il ridotto funzionamento della corteccia motoria indotto da 10 ore di non-utilizzo (immobilizzazione) del braccio in soggetti sani. I soggetti sottoposti alla ricerca sono stati divisi in tre gruppi. Al primo gruppo, è stato chiesto di guardare dei video di azioni quotidiane, al secondo gruppo di immaginare quelle stesse azioni, e al terzo, detto gruppo di controllo, di guardare video estratti da documentari naturalistici senza attori umani. La misurazione dell’eccitabilità (tramite Stimolazione Magnetica Transcranica) dell’area motoria che controlla il braccio destro, eseguita prima e dopo le 10 ore di inattività, ha evidenziato che nel gruppo di soggetti che osservano le azioni gli effetti indotti dall’immobilità riscontrati negli altri due gruppi erano stati compensati.

«Il lavoro – dichiara il prof. Luciano Fadiga, Senior Researcher all’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova e ordinario di fisiologia all’Università degli Studi di Ferrara – dimostra che l’osservazione dei movimenti, pur senza l’esecuzione pratica, compensa le conseguenze negative che possono essere indotte nel cervello da un periodo di inattività. Tale effetto è supportato da un meccanismo cerebrale che si base sui neuroni specchio».

I neuroni specchio sono una classe di neuroni che si attivano quando un soggetto compie un’azione, oppure quando un osservatore vede un’azione compiuta da altri. Un’altra proprietà fondamentale del cervello è la plasticità sinaptica, che consiste nella sua capacità di modificare le connessioni tra neuroni, instaurandone di nuove ed eliminandone altre, modificando la sua struttura e la sua funzionalità in base agli eventi a cui un soggetto assiste, permettendogli di adattarsi all’ambiente e di rispondere correttamente agli stimoli, anche nel lungo periodo. Osservare azioni compiute da altri attraverso meccanismi di plasticità cerebrale, può stimolare le aree motorie del cervello mantenendone la funzionalità anche durante un periodo di inattività.

Allo studio hanno partecipato: il prof. Thierry Pozzo, Senior Researcher del dipartimento RBCS dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova e professore presso l’Università di Digione, il prof. Luciano Fadiga, Senior Researcher all’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova e ordinario di fisiologia all’Università degli Studi di Ferrara, Michela Bassolino, ricercatrice del dipartimento RBCS di IIT, Martina Campanella, ricercatrice del dipartimento RBCS di IIT, e Marco Bove ricercatore dell’Università di Genova.

La pubblicazione è open access al seguente link:

http://cercor.oxfordjournals.org/content/early/2013/07/26/cercor.bht190.abstract

Esempi delle azioni quotidiane osservate durante l’esperimento dai soggetti con il braccio immobilizzato. Foto di Julien Bourrelier (INSERM U1093) e rielaborazione grafica di Laura Taverna (IIT).

L’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT)

L’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) è una Fondazione di diritto privato istituita congiuntamente dal Ministero dell’Istruzione, dell’Università e della Ricerca e dal Ministero dell’Economia e delle Finanze, con l’obiettivo di promuovere l’eccellenza nella ricerca di base e in quella applicata e di favorire lo sviluppo del sistema economico nazionale. Lo staff complessivo di IIT conta 1204 persone. L’area scientifica è rappresentata da circa l’85% del personale. Il 43% dei ricercatori proviene dall’estero: per il 27% stranieri da circa 50 Paesi e per il 16% italiani rientrati.

La produzione di IIT vanta più di 3500 pubblicazioni e 127 invenzioni che hanno originato 209 brevetti. Nella sede di Genova collaborano dipartimenti di Robotica (“Robotica, Cervello e Scienze Cognitive” e “Robotica Avanzata”), dipartimenti orientati alle scienze della vita (“Neuroscienze e Tecnologie del Cervello”, e “Scoperta e Sviluppo Farmaci”) e facility di “Nanochimica”, “Nanofisica”, “Nanostrutture”, “Pattern Analysis & Computer Vision” e “iCub Facility”. Dal 2009 l’attività scientifica è stata ulteriormente rafforzata con la creazione di dieci centri di ricerca nel territorio nazionale (a Torino, Milano, Trento, Parma, Roma, Pisa, Napoli, Lecce) che, unitamente al Laboratorio Centrale di Genova, sviluppano le nuove piattaforme del piano scientifico 2012-2014.

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