La neuroplasticità nella pratica clinica

Introduzione(edit | edit source)

La neuroplasticità, nota anche come plasticità neurale o plasticità cerebrale, è la “capacità dei neuroni e delle reti neurali nel cervello di cambiare le loro connessioni e il loro comportamento in risposta a nuove informazioni, stimoli sensoriali, sviluppo, danni o disfunzioni”.⁽¹⁾

Si tratta di un processo normale e continuo che si verifica nell’arco della vita umana in risposta a stimoli sia interni che esterni.^{(2) (3) (4)} Il concetto di neuroplasticità è comunemente associato alle lesioni neurologiche, ma è parte integrante dello sviluppo pediatrico, dell’apprendimento e dell’acquisizione di abilità e degli interventi di riabilitazione più frequentemente utilizzati. Non tutta la neuroplasticità può essere vista come positiva o vantaggiosa⁽⁵⁾ per le funzioni e le capacità umane. La comprensione dei meccanismi della neuroplasticità è fondamentale per i professionisti della riabilitazione e porterà a una terapia più efficace ed efficiente e a un miglioramento degli outcome dei pazienti.

Questo articolo fornisce una panoramica sui meccanismi della neuroplasticità, discute i principi della plasticità dipendente dall’esperienza ed esplora la connessione tra neuroplasticità e apprendimento motorio.

Meccanismi della neuroplasticità(modifica | fonte edit)

“La neuroplasticità indica la capacità intrinseca del cervello di adattarsi con cambiamenti su macroscala in risposta a richieste ambientali alterate. In questo contesto, la plasticità è un processo adattivo innescato da una prolungata discrepanza tra l’offerta funzionale che il cervello può momentaneamente fornire e le richieste sperimentate che l’ambiente pone attualmente…” – Wenger e Kühn (2021)⁽⁶⁾

Le comunità scientifiche e mediche hanno riconosciuto il potenziale trasformativo della neuroplasticità, portando a un cambiamento di paradigma nella neuroriabilitazione che si concentra sullo sfruttamento della capacità del cervello di riorganizzarsi per il recupero funzionale. Questo può essere riscontrato nei pazienti che stanno recuperando da condizioni neurologiche come un incidente vascolare cerebrale (CVA, ictus),⁽⁷⁾ Parkinson (PD) e lesioni del midollo spinale (LMS).⁽⁴⁾ Esistono diversi meccanismi che determinano la plasticità. Comprendere le diverse forme di plasticità può essere utile per selezionare gli interventi terapeutici per una specifica diagnosi.

Plasticità sinaptica(modifica | fonte edit)

La plasticità sinaptica è la capacità delle sinapsi, le connessioni tra i neuroni, di rafforzarsi o indebolirsi nel tempo in risposta all’aumento o alla diminuzione della loro attività. Questo fenomeno è fondamentale per diverse funzioni cerebrali, tra cui l’apprendimento e la memoria, e permette al cervello di adattarsi in base alle esperienze e ai cambiamenti ambientali. Ci sono due importanti meccanismi per la plasticità sinaptica.⁽²⁾

1. Potenziamento a lungo termine (LTP): si verifica quando una sinapsi viene stimolata ripetutamente, determinando un aumento sostenuto nella forza della risposta sinaptica. Ciò significa che il neurone postsinaptico diventa più reattivo al neurotrasmettitore rilasciato dal neurone presinaptico.
2. Depressione a lungo termine (LTD): la controparte dell’LTP. La depressione a lungo termine comporta una diminuzione di lunga durata della forza sinaptica, di solito derivante da una stimolazione a bassa frequenza del neurone presinaptico. Aiuta a perfezionare e a sfoltire le connessioni sinaptiche, permettendo al cervello di adattarsi e riorganizzarsi eliminando le sinapsi più deboli.

Plasticità strutturale(modifica | fonte edit)

La plasticità strutturale si riferisce alla capacità del cervello di cambiare la sua struttura fisica in risposta alle esperienze, all’apprendimento e alle richieste dell’ambiente. A differenza della plasticità sinaptica, che comporta cambiamenti nella forza delle connessioni sinaptiche esistenti, la plasticità strutturale comporta la crescita e la riorganizzazione dei circuiti neurali, includendo la formazione e l’eliminazione di sinapsi, dendriti e persino interi neuroni.

La plasticità strutturale è fondamentale per le funzioni cognitive, tra cui l’apprendimento, la memoria e il recupero da lesioni neurologiche. Permette al sistema nervoso centrale (SNC) di adattarsi a nuove esperienze e ambienti rimodellando fisicamente la sua architettura. Questa forma di plasticità ha implicazioni significative per le strategie di riabilitazione in seguito a lesioni neurologiche e per lo sviluppo di trattamenti per i disturbi cognitivi. Il potenziamento della plasticità strutturale potrebbe portare a un miglioramento degli outcome di recupero e delle performance cognitive. I componenti chiave della plasticità strutturale includono i seguenti.⁽⁸⁾

• Crescita e rimodellamento dendritico: la crescita di nuovi rami dendritici consente un maggior numero di connessioni sinaptiche e migliora la capacità di elaborazione delle informazioni. È stato dimostrato che l’apprendimento e la memoria inducono un rimodellamento dendritico, cioè i dendriti possono diventare più complessi in risposta a nuove esperienze, riflettendo un aumento delle connessioni sinaptiche.
• Sinaptogenesi: il processo di formazione di nuove sinapsi tra i neuroni. La sinaptogenesi si verifica durante l’apprendimento e lo sviluppo, permettendo al cervello di stabilire nuove vie di comunicazione. Può essere influenzata da vari fattori, tra cui ambienti arricchiti, esercizio fisico ed esposizione a nuovi stimoli.
• Potatura sinaptica (o pruning sinaptico): l’eliminazione delle sinapsi più deboli o non necessarie. Questo processo è fondamentale per il perfezionamento dei circuiti neurali ed è particolarmente evidente durante i periodi critici dello sviluppo, come l’infanzia e l’adolescenza. La potatura aiuta a mantenere l’efficienza dei percorsi neurali riducendo le connessioni in eccesso e concentrando le risorse sui percorsi più rilevanti.
• Neurogenesi: la formazione di nuovi neuroni. In regioni cerebrali specifiche, come l’ippocampo, è possibile generare nuovi neuroni durante l’età adulta. Questi nuovi neuroni possono integrarsi nei circuiti esistenti, migliorando le capacità di apprendimento e di memoria.
• Crescita e rigenerazione assonale: una risposta al danno neurale che consente la potenziale rigenerazione degli assoni dopo una lesione neurologica. Sebbene questa capacità sia limitata negli esseri umani, può aiutare a ripristinare le funzioni perse dopo una lesione cerebrale o un ictus.

Plasticità funzionale(modifica | fonte edit)

La plasticità funzionale si riferisce alla capacità del cervello di adattarsi e riorganizzare le sue funzioni in risposta a cambiamenti nelle attività, a esperienze o a lesioni. Questo processo permette a diverse aree del cervello di assumere nuovi ruoli o di compensare per le funzioni perse, mantenendo così le capacità cognitive e fisiche.⁽⁹⁾

La comprensione della plasticità funzionale è importante per sviluppare strategie di riabilitazione efficaci dopo una lesione cerebrale. Le terapie possono essere progettate per incoraggiare il cervello a riorganizzarsi e a compensare per le funzioni perse, utilizzando metodi come esercizi mirati o training cognitivo. La plasticità funzionale gioca un ruolo fondamentale anche nell’apprendimento di nuove informazioni e abilità. Sottolinea l’importanza della pratica e dell’impegno per migliorare le capacità cognitive. Esistono due meccanismi principali di plasticità funzionale.

1. Adattamento della rete neurale: quando un’area del cervello è meno attiva, le regioni vicine possono diventare più impegnate, adattandosi per supportare le funzioni perse. Questo comporta il rafforzamento delle connessioni esistenti e la formazione di nuove connessioni.
2. Strategie di compensazione: il cervello può sviluppare percorsi alternativi per svolgere compiti specifici. Ad esempio, se una funzione motoria è compromessa, altre aree potrebbero diventare più attive per compensare per quella perdita.

Plasticità dipendente dall’esperienza(modifica | fonte edit)

La plasticità dipendente dall’esperienza è il processo attraverso il quale le connessioni sinaptiche si rafforzano o si indeboliscono in risposta a specifiche esperienze. A differenza di altre forme di plasticità che potrebbero essere più innate o evolutive, la plasticità dipendente dall’esperienza è direttamente influenzata dalle interazioni uniche di un individuo con il proprio ambiente.⁽¹⁰⁾

La plasticità dipendente dall’esperienza è fondamentale per il recupero da lesioni cerebrali o ictus. Le terapie riabilitative possono essere progettate per sfruttare questa plasticità impegnando i pazienti in esercizi mirati che promuovono la riorganizzazione dei percorsi neurali e il recupero delle funzioni perse. Esistono due meccanismi principali alla base della plasticità dipendente dall’esperienza.

1. Rafforzamento sinaptico: l’esposizione ripetuta a determinati stimoli o compiti può migliorare le connessioni sinaptiche associate a quelle esperienze. Ad esempio, la pratica di uno strumento musicale porta a un aumento della connettività nelle regioni cerebrali coinvolte nell’elaborazione uditiva e nel controllo motorio.
2. Potatura sinaptica (o pruning sinaptico): le esperienze possono anche portare all’eliminazione delle connessioni sinaptiche inutilizzate o meno efficienti. Questo processo aiuta a perfezionare i circuiti neurali, rendendoli più efficienti e concentrando le risorse sulle connessioni più rilevanti.

Principi della plasticità dipendente dall’esperienza(modifica | fonte edit)

Un articolo storico pubblicato da Kleim e Jones⁽¹¹⁾ nel 2008 delinea dieci principi della plasticità dipendente dall’esperienza. Questo elenco si basa su decenni di ricerche nelle neuroscienze su come il cervello apprende e recupera dopo una lesione neurologica.⁽¹¹⁾ La comprensione di questi principi può aiutare i professionisti della riabilitazione a creare piani di cura più efficaci che sfruttino la capacità del cervello di plasticizzarsi in base all’esperienza, portando in ultima analisi a migliori outcome dei pazienti.

“Si ritiene che la plasticità neurale sia alla base dell’apprendimento nel cervello sano e del riapprendimento nel cervello danneggiato che avviene attraverso la riabilitazione fisica”. – Kleim e Jones (2008)⁽¹¹⁾

Ecco i dieci principi delineati nell’articolo di Kleim e Jones⁽¹¹⁾ con un esempio clinico per ogni applicazione.

1. Usalo o perdilo: i circuiti neurali che non vengono impegnati attivamente possono indebolirsi o scomparire nel tempo. Incoraggiare l’uso regolare delle aree interessate è fondamentale per mantenere la funzione.
   • Esempio clinico: un paziente in stato post-incidente vascolare cerebrale (CVA) presenta debolezza a un braccio. Se il paziente non utilizza il braccio colpito, i percorsi neurali associati al movimento si indeboliranno. Incoraggiare l’uso regolare del braccio colpito attraverso attività come raggiungere gli oggetti o svolgere compiti semplici aiuterà a mantenere e rafforzare questi percorsi.
2. Usalo e miglioralo: impegnarsi in attività mirate può migliorare circuiti neurali specifici. Bisogna concentrarsi su attività che sfidano e stimolano gli schemi di movimento o le abilità desiderate.
   • Esempio clinico: per un paziente i cui obiettivi includono migliorare l’equilibrio, attività come l’equilibrio su una gamba sola, l’uso di una tavola di equilibrio o lo stare in piedi su superfici instabili durante altre attività terapeutiche possono puntare in modo specifico sui circuiti neurali responsabili dell’equilibrio.
3. Specificità: il tipo di allenamento deve corrispondere o favorire direttamente l’outcome desiderato.
   • Esempio clinico: per un paziente in stato post-lesione al ginocchio che ha un range di movimento e una forza limitati, gli esercizi dovrebbero concentrarsi su movimenti specifici come il range di movimento incrementale dello squat o la salita delle scale, piuttosto che su un generico allenamento della forza. Questo approccio mirato garantisce che la terapia punti direttamente sui movimenti che il paziente deve eseguire nella vita quotidiana.
4. La ripetizione è importante: la pratica ripetitiva è essenziale per rafforzare le connessioni sinaptiche. Un maggior numero di ripetizioni porta a maggiori miglioramenti nella funzione. La ricerca non è ancora chiara sul numero di ripetizioni di un’attività specifica necessarie per il cambiamento neurale, ma è probabile che si tratti di centinaia di migliaia fino a milioni di ripetizioni.
   1. Esempio clinico: per i pazienti che presentano una ridotta capacità di camminare dopo un CVA, i piani di trattamento dovrebbero includere la rieducazione del passo per rafforzare le connessioni neurali necessarie per camminare. Un numero maggiore di ripetizioni di questi movimenti specifici aiuterà a consolidare il processo di apprendimento; è opportuno concentrare intere sessioni sulla rieducazione del passo per ottenere il numero elevato di ripetizioni necessarie per il cambiamento neurale.
5. L’intensità è importante: un allenamento più intenso può portare a cambiamenti neurali più significativi. Bisogna assicurarsi che gli esercizi di riabilitazione siano sufficientemente impegnativi da favorire i miglioramenti.
   • Esempio clinico: un paziente con Parkinson potrebbe trarre beneficio da esercizi ad alta intensità, come quelli ad alta intensità e ad alta ampiezza che fanno parte di un programma LSVT BIG. Questo stile di esercizio può stimolare maggiori cambiamenti neuroplastici rispetto alle attività a bassa intensità. Monitorare e regolare l’intensità degli esercizi può portare ad outcome migliori.
6. Il tempo è importante: la tempistica degli interventi è importante. Iniziare la terapia subito dopo una lesione può massimizzare il potenziale di recupero grazie alla maggiore plasticità.
   • Esempio clinico: per un paziente che ha avuto di recente una lesione al midollo spinale, iniziare la riabilitazione non appena è possibile dal punto di vista medico può sfruttare la maggiore plasticità del cervello. Un intervento precoce con esercizi mirati può migliorare il recupero e l’indipendenza funzionale.
7. La salienza è importante: l’attività deve essere significativa per il paziente. Incorporare interessi o compiti di vita reale può aumentare la motivazione e il coinvolgimento, migliorando l’apprendimento.
   • Esempio clinico: se un paziente è un musicista, incorporare la musica negli esercizi di riabilitazione (come l’uso del ritmo per migliorare la coordinazione) può aumentare la motivazione e il coinvolgimento. Rendere gli esercizi rilevanti e significativi aiuta a migliorare l’esperienza di apprendimento.
8. L’età è importante: la capacità per i cambiamenti neuroplastici cambia con l’età. I soggetti più giovani hanno spesso una maggiore plasticità, quindi gli interventi dovrebbero essere adattati di conseguenza. Questo non vuol dire che gli anziani non abbiano neuroplasticità, ma che avranno bisogno di adattamenti, come ad esempio più tempo o più ripetizioni per ottenere risultati duraturi.
   • Esempio clinico: negli adulti anziani che si stanno riprendendo da una frattura all’anca, l’approccio potrebbe essere diverso da quello per i pazienti più giovani. Mentre i pazienti più giovani potrebbero recuperare rapidamente la funzione, gli adulti più anziani potrebbero richiedere più tempo e strategie personalizzate per promuovere i cambiamenti neuroplastici. Le attività potrebbero concentrarsi sulla deambulazione sicura e sullo sviluppo della forza per favorire la mobilità generale.
9. Trasferimento: l’apprendimento in un’area può influenzare le performance in un’altra. Le abilità sviluppate durante la terapia possono essere trasferite alle attività quotidiane, rafforzando il miglioramento funzionale generale.
   • Esempio clinico: un paziente che si esercita nella motricità fine, come afferrare gli oggetti, può trasferire queste abilità a compiti quotidiani come abbottonare una camicia o usare gli utensili. Dimostrare come le abilità apprese in terapia possano essere applicate alla vita quotidiana ne rafforza l’importanza e incoraggia la pratica al di fuori delle sedute.
10. Interferenza: un nuovo apprendimento può interferire con gli schemi precedentemente stabiliti. Bisogna fare attenzione all’introduzione di nuove tecniche che potrebbero alterare i progressi attuali del paziente.
    • Esempio clinico: se un paziente ha sviluppato una zoppia come strategia di movimento compensatoria dopo una lesione alla caviglia, è necessario valutare attentamente prima di introdurre nuove tecniche di rieducazione del passo per evitare di rinforzare la zoppia. Gli aggiustamenti graduali e il feedback costante sono fondamentali per evitare interferenze con le abilità consolidate.

Gli ingredienti attivi della neuroplasticità(modifica | fonte edit)

Una pubblicazione del 2015 di Winstein e Kay⁽¹²⁾ ha analizzato più da vicino i dieci principi della plasticità dipendente dall’esperienza e ha identificato i “quattro ingredienti attivi della neuroplasticità” che dovrebbero essere incorporati nei piani di trattamento per ottimizzare gli outcome dei pazienti. Questi principi sono: (1) intensità, (2) salienza, (3) ripetizione e (4) specificità.⁽¹²⁾

Neuroplasticità e apprendimento motorio(modifica | fonte edit)

L’apprendimento motorio è il processo di acquisizione e modifica degli schemi di movimento nel tempo attraverso la pratica e l’esperienza. L’acquisizione e il mantenimento a lungo termine delle abilità motorie sono fondamentali per le attività quotidiane, come scrivere e fare sport, e sono alla base degli interventi di riabilitazione.⁽¹³⁾

I recenti progressi nella neuroimmagine e nella stimolazione cerebrale non invasiva hanno migliorato la nostra comprensione dei meccanismi cerebrali alla base dell’apprendimento motorio. Gli studi condotti sull’uomo e sugli animali hanno rivelato che lo sviluppo delle abilità motorie è legato alla neuroplasticità in varie regioni cerebrali interconnesse, con diverse fasi di apprendimento che coinvolgono circuiti neuronali distinti.⁽¹³⁾ È sempre più evidente che l’esercizio fisico offre benefici neuroprotettivi che aiutano a difendersi dal declino mentale legato all’età e dalle malattie neurodegenerative, tra cui il Parkinson e il morbo di Alzheimer. Favorisce inoltre il recupero motorio e cognitivo in seguito a lesioni del sistema nervoso centrale. Ad esempio, gli interventi di esercizio aerobico come l’exergaming e la rieducazione del passo su tapis roulant migliorano significativamente la neuroplasticità promuovendo il remapping corticale e alterando gli schemi di connettività cerebrale legati alla componente motoria.⁽⁴⁾

La neuroplasticità è alla base dell’apprendimento motorio e l’apprendimento motorio guida la neuroplasticità.⁽¹⁴⁾ Si prega di leggere questo articolo per saperne di più sul Controllo motorio e apprendimento motorio.

La teoria OPTIMAL dell’apprendimento motorio sostiene che l’apprendimento e le performance ottimali si ottengono attraverso condizioni specifiche che aumentano la motivazione e promuovono la neuroplasticità. La teoria OPTIMAL sottolinea l’importanza dei fattori motivazionali e contestuali nel guidare i cambiamenti neuroplastici durante l’apprendimento motorio, migliorando in ultima analisi l’efficacia dell’acquisizione e del mantenimento delle abilità.⁽¹⁵⁾ La Teoria OPTIMAL si riferisce alla neuroplasticità nei seguenti modi.

• Aumento della motivazione: la teoria OPTIMAL suggerisce che la promozione della motivazione intrinseca porta a una pratica più efficace. Quando gli studenti sono motivati, si impegnano più a fondo nei compiti, il che può favorire i cambiamenti neuroplastici quando il loro cervello si adatta alle richieste dell’attività.
• Meccanismi di feedback: la teoria OPTIMAL sottolinea l’importanza di un feedback efficace nell’apprendimento. Un feedback positivo e una guida specifica possono incoraggiare gli allievi a perfezionare i loro movimenti, portando ad adattamenti neurali più significativi durante la pratica e la correzione delle tecniche.
• Coinvolgimento nei compiti: impegnarsi in compiti significativi e ricchi di contesto può stimolare le aree cerebrali coinvolte nel controllo motorio. Questo approccio orientato al compito migliora lo sviluppo dei circuiti neurali legati alle abilità specifiche che vengono esercitate, promuovendo cambiamenti neuroplastici.
• Consolidamento e mantenimento: la teoria OPTIMAL riconosce che le condizioni ottimali di pratica non solo favoriscono il miglioramento immediato delle performance, ma facilitano anche il consolidamento delle abilità motorie nella memoria a lungo termine. Questo processo di consolidamento è strettamente legato alla neuroplasticità, in quanto comporta cambiamenti strutturali e funzionali nel cervello che stabilizzano le abilità apprese.

Si prega di leggere questo articolo per saperne di più sulla teoria OPTIMAL dell’apprendimento motorio.

Risorse aggiuntive(modifica | modifica fonte)

Letture facoltative consigliate(modifica | modifica fonte)

• Kleim JA, Jones TA. Principles of experience-dependent neural plasticity: implications for rehabilitation after brain damage.
• Winstein CJ, Kay DB. Translating the science into practice: shaping rehabilitation practice to enhance recovery after brain damage. Progress in brain research. 2015 Jan 1;218:331-60.
• Wulf G, Lewthwaite R. Optimizing performance through intrinsic motivation and attention for learning: The OPTIMAL theory of motor learning. Psychonomic bulletin & review. 2016 Oct;23:1382-414.

Video facoltativi(modifica | modifica sorgente)

• Il video TED Talk che segue presenta un esempio clinico di neuroplasticità nella pratica riabilitativa da parte del terapista occupazionale, il dottor Shawn Phipps:

⁽¹⁶⁾

• Il podcast che segue è un’intervista agli autori e ricercatori Gaby Wulf e Rebecca Lewthwaite sulla teoria OPTIMAL dell’apprendimento motorio:

⁽¹⁷⁾

Citazioni(edit | edit source)