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Neuroscienze Tecnologie di supporto

Parkinson: esiste una macchina che ne allevia i sintomi

Scritto da Mario Roberto

La malattia di Parkinson, più comunemente detta morbo di Parkinson, è una malattia neurodegenerativa di cui, solo in Italia, sono affette circa 300.000 persone. I soggetti che soffrono di questa malattia presentano una specifica sintomatologia caratterizzata da tremore a riposo, rigidità, diminuzione dei movimenti (bradicinesia) e instabilità della postura e/o dell’andatura con la caratteristica posizione della testa protratta in avanti, segno di un problema biomeccanico per il controllo dell’equilibrio.

Normalmente il controllo dell’equilibrio dipende da un’accurata regolazione delle attività muscolari da parte del cervello, più precisamente delle aree profonde del cervello ovvero i gangli della base, il cui ruolo (non il solo) è quello di controllare la corretta esecuzione dei movimenti, regolati dalla dopamina. Nei malati di Parkinson quello che viene a mancare è proprio la produzione di dopamina che cala consistentemente e quindi il cervello processa in maniera errata gli input visivi e vestibolari, nonché quelli somatosensoriali, tattili e propriocettivi e questo si traduce nei sintomi sopracitati.

Al momento, purtroppo, non sono disponibili farmaci che permettono di curare la malattia ma ne sono disponibili alcuni che consentono di attenuare i sintomi. Tra questi ricordiamo la Levodopa che è in assoluto il farmaco più utilizzato in terapia e che, quando assunto per via orale, è in grado di oltrepassare la barriera emato-encefalica e, raggiunto il cervello, si trasforma in dopamina. In abbinamento ai farmaci, è consigliato un percorso terapeutico psicologico e un percorso fisioterapico per coadiuvare i pazienti a migliorare, per quanto possibile, le capacità motorie.

L’idea dell’ingegnere Messa

A proposito di problemi di movimento del corpo, l’ingegnere Luca Valerio Messa, laureato in Ingegneria biomedica e specializzato in Bioingegneria all’Università di Genova, ha messo a punto un nuovo dispositivo, a partire da un attrezzo originariamente usato per correggere la postura e rafforzare i muscoli. L’attrezzo in questione è stato usato dalla Federazione Italiana Di Nuoto per rafforzare specialmente il trapezio e dai meccanici del team Ferrari per ragioni posturali, date le grosse sollecitazioni che subiscono a livello della colonna vertebrale. Solo successivamente, la macchina è stata testata sui pazienti affetti dal morbo di Parkinson. Questo dispositivo si chiama Angel’s Wings (numero di brevetto: 0001401430), si basa su un allenamento motorio forzato combinato degli arti superiori ed ha migliorato i movimenti e la postura del 100% dei pazienti. Andando a stimolare dei precisi muscoli delle spalle e del collo, il sangue affluisce maggiormente verso le regioni premotorie del movimento, dove vengono processati i segnali vestibolari, e questo si tramuta in una migliore qualità del moto degli arti superiori ed inferiori.

Il termine “forzato” è particolarmente importante poiché proprio questa tipologia di allenamento, consigliato e seguito da una persona competente, innesca nel cervello una risposta più efficace rispetto a quella che si avrebbe se il movimento fosse svolto in maniera autonoma. Il dispositivo non esige essere né la cura per la malattia né l’alternativa ai farmaci né ai percorsi fisioterapici ma, in abbinamento ad essi, può migliorare la biomeccanica dei movimenti e di conseguenza la vita dei pazienti. Nel video sottostante si può notare uno sviluppo della camminata che può quasi essere paragonata a quella di un soggetto non affetto dalla malattia.

Funzionamento del dispositivo

Il dispositivo è costituito da un sedile ed un sistema di cavi e pulegge accoppiati a dei pesi regolabili, da 1 a 7 kg (Fig. 1A). Le figure 1B, 1C, 1D e 1E descrivono l’esecuzione dell’attività: partendo da una posizione seduta, il soggetto estende gli avambracci mantenendo i gomiti all’altezza delle spalle e ritorna in posizione iniziale.

Fig. 1. In figura vediamo nella sezione A il dispositivo e nelle sezioni B, C, D, E come viene effettuato l’esercizio da diverse angolazioni.

Il dispositivo ha il compito di sollecitare i muscoli del braccio, dell’asse cervicale-dorsale e principalmente il muscolo trapezio. Nel presente studio, è stata analizzata la traiettoria del movimento da parte del paziente prima e dopo 8 settimane tramite il Microsoft Kinect (device che, in aggiunta alla consolle, di solito viene utilizzato per ampliare l’esperienza videoludica) e, come vediamo dalle immagini sottostanti, si nota un notevole cambio di traiettoria da parte degli arti superiori pre e post trattamento prolungato.

Fig. 2. A sinistra sono stati analizzati i movimenti prima dell’apprendimento dell’utilizzo della macchina da parte dei pazienti e a destra vediamo i risultati alla fine del periodo di analisi dell’allenamento.

Cosa succede a livello cerebrale

Andando ad approfondire, attraverso le risonanze magnetiche raffigurate in basso, vediamo quello che l’allenamento forzato provoca a livello neuronale: il maggior afflusso di sangue nelle aree vestibolari.

Fig. 3. Risonanza magnetica che raffigura la differenza dell’afflusso di sangue nelle aree specifiche prima (sinistra) e dopo l’allenamento (destra).

Le mappe di perfusione della risonanza magnetica dimostrano i cambiamenti del flusso di sangue cerebrale prima e dopo l’esecuzione dell’esercizio. Le aree rosse rappresentano il flusso ematico che raggiunge in maniera più importante l’emisfero sinistro, nello specifico l’area motoria supplementare sinistra (SMA), area premotoria sinistra (BA6), area motoria primaria (M1) e cervelletto sinistro (crus II, VIIa e VIIb).

Oltre all’analisi pre e post esercizio, è stata fatta un’analisi anche a “riposo”, cioè quando il paziente non aveva mai effettuato l’esercizio e dopo che ha assimilato il movimento. L’analisi questa volta è stata effettuata tramite la morfometria basata sui Voxel.

Fig. 4. Immagine dell’analisi Voxel.

L’elaborazione delle immagini ha dimostrato una maggiore connettività subcorticale rispetto allo stadio di pretrattamento. Nelle figure 4A e 4B l’analisi della regione di interesse mostra significativi cambiamenti di connettività funzionale: entrambi i globi pallidi mostrano una maggiore connessione con l’opercolo destro, la corteccia cingolare posteriore destra e la corteccia sensomotoria sinistra. In 4C e 4D, l’analisi mostra una connettività funzionale tra la corteccia motoria primaria sinistra e la circonvoluzione frontale superiore sinistra. In 4D, le aree colorate rappresentano le aree della connettività corticale.

Tutto questo si traduce in uno sviluppo dei movimenti del paziente notevole, come abbiamo visto prima nel video. Inoltre tutti i soggetti hanno riportato di avere una qualità della vita migliorata in seguito agli allenamenti accompagnati alle dovute cure.

Questo studio è un esempio di come la ricerca italiana in merito alla malattia di Parkinson sia viva, specialmente nell’ambito delle tecnologie che mirano ad alleviarne i sintomi devastanti.

Vediamo in basso il video riassuntivo estrapolato da una conferenza tenuta a Siena per la giornata mondiale del Parkinson, nella quale prende parola proprio l’ingegnere Messa e ci illustra quelle che sono le potenzialità del dispositivo.


Bibliografia:
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Informazioni autore

Mario Roberto

Studente di ingegneria biomedica a Pisa. Interessato a tutto ciò che riguarda la tecnologia e soprattutto alle innovazioni, frutto della ricerca in campo biomedico

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