UNIVERSITA’ DEGLI STUDI DI UDINE · I neuroni specchio sono stati scoperti poco più di dieci...

DALLO STUDIO DEL SISTEMA DEI NEURONI MIRROR ALLE IPOTESI RIABILITATIVEPER IL RECUPERO DELL’ARTO SUPERIORE NEL PAZIENTE EMIPLEGICO

_______________UNIVERSITA’ DEGLI STUDIDI UDINE_______________

FACOLTA’ DI MEDICINA E CHIRURGIACORSO DI LAUREA IN FISIOTERAPIA

Tesi di LaureaDALLO STUDIO DEL SISTEMA DEI NEURONI MIRROR

ALLE IPOTESI RIABILITATIVE PER IL RECUPERODELL’ARTO SUPERIORE NEL PAZIENTE EMIPLEGICO

Relatore: Dott.ssa Loretta Paviotti

Laureando: Gabriele Venuto

Anno Accademico 2008 – 2009

IndiceINTRODUZIONEPremessaObiettivi dello studioMateriali e metodi

1. I NEURONI SPECCHIO1.1 Il sistema motorio nei primati1.2 I neuroni specchio nella scimmia1.3 Ruolo funzionale dei neuroni specchio1.4 I neuroni specchio nell'uomo1.5 Riflessioni e recenti spunti riguardanti il sistema dei neuroni mirror1.5.1 Ragionamenti e nuove scoperte1.5.2 Ipotesi sull'evoluzione del meccanismo di rispecchiamento

2 IL SISTEMA DEI NEURONI SPECCHIO E IL LORO RUOLO NELLARIABILITAZIONE

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2.1 I neuroni specchio in funzione alla neuroriabilitazione2.1.1 Neuroni mirror e gli studi correlati2.1.2 Il sistema dei neuroni specchio e la riabilitazione motoria

2.1.3 Riabilitazione del paziente post-stroke con l'utilizzo della motor-imagery e dellamotor observation nella rieducazione post-ictus

2.1.4 Mirror Therapy2.1.5 La realtà virtuale come trattamento di pazienti post-ictus

3 STUDIO SPERIMENTALE

3.1 Materiali e metodi3.1.1 Pazienti3.1.2 Protocollo riabilitativo3.2 Risultati

3.2.1 Risultati oggettivi

3.2.2 Risultati soggettivi

4 DISCUSSIONE5 CONCLUSIONI

Bibliografia

INTRODUZIONEPremessaI neuroni mirror sono una particolare classe di neuroni visuo-motori, originariamente scoperti nell’areaF5 della corteccia premotoria del macaco che si attivano sia quando la scimmia compie una determinataazione, sia quando osserva un altro individuo (scimmia o uomo) compiere una simile azione. Talineuroni sono presenti anche nell’uomo nella corteccia pre-frontale, nella corteccia pre-motoria, nell’areamotoria supplementare, nella corteccia del cingolo, nella corteccia parietale e nel cervelletto.La scoperta dei neuroni mirror dimostra che il sistema motorio può essere attivato sia in una condizione“on line” durante l’esecuzione del gesto, sia in una condizione “off line” durante l’osservazione ol’immaginazione di un atto che rientri nel repertorio motorio del soggetto che osserva.Si ritiene che l’informazione fornita dalla motor observation e dalla motor imagery possa contribuire alrecupero funzionale nel paziente post-ictus come fonte addizionale di informazioni utili nel complessoprocesso di riorganizzazione dell’area cerebrale danneggiata.

Obiettivi dello studio

Lo scopo del nostro studio è quello di valutare gli effetti e i potenziali benefici della motor observation edella motor imagery per contribuire al recupero funzionale in pazienti post-ictus come fonte addizionaledel complesso processo di riorganizzazione del Sistema Nervoso Centrale leso.

Materiali e metodiI pazienti dello studio sono stati reclutati all’interno dell’Ospedale di Medicina Fisica e Riabilitazione


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“Gervasutta” di Udine, pazienti emiparetici con ictus cerebrovascolare .I criteri d’inclusione sono stati: età compresa tra i 39 e i 74 anni, emiparesi dell’arto superiorecontrolaterale alla lesione cerebrale.I criteri d’esclusione erano: emiplegia, MMSE < 20, neglect, afasia grave.I pazienti emiplegici sono stati valutati con la scala Ashworth per la spasticità, il Wolf Motor Functiontest , l’Abilhand (versione italiana) per le attività bimanuali e il Test Fugl-Mayer Modificata Hamrin-Lindmark (1988) per gli arti superiori.I pazienti poi hanno osservato 6 filmati di 3 min. l'uno, riguardanti sei diverse attività della vitaquotidiana, per 10 sedute, con una frequenza di 3-4 volte a settimana, tutto questo in aggiunta allafisioterapia tradizionale.Durante la visione dei video si è richiesto al pz. di concentrarsi su quello che osservava e diimmedesimarsi nel gesto che compiva il soggetto ripreso nel video.I primi 4 filmati ritraggono azioni mono-manuali, gli ultimi due bi-manuali.I filmati sono di complessità crescente (come per esempio bere da un bicchiere, versare l'acqua in unbicchiere con una bottiglia da 50cl. ecc.).Alla fine del filmato il fisioterapista invitava i pazienti a fare degli esercizi mentali in cui si chiedeva diimmaginare di compiere quel gesto appena visto.Si interrogava il paziente sulle sensazioni che provava osservando e immaginando.Si sono colte le parole che usava il paziente per descrivere ciò che aveva appena percepito cercando dimodificare l’immagine se essa non era completa.Infine si chiedeva ai pazienti di compiere quell’atto motorio che essi avevano appena osservato eimmaginato.I pazienti del gruppo di controllo sono stati sottoposti solo alla fisioterapia tradizionale (mobilizzazionepassiva , attiva assistita e attiva dove possibile, esercizi terapeutici vari).

RisultatiEsaminando i dati ottenuti dallo studio statistico, effettuato sui risultati finali estrapolati dalle scale divalutazione applicate ai pazienti (Test Fugl-Mayer; Wolf Motor Function Test; Ashworth e Abilhand), sievidenziano interessanti risultati, nonostante i pazienti studiati siano stati 7 di cui 5 trattati con la motorobservation e la motor imagery, e due caso-controllo.Durante il periodo in cui hanno partecipato allo studio, tutti e cinque i pazienti hanno raggiuntomiglioramenti significativi.I risultati finali al Test Fugl-Mayer ottenuti fra il confronto dei due gruppi di trattamento, hannoevidenziato che i pazienti a cui è stato applicato la motor observation e la motor imagery hannoraggiunto risultati statisticamente significativi, rispetto al gruppo caso-controllo.Anche alla scala di valutazione Wolf Motor Function Test, si sono raggiunti risultati significativi,confrontando l’inizio con la fine del trattamento osservativo.Sia per la Wolf Motor Function Test che per la Fugl-Mayer al follow-up non si sono state registratevariazioni significative dei punteggi finali dei pazienti.Per quanto riguarda la scala di valutazione Ashworth non si è riscontrato nessun miglioramentosignificativo dell'ipertono muscolare per nessuno dei sette pazienti trattati e quindi non c'è neanche unasignificativa differenza fra i due metodi di trattamento.Al follow-up però in questo caso si è verificato un miglioramento significativo del tono per uno deipazienti trattati con la motor observation e la motor imagery.L'Abilhand ha dimostrato che per il totale dei sette pazienti trattati in questo periodo c'è stato unmiglioramento quasi significativo, ma non c'è significativa differenza fra i due tipi di trattamento.C'è da aggiungere però che la scala di valutazione Abilhand è prettamente qualitativa e soggettiva e sipone male all'analisi statistica.

ConclusioniNonostante il breve periodo di applicazione del training e il numero ridotto di partecipanti , si può


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ipotizzare che l’utilizzo della motor observation e della motor imagery possa coinvolgere il sistema deineuroni mirror e possa contribuire in maniera significativa al recupero dei pazienti colpiti da ictus.

1. I NEURONI SPECCHIOCapire le azioni degli altri e le intenzioni che ne sono alla base è una caratteristica della nostra specie,che ci consente di interagire con i nostri simili e di empatizzare con loro.I meccanismi alla base di queste facoltà cognitive sociali erano fino a non molti anni fa poco conosciuti.La scoperta dei neuroni specchio nella scimmia e la successiva dimostrazione dell’esistenza di unsistema specchio anche nel cervello umano hanno messo in evidenza per la prima volta un meccanismoneurofisiologico capace di spiegare molti aspetti della nostra capacità di relazionarci con gli altri.I neuroni specchio sono stati scoperti poco più di dieci anni fa nella corteccia premotoria del cervello delmacaco (area F5).I neuroni specchio si attivano sia quando la scimmia esegue un atto motorio finalizzato, come afferrareoggetti con la mano o con la bocca sia quando osserva un altro individuo eseguire atti motori analoghi (diPellegrino e al. 1992(24), Gallese e al., 1996; Rizzolatti e al. 1996(10) ).

1.1 Il sistema motorio nei primati.Il sistema motorio, in funzione alle relazioni con i restanti sistemi sensoriali, sia nelle scimmie chenell'uomo, era concepito dagli studiosi del 900', avente un ruolo periferico ed esclusivamente esecutivo(es. homunculus motorio di Wilder Penfield).Ora tramite l'utilizzo di tecniche elettrofisiologiche più sofisticate si è evidenziato che la cortecciamotoria contiene molte mappe funzionalmente distinte e localizzate in varie aree anatomiche differenti(1).

LOCALIZZAZIONE DELLE AREE CORTICALI NEI PRIMATI CON RELATIVE FUNZIONIMOTORIE :Area F3: contiene la rappresentazione completa dei movimenti del corpo.Area F6: movimenti lenti e complessi dell'AS (Arto Superiore).Area F2: rappresentazione della parte dorsale dell'AI (Arto Inferiore) e dell'AS centralmente.Area F4: movimenti dell'AS, del collo e del viso.Area F5: movimenti della mano e della bocca.(F2-F5) : le aree posteriori direttamente connesse a F1 e sono legate fra loro in manierasomatotopicamente precisa. Determinano il quadro globale del movimento.(F6-F7): aree motorie anteriori, non proiettano su F1 ma sono ricche di connessioni con le altre areemotorie.F1: raggiunge direttamente i motoneuroni.

figura 1


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Fig.1 Vista mesiale e laterale del cervello del macaco, che mostra le struttura citoarchitettonica dellacorteccia motoria frontale (aree indicate con la lettera F e il numero arabo corrispondente) e del loboparietale (aree indicate con la lettera P e il numero arabo corrispondente).Le aree nascoste all'interno del solco intraparietale sono mostrate in una visione “aperta” del solco. AIP,area intraparietale anteriore; As, solco arcuato superiore; Ai solco arcuato inferiore; C, solco centrale;Ca, fissura calcarina; CG, corteccia cingolata; FEF, campo visivo frontale; IP, solco intraparietale; L,solco laterale; LIP, area intraparietale laterale; MIP, area intraparietale mediale; Lu, solco lunato; P, solcoprincipale; POs, solco parieto-occipitale; STS, solco temporale superiore.

Rizzolatti G et al. (2008) Mirror neurons and their clinical relevance Nat Clin Pract Neurol doi:10.1038

Nel lobo prefrontale è situata la memoria di lavoro, la pianificazione temporale delle azioni e la coerenzadelle intenzioni, in poche parole quest'area ha il compito di formare le intenzioni che precedono eorientano l'agire.Le aree parietali posteriori sono coinvolte nelle trasformazioni sensori-motorie. La corteccia frontale e lacorteccia parietale posteriore sono connesse fra loro e formano circuiti destinati a lavorare in parallelo edad integrare le informazioni sensoriali e quelle motorie.La corteccia prefrontale e quella del cingolo sono responsabili nella pianificazione delle intenzioni, nellapianificazione a lungo termine e nella scelta del momento opportuno in cui agire.Il sistema motorio, quindi, non può più essere considerato come un mero esecutore passivo.Le aree della corteccia parietale posteriore infatti ricevono afferenze dalle regioni sensoriali e possiedonoproprietà motorie analoghe a quelle della corteccia motoria agranulare.Dato che l'informazione motoria e sensoriale hanno un formato comune, possono organizzare oltre checompiti motori anche compiti di percezione, riconoscimento degli atti altrui, l'imitazione e lacomunicazione.In particolare, l'area F1 controlla i movimenti isolati delle dita, mentre l'area F5 svolge il ruolo digeneratore della rappresentazione del movimento motorio ricavandolo da uno stimolo visivo e inoltrecodifica atti motori, cioè movimenti coordinati da un fine specifico.Una parte dei neuroni di F5 risponde anche a stimoli visivi (neuroni visuomotori).La corteccia parietale posteriore svolge un ruolo cruciale nelle trasformazioni sensori-motorie necessarie


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per l'esecuzione di azioni guidate dalla vista.L'area F5 contiene inoltre una sorta di vocabolario di atti motori, risponde infatti a specifici atti motori, equesto è evidente dal fatto che si interagisce con gli oggetti quasi sempre allo stesso modo.La via visiva è divisa in 2 streams: lo stream ventrale che trasporta la informazioni che consentono lapercezione degli stimoli, come la comprensione del mondo esterno.Lo stream dorsale trasporta invece le informazioni per il controllo dell'azione, per la programmazionemotoria e per la rappresentazione dello spazio.I messaggi inviati dai neuroni visuo-motori di F5 sono esattamente gli stessi sia quando la scimmiainteragisce con un determinato oggetto sia quando si limita ad osservarlo, solo che invece di generare unpattern motorio resta solo un atto potenziale.Gli atti potenziali creati determinano un senso dell'oggetto visto, dandogli una valenza significativa, ineuroni di F5 e di AIP (area intraparietale anteriore) reagiscono al significato, cioè comprendono.La prossimità spazio-visiva viene rilevata in area F4 già come contatto per anticipazione della zona delcorpo che verrà toccata.In quest'ultima area, esperimenti di microstimolazione elettrica intracorticale e di registrazione, hannoevidenziato come in F4 siano rappresentati movimenti del collo, della bocca e del braccio, questi ultimirivolti sia a parti del corpo sia a determinate posizioni nello spazio.Inoltre è emerso che la maggior parte dei neuroni si attiva non solo durante l'esecuzione di atti motori,ma risponde anche a stimoli sensoriali.Questo ha permesso di suddividere questi ultimi neuroni in due gruppi: neuroni “somatosensoriali” eneuroni “somatosensoriali e visivi”, detti anche neuroni bimodali.Ultimamente sono stati descritti anche neuroni trimodali, in grado cioè di rispondere a stimolisomatosensoriali, visivi e uditivi.I neuroni bimodali hanno caratteristiche somatosensoriali analoghe a quelle dei neuroni somatosensorialipuri, essi però sono attivati anche da stimoli visivi.I neuroni bimodali dell'area F4 rispondono però allo stimolo visivo solo se esso è presentato nellevicinanze del loro campo recettivo tattile, cioè dentro il loro campo recettivo visivo e somatosensoriale.Infatti lo stesso neurone scarica sia quando, per esempio, si sfiora l'avambraccio di una scimmia, siaquando la mano si avvicina all'avambraccio entrando nel suo campo recettivo visivo (2).Grazie a questo meccanismo di anticipazione il corpo può definire lo spazio che lo circonda,localizzando le proprie parti corporee (braccio, bocca, collo, ecc.) e gli oggetti visivamente prossimi.Il campo recettivo visivo del neurone bimodale dell'area F4 non dipende dalla posizione dello stimolosulla retina, ma i campi recettivi visivi sono vincolati ai loro campi somatosensoriali, codificano glistimoli in coordinate somatiche.

1.2 I neuroni specchio nella scimmia.I neuroni visivi dell'area F5 nei macachi hanno una congruenza tra le loro proprietà motorie e la loroselettività visiva, e svolgono un ruolo fondamentale nella trasformazione dell'informazione visivarelativa ad un oggetto negli atti motori necessari per interagire con esso, fondamentali, per la riuscita diquesto meccanismo, sono i neuroni specchio.I neuroni specchio: neuroni nella convessità corticale di F5 che rispondono sia quando la scimmiaeffettua una determinata azione sia quando osserva un altro individuo svolgere un azione simile eanch'essi si attivano selettivamente durantespecifici atti motori (figura 2).

FIGURA 2.


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Figura 2.Esempio di attivazione dei neuroni specchio dell'area F5 del macaco: (A) durante l'osservazione di unmovimento di presa eseguito dallo sperimentatore e (B) durante la presa eseguita dalla scimmia. Lafreccia indica l'inizio del movimento. Sei prove sono state eseguite per entrambe le condizioni.

(Gallese et al. 1996, Rizzolatti et al. 1996a).

A livello visivo la loro attivazione è legata all'osservazione di determinati atti motori che comportanoun'interazione effettore (mano o bocca)-oggetto.La maggior parte dei neuroni mirror risponde all'osservazione di un solo determinato atto (es. afferrare),altri però scaricano durante l'osservazione di due o tre atti motori.C'è inoltre congruenza tra l'atto motorio codificato dal neurone e l'atto motorio osservato che è efficacenell'attivarlo.La congruenza può essere in senso stretto o in senso lato:1- congruenza in senso stretto: quando un neurone mostra un'esatta corrispondenza tra azione osservata eazione eseguita.2- congruenza in senso lato (70% dei neuroni specchio): gli atti codificati dal neurone in termini visivi emotori sono chiaramente connessi, pur non essendidentici e il loro legame può presentare livelli diversidi generalità.Alcuni neuroni rispondono a un solo atto motorio, altri a due, alcuni codificano un solo atto motorioeseguito e osservato, ma con differente selettività (es: risponde a due atti visivi e a uno solo motorio deidue).Altri ancora codificano visivamente un azione e si attivano durante l'esecuzione di un altra logicamenteconnessa alla prima.Il comportamento dei neuroni mirror probabilmente è una conseguenza dell'organizzazione a catenadegli atti motori.Nella regione dorsale di F5 della corteccia dei macachi, i neuroni specchio si attivano su movimenti dellamano, mentre nella regione ventrale di F5, si attivano per i movimenti della bocca.L' 85% dei mirror che risponde alla vista di atti come afferrare cibo con la bocca, masticarlo o succhiarlo


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(neuroni ingestivi), dal punto di vista funzionale sono simili ai neuroni specchio collegati alla mano,infatti scaricano solo se c'è interazione effettore-oggetto, ma la maggior parte di essi è selettiva per unsolo atto.Diverso il discorso per i neuroni specchio che rispondono all'osservazione di atti compiuti dalla boccaper comunicare (neuroni comunicativi), infatti essi rispondono a atti intransitivi e non c'è quindicongruenza tra risposta visiva e motoria.In generale, gli input sensoriali arrivano dalla parte anteriore del solco temporale superiore (STS) dellascimmia, dove vi sono neuroni che rispondono selettivamente all'osservazione di molti atti motori e nonscaricano in movimenti intransitivi, ma questi neuroni sono solo visivi e non si attivano durantemovimenti compiuti dall'animale, quindi non sono neuroni visuo-motori.L'informazione dal STS non proietta direttamente su F5 ma con il lobo parietale inferiore (aree PF-PFGdi von Economo corrispondenti all'area 39 e 40 di Brodmann) e meno con settori del lobo prefrontale.Infatti i neuroni del complesso PF-PFG rispondono a stimoli sensoriali e molti di essi si attivano anchedurante movimenti volontari della mano e della bocca o con entrambe (neuroni specchio parietali), essinon scaricano in gesti intransitivi e il 50% risponde a un solo atto, il restante a due, inoltre la maggiorparte sono congruenti in senso lato.

1.3 Ruolo funzionale dei neuroni specchio.I neuroni specchio generano una rappresentazione motoria interna dell'atto osservato, dalla qualedipenderebbe la possibilità di apprendere via imitazione.Sono alla base del riconoscimento e della comprensione del significato degli eventi motori, ossia degliatti degli altri.Hanno la capacità di riconoscere negli eventi motori osservati un determinato tipo d'atto, caratterizzatoda una specifica modalità di interazione con gli oggetti, i movimenti assumono significato per chiosserva in base al vocabolario d'atti di cui egli dispone.In virtù delle loro proprietà visuo-motorie i neuroni specchio sono in grado di coordinare l'informazionevisiva con la conoscenza motoria dell'osservatore, essi codificano tipo, modi, tempi di realizzazione eanche l'esecuzione.Si attivano inoltre durante l'osservazione nello stesso modo sia se l'azione è portata a termine sia se lastessa azione è solamente iniziata ma non conclusa, questo grazie alla rappresentazione motoria interna(atto motorio potenziale), che consente di integrare la parte mancante, riconoscendo nella sequenzaparziale dei movimenti visto il significato complessivo di un'azione.L'attivazione dei neuroni specchio riflette il significato dell'azione osservata.I neuroni specchio bimodali (neuroni audio-visivi), si attivano sia quando la scimmia osserva compiereun azione che produce rumore, sia quando ascolta il rumore prodotto da tale azione senza però vederla, èuna forma di comprensioneimplicita e pragmatica vincolata alle azioni potenziali, quindi il possesso da parte di un soggetto delsignificato dei propri atti e la conoscenza motoria che deriva dalle possibili conseguenze dell'atto stesso,gli consente una comprensione immediata.E' fondamentale per capire i singoli atti motori (afferrare, tenere,..) ma anche la loro eventualeconcatenazione in azioni complesse (afferrare cibo per portarlo alla bocca) e si attivano in manieradifferente in base alla situazione eseguita anche se simile.I neuroni specchio parietali sono in grado di codificare il significato intenzionale dell'azione durante lasua esecuzione sin dal primo movimento compiuto, infatti si attivano per esempio già quando la manoprefigura la prensione di un qualcosa, quindi gli atti motori sono organizzati in catene motorie.Consentono quindi di capire la dinamica intenzionale del gesto, anticipando l'esito cui corrispondono imovimenti iniziali del soggetto osservato Fondamentale per il riconoscimento dell'intenzione è ilcontesto in cui l'azione avviene.La conoscenza motoria consente di riconoscere il significato quando gli atti son eseguiti isolatamente eanche quando fanno parte di sequenze complesse.Se le azioni osservate sono ambigue, si attivano più atti motori potenziali, concatenati fra loro, che


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consentono di decifrare le intenzione del soggetto osservato mentre svolge l'azione e di scegliere, via viache l'azione procede, l'atto motorio più idoneo.

1.4 I neuroni specchio nell'uomo.I neuroni specchio nell'uomo sono una specifica classe di neuroni visuo-motori. Essi hanno un ruolofondamentale per quanto riguarda l'imitazione, lo sviluppo del linguaggio, nella comprensione delleazioni, nella comprensione di emozioni e nel comportamento sociale.Il sistema dei neuroni specchio si è sviluppato sulla base delle caratteristiche intrinseche del sistemamotorio per capire e prevedere le azione eseguite da altri.I neuroni mirror si attivano durante una specifica azione motoria ma anche durante l'osservazione dellastessa azione motoria eseguita da altri soggetti (figura 3).

FIGURA 3.

Attivazione del sistema dei neuroni mirror (MNS) frontale e parietale durante l’osservazione di un gesto.Sopra due immagini apparentemente simili, ma in due contesti differenti: a sinistra un As di un uomointento ad apparecchiare, a destra l'As dello stesso uomo intento a sparecchiare, come citazione al fattoche i neuroni specchio consentono di individuare lo scopo del gesto motorio del soggetto cheosserviamo, in base al contesto nel quale viene eseguito.

Immagine estratta da: S. FILONI, V. SIMONE, A. RUSSO, M. P. LO MUZIO, G. CASSATELLA, A. MINERVA, L.DE PALMA, A. SANTAMATO, P. FIORE(2008) “Utilizzo della motor imagery e della motor observation nellariabilitazione post-ictus” Fig. 1 Pag. 2 EUROPAMEDICOPHYSICA.

Nel passato la scoperta dei neuroni specchio nella scimmia ha suggerito l'idea che un sistema neuralesimile possa essere presente anche nell'uomo.Infatti già a metà del 900', mediante l'utilizzo dell'elettroencefalografia (EEG), ci sono state delleevidenze a favore dell'esistenza nell'uomo di un meccanismo specchio, studiando la reattività dei ritmicelebrali durante l'osservazione del movimento.L'EEG consente di rilevare le variazioni dell'attività elettrica spontanea del cervello e di classificare iritmi in base alla frequenze d'onda.Nei soggetti adulti infatti, a riposo ed a occhi chiusi prevale il ritmo ? nelle regioni posteriori del cervello


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e ritmi ad alta frequenza nel lobo frontale.Il ritmo ? invece, ritmo simile a quello ?, si trova nelle area centrali del cervello. Il ritmo ? prevalequando il sistema visivo è inattivo, mentre il ritmo ?, è attivo quando il sistema motorio è in condizionidi riposo.Da un esperimento del 1954 di Henri Gastaut e coll., era emerso che la vista di azioni compiute da altriindividui causava un arresto del ritmo ? nei soggetti che osservavano.Attraverso la MEG ( magnetoencefalografia) si è evidenziato che nella corteccia pre-centrale dell'uomovi sia una desincronizzazione dei ritmi ? sia durante la manipolazione di un oggetto sia durantel'osservazione dello stesso eseguito da un altro individuo.Attraverso la TMS (stimolazione magnetica transcranica) invece si sono registrati i MEP (motor evokedpotentials) nella corteccia sx rappresentanti vari muscoli della mano e del braccio dx su soggetti cheosservavano un altro soggetto mentre afferrava oggetti con la mano o compiva gesti insignificanti.In entrambi i casi i MEP aumentavano sia per gesti transitivi che intransitivi (diversamente dallascimmia), inoltre i neuroni specchio nell'uomo oltre che lo scopo dell'atto, codificano gli aspettitemporali dei singoli movimenti che lo compongono, cioè la corteccia motoria riproduce fedelmente ildecorso temporale dei vari movimenti osservati.Per localizzare le aree corticali e i circuiti neurali dei neuroni specchio, si è utilizzato la PET (positronemission tomographt) e la fMRI (funcional magnetic resonance imaging) e nei primi studi si è scopertoche i neuroni specchio sono situati nelle aree frontali.Più precisamente la porzione rostrale (anteriore) del lobo parietale inferiore, il settore inferiore del giroprecentrale e nel settore posteriore del giro frontale inferiore. In alcune situazioni si attiva anche laregione anteriore del giro frontale inferiore e la corteccia premotoria dorsale.Mentre la regione attivata nel lobo parietale inferiore corrisponde all'area 40 di Brodman, nel girofrontale inferiore corrispondente all'area 44 di Brodman, cioè la parte posteriore dell'area di Broca che èconsiderata a livello di anatomia comparata all'area F5 delle scimmie.Buccino scoprì successivamente che il sistema dei neuroni specchio ha un'organizzazione somatotopica,con aree corticali dedicate ad azioni compiute con la mano (figura 4), con la bocca e con il piede edinoltre che il sistema dei neuroni specchio è situato oltre che nell'area di Broca, anche in parti dellacorteccia pre-motoria e del lobo parietale inferiore(figura 5b).

FIGURA 4.


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Le aree parieto-frontali del sist. Mirror nell'uomo. Le aree gialle sono le aree che si attivano durantel'osservazione e l'esecuzione di azione con la mano.

Rizzolatti G and Fabbri-Destro M (2008) Curr Opin Neurobiol 18: 179–184.

FIGURA 5.

Localizzazione del sistema dei neuroni mirror nelle scimmie (A) e nell'uomo (B).

From Rizzolatti, G., & Arbib, M.A. (1998). Language within our grasp. Trends in Neurosciences, 21(5), 188-194.

Nell'uomo inoltre, per quanta riguarda i mirror, sono presenti sistemi di risonanza, con differenze rispettoa quello delle scimmie e in aggiunta il sistema dei neuroni specchio umano si attiva anche per attimimati.Più esteso dunque il sistema dei neuroni specchio nell'uomo rispetto alla scimmia, infatti codifica attimotori sia transitivi che intransitivi, seleziona il tipo d'atto, la sequenza dei movimenti che locompongono e si attiva anche se l'azione è semplicemente mimata.Il ruolo primario resta comunque: la comprensione del significato delle azioni altrui.Esperimenti condotti con l'utilizzo della TMS hanno dimostrato che la vista di atti compiuti con la mano,da parte di altri individui, comporta l'aumento dei potenziali motori evocati registrati negli stessi muscolidella mano usati dal soggetto osservato per compiere quell'atto.L'osservazione di atti motori, determina quindi, nell'osservatore, un immediato coinvolgimento delle areemotorie deputate all'organizzazione e all'esecuzione di quegli atti.Tale coinvolgimento consente di decifrare il significato dei gesti motori osservati, cioè di comprenderli,senza riflessione, essendo una comprensione basata unicamente su un vocabolario d'atti e sulla


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conoscenza motoria, consentendo di comprendere non solo singoli atti, ma intere catene d'atti.In base all'esperimento di Iacoboni e colleghi(3), si è asserito che nel caso delle condizioni “azione” e“intenzione” c'è aumento di attività nelle aree visive e parieto-frontali legati alla codificazione di attimotori, mentre nel caso del “contesto” non erano attivate, ma erano attivati i neuroni canonici.Inoltre nella condizione “intenzione” vi è una attivazione maggiore della porzione dorsale del settoreposteriore del giro frontale inferiore ed è localizzata nel centro del sistema specchio frontale.Tutto questo starebbe ad indicare che il sistema dei neuroni mirror è capace di codificare anchel'intenzione con cui l'atto è compiuto perchè l'osservatore, mentre osserva, anticipa i possibili attisuccessivi ai quali l'atto è legato, inoltre si è scoperto che molti più neuroni codificano per esempiol'afferrare per portare alla bocca, rispetto all'afferrare per mettere in un contenitore.Quindi non appena vediamo qualcuno compiere un atto, i suoi movimenti acquistano immediatamenteper noi un significato.

Un ruolo decisivo per la comprensione delle azioni altrui è dato dalla conoscenza motoria dell'atto, infattii neuroni specchio si attivano maggiormente su azioni che conosciamo e che rientrano nel nostrobagaglio di esperienze.Ma cosa implica l'imitazione? Quando l'azione osservata e quella eseguita condividono il medesimocodice neurale, ciò rappresenta il prerequisito dell'imitazione.Cioè imitazione si configura come forma di compatibilità ideomotoria: più un atto percepito assomiglia auno già presente nel bagaglio motorio di chi osserva più è facile riprodurlo e più tende ad indurnel'esecuzione; percezione ed esecuzione delle azioni debbono possedere uno schema rappresentazionalecomune.Grazie ai neuroni specchio lo schema rappresentazionale comune non andrebbe considerato come unoschema astratto, ma come un meccanismo di trasformazione diretto delle informazioni visive in attimotori potenziali.Un esperimento di Iacoboni e coll.(4-5) con l'utilizzo della brain imaging, ha evidenziato che nel casodell'imitazione c'è un attivazione della parte posteriore del giro frontale inferiore di sx (polo frontale delsistema specchio), e della regione del solco temporale superiore dx (STS) maggiormente durantel'esecuzione di atti motori non imitativi.Questo fa notare un chiaro coinvolgimento dei neuroni mirror nell'imitazione di atti già presenti nelpatrimonio dell'osservatore, suggerendo una traduzione motoria immediata dell'azione osservata.Per capire meglio la funzione dei neuroni specchio è stata usata la TMS ripetitiva; ad un gruppo disoggetti è stata stimolata l'area di Broca mentre premevano dei tasti o imitavano il gesto di un altroindividuo.Si è notato che la TMS ripetitiva riduceva la performance durante l'imitazione ma non durantel'esecuzione del compito visuo-motorio.Sempre nell'esperimento di Iacoboni si è notato che, nel caso dell'osservazione, l'attivazione maggioreera causata dai movimenti della mano dello sperimentatore anatomicamente corrispondente a quellausata dai soggetti; durante l'imitazione invece l'attivazione maggiore era determinata dai movimenti dellamano dello sperimentatore spazialmente corrispondente a quella usata dai soggetti per imitare.Per apprendere nuovi gesti motori il processo via imitazione (figura 6) è suddiviso in due fasi: il primoconsente di segmentare l'azione, il secondo unisce gli atti motori codificati nella sequenza più idonea.

La trasformazione dell'informazione visiva nell'opportuna risposta motoria avviene nel lobo frontale delsistema dei neuroni specchio, il tutto coordinato a livello dell'area 46, responsabile della ricombinazionedei singoli atti motori e della definizione di un nuovo pattern d'azione.Quest'area ha il compito di inibire l'imitazione ma nei casi utili anche di facilitarla.


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FIGURA 6.

Circuito dell'imitazione.Vista schematica del sistema fronto-parietale dei neuroni mirror (MNS) (area rossa) e del principale inputvisivo (giallo) nel cervello dell'uomo. L'area anteriore con proprietà mirror è localizzata nella cortecciafrontale inferiore, che comprende il giro frontale postero-inferiore (IFG) e l'adiacente cortecciapremotoria ventrale (PMC).L'area posteriore con proprietà del sistema dei neuroni specchio è situata nella parte rostrale del lobuloparietale inferiore (IPL) e può essere considerata l'omologo umano dell'area PF/PFG nel macaco.L'input visivo principale che va all'MNS origina dal settore posteriore del solco temporale superiore.L'insieme di queste tre aree forma il cuore del circuito dell'imitazione.Lo stimolo visivo che va dall'STS all'MNS è rappresentato dalla freccia arancione.La freccia rossa rappresenta l'informazione che va del MNS che interessa maggiormente la descrizionemotoria dell'azione, all'MNS che interessa maggiormente l'obiettivo dell'azione.La freccia nera rappresenta la copia efferente del comando motorio imitativo che ritorna all'STS perpermettere l'incontro tra la previsione sensoriale dell'imitazione del progetto motorio e la descrizionevisiva dell'azione osservata.

1.5 Riflessioni e recenti spunti riguardanti il sistema dei neuroni mirror.

1.5.1 Ragionamenti e nuove scoperte.Dalla partecipazione al seminario “Neuroni specchio e intervento riabilitativo sguardo e gesto, verso illinguaggio”(6) si evince che il sistema dei neuroni specchio corrisponde alle stesse aree sintattiche esemantiche del linguaggio e il linguaggio è strettamente collegato all'azione, infatti all'interno dell'area diBroca si attivano neuroni per la produzione e comprensione di attività motorie.Inoltre come già noto è stata verificata un analogia o addirittura un omologia nell'organizzazione dellacorteccia pre-motoria nell'uomo e nel macaco.I neuroni mirror sono neuroni pre-motori, che si attivano per atti motori finalizzati sia in esecuzione chenell'osservazione dell'atto stesso, sono situati nelle cortecce pre-motorie e parietale, scaricano quindi permovimenti corporei riguardanti azioni su oggetti o in ambito comunicativo, ma anche riguardo emozionie sensazioni, riuscendo a produrre delle rappresentazioni create dal contenuto della nostra relazione


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pragmatica con il mondo.Da uno studio condotto da Fadiga con l'utilizzo della TMS, si è verificato che i muscoli della mano delsoggetto che osserva sono facilitati dal fatto che esso guardi la mano di un altro soggetto compiere lostesso gesto.Un altro esperimento simile ha dimostrato che siamo facilitati anche dall'attivazione dei muscoli dellabocca quando osserviamo una persona parlare.Inoltre gli stessi neuroni mirror che si attivano mentre osserviamo o eseguiamo una determinata azione,si attivano anche quando leggiamo la descrizione dello stesso atto motorio.Infatti in base al gesto motorio che viene letto si attivano aree celebrali differenti e se si legge o siosserva la stessa azione le aree celebrali di attivazione sono sempre le stesse.A conferma della stretta connessione fra il sistema dei neuroni specchio e l'area di Broca, si èevidenziato, attraverso uno studio, che i pz. afasici hanno grosse difficoltà a costruire la sequenzamotoria temporale dell'atto motorio, compito svolto appunto dai neuroni specchio.Dall'osservazione invece di un video rappresentante due bambini, con problemi di gravità diversa diautismo, si nota che una bambina è in grado di cogliere il significato di un'azione non agganciandolo alsignificato comune dell'oggetto, ma all’obiettivo dell'azione (la bambina imita l'azione di bereindipendentemente che l'azione osservata o eseguita venga fatta con il bicchiere o un altro strumento),mentre l'altro bambino con deficit maggiori, capisce lo scopo dell'azione solo se legato a queldeterminato oggetto.Questo evidenzia che i bambini con sviluppo normale riescono a capire lo scopo dell'azione aprescindere dall'oggetto, cioè dall'atto motorio o dal tipo di presa capiscono cosa il soggetto ha in mente(per es. se prendere il bicchiere o se spingerlo via), mentre un bambino con disturbi autistici è legatostrettamente all'oggetto per la comprensione del gesto (bicchiere = bere, telefono = chiamare).Il sistema dei neuroni specchio ha quindi una grande capacità di generalizzazione, cioè ci consente dicomprendere lo scopo, al di là del contesto abituale.Il meccanismo di risonanza motoria grazie al quale una persona si immedesima nell’azione altrui ècomunque più facilitato, maggiore è la familiarità con il gesto osservato.In aggiunta lo stimolo visivo dato dall'osservare un altro soggetto eseguire un gesto motorio che si èinibiti a compiere, facilita l'esecuzione del gesto stesso per imitazione, simmetria dell'imitazione.Recentemente si sono scoperte nuove proprietà dei neuroni mirror.In un lavoro condotto su macachi (figura 7), dove veniva analizzato un singolo neurone della cortecciapre-motoria, si è evidenziato che il neurone rispondeva sia se la scimmia osservava che se eseguiva lastessa azione, anche se la stessa era eseguita al buio.Questo convalida il fatto che l'attivazione del sistema dei neuroni specchio corrisponde ad un attomotorio e non esclusivamente ad un atto visivo.Il sistema mirror della scimmia stessa però non rispondeva se la stessa azione osservata veniva eseguitadal soggetto con uno strumento sconosciuto per il primate (presa cibo con strumento che non conosce,cioè una pinza).Man mano però che si ripeteva il gesto con lo strumento sconosciuto, alcuni neuroni si incominciano adattivare.


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Fig.7Risposta visiva e motoria di un neuronemirror.

A, lo sperimentatore prende un pezzo di cibocon la sua mano e lo muove verso la scimmiache a sua volta poi la prende in mano.Il neurone scarica durante l'osservazionedella presa, e cessa di scaricare quando ilcibo viene mosso e riscarica di nuovo quandola scimmia la raccoglie.

B, lo sperimentatore prende il cibo con unostrumento sconosciuto.Susseguente sequenza di eventi comenell'esperimento A. La risposta neuronaledurante l'osservazione dell'azione è assente.

C, la scimmia raccoglie il cibo al buio.In A e in B il raster è allineato con ilmomento in cui il cibo è raccolto dallosperimentatore (linea verticale dalla parteopposta del raster). Nel C l'allineamento èquasi approssimato all'inizio delmovimento di presa.

Da G. Rizzolatti et al. / Cognitice Brain Research 3(1996) 131-141

FIGURA 7.L'ipotesi che ne deriva è che i mirror mappino esclusivamente lo scopo? Per vedere ciò, viene insegnatosuccessivamente alla scimmia, l'esecuzione dello stesso atto motorio svolto con la pinza, ma con unapresa inversa dello stesso strumento, cioè se la scimmia doveva chiudere la pinza per afferrare dovevaestendere le dita.Questo viene fatto per vedere se il neurone mappa lo scopo o semplicemente l'atto motorio, dato che perchiudere la pinza doveva attivare i muscoli estensori delle dita, mentre nell'uso comune della pinza perchiuderla si dovrebbero attivare i m. flessori delle dita, come in effetti nell'osservazione precedenteavveniva.Il risultato è che lo stesso neurone scarica sia quando prende l'oggetto con la mano o osserva farlo, maanche quando utilizza lo strumento con presa inversa sia se loesegue sia se lo osserva eseguito da unaltro.


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Per il meccanismo dei n. specchio comunque la risposta motoria a livello neuronale è più intensa diquella visiva, cioè i neuroni mirror si attivano maggiormente durante l'atto motorio che durantel'osservazione dell'atto motorio stesso, questo consente al soggetto di comprendere se il gesto è fatto dalui o solo se è osservato, in aggiunta quando si esegue il gesto arrivano anche informazioni di tipo tattilee propriocettivo che aiutano a discriminare l'osservazione dall'esecuzione (RISONANZA MOTORIA).Successivamente il gesto già osservato in precedenza viene eseguito anche con un altro nuovo strumento(cacciavite).Generalmente gli specchio si attivano quando avviene il contatto con l'oggetto sia con la mano, che conaltri strumenti più o meno idonei.La risposta del neurone è però più anticipata, rispetto al contatto con l'oggetto, più il gesto motorioosservato è famigliare, evidenziando una capacità predittiva dei neuroni mirror.Infatti l'anticipazione (figura 8) è maggiore quando il gesto è eseguito con la mano, un po' più tardiva conla pinza e assente con il cacciavite.

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FIGURA 8

Illustrazione semplificata del sistema sensoriale anticipatorio durante l'esecuzione di un azione (freccenere) o di un'azione osservata (frecce rosse).Durante l'esecuzione di un'azione, il sistema d'anticipazione (sensory forward model) riceve una copia(copia efferente) del comando motorio (motor command) e l'informazione sensoriale riguardante lo statodell'effettore (initial state).Sulla base di questi due input, il modello di anticipazione sensoriale genera una previsione del gestomotorio in quell'istante di tempo.La stima è susseguentemente confrontata con l'afflusso sensoriale proveniente dall'ambiente (sensoryinflow) in una comune struttura sensoriale di riferimento (common sensory reference frame).Nel caso di discrepanza fra questi due segnali,emerge un segnale d'errore. Quindi il sistema sensori-motorio rimappa il segnale d'errore per così poi poter correggere il comando motorio e generare unulteriore previsione del gesto motorio (other's predicted motor command).Durante l'osservazione di un azione (freccia rossa), l'osservatore costruisce una previsione rispettol'intenzione dell'azione motorie osservata basata sull'informazione visiva.


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La previsione consente la comprensione dell'atto motorio compiuto dall'attore osservato.Questa anticipazione è confrontata con lo stimolo visivo percepito e in caso di una marcata differenza frala previsione e il reale gesto motorio osservato avviene una correzione del segnale d'errore che correggea sua volta la previsione dell'osservatore.

Da Watching Others' Actions Mirror Representations in the Parietal Cortex -- Shmuelof and Zohary 13 (6) 667 -- TheNeuroscientist.mht

Questo tipo di neuroni mappano quindi lo scopo dell'azione, non il perchè dell'azione (se ha fame...),cioè non consentono di capire il motivo che sta a monte per cui un soggetto compie quel determinatogesto, ma consentono la comprensione dello scopo e dell'intenzione motoria.Inoltre hanno una capacità di generalizzazione del programma motorio anche con modalità differenti,cioè prevedono e comprendono lo scopo dell'atto motorio in qualsiasi modo esso venga eseguito, sia sevenga svolto in manualmente o con uno strumento o con uno strumento con presa invertita.Da un articolo uscito su SCIENCE nell'aprile 2009, lo studioso Tinker ha dimostrato su delle scimmieche i n. specchio hanno un effetto di modulazione della distanza fra osservatore e esecutore. Codificanocioè lo spazio che ci circonda su basi esclusivamente motorie.Alcuni neuroni infatti si attivano selettivamente per eseguire o osservare gesti nello spazio peri-personale(28%), altri per lo spazio extra-personale (27%) ed alcuni in entrambi i casi (50%).Ponendo uno schermo trasparente di plexiglas fra scimmia e oggetto, mentre l'esecutore va a raccoglierel'oggetto nello spazio peri-personale della scimmia, dato che la scimmia non è in grado di aiutare ecollaborare con l'esecutore del gesto a causa della barriera, si è notato che i n. specchio che primalavoravano come spazio peri-personale ora lavorano come se fossero nelle spazio extrapersonale, quindiuna semplice barriera modula e inverte il segno della scarica di questi neuroni.Questo suggerisce che le modulazioni tengono conto sia della distanza che della qualità della relazioneche intercorre fra osservatore ed esecutore.Abbiamo quindi ormai assodato che i n. specchio si attivano sia osservando che eseguendo, sono situatinel lobulo parietale inferiore, nel solco intraparietale, nella porzione ventrale dell'area 6, cortecciapre-motoria ventrale, area 44 e 45 e hanno anche una struttura somatotopica a livello corticale (mano,bocca, piede).Nell'uomo si attivano anche nella pantomima del gesto motorio e si attivano solo per lo scopo e non perle caratteristiche visive, infatti si attivano ugualmente per esempio se il gesto di presa è eseguito sia daun arto umano che da un arto robot.Per conferma uno studio del 2008 (7) ha preso la capacità di un soggetto di prevedere l'istante esatto deltocco con la mano di un oggetto durante il tentativo di presa.L'ipotesi è basata sul fatto che il sistema dei neuroni mirror è in grado di prevedere l'azione che si andràad eseguire, perchè lo stesso sistema mirror che è alla base della previsione nell'esecuzione di un propriogesto è anche attivo durante l'osservazione.L'esperimento evidenzia che non solo l'osservazione di azioni, ma anche la sola osservazioni di oggettiattiva automaticamente il repertorio motorio di un soggetto.I soggetti utilizzati nel test, avevano il compito di osservare ed indicare l'istante in cui il dimostratoretoccava l'oggetto e nelle stesse condizioni dovevano svolgere lo stesso compito ma percependo il toccoeseguito da un braccio meccanico con un movimento simile e costante.I risultati hanno dimostrato che nel caso del gesto eseguito dal robot i soggetti segnalavano il momentodel tocco prima dell'istante del tocco reale, nel caso del gesto compiuto dall'umano i soggettisegnalavano il tocco dopo che lo stesso era avvenuto ma con tempi di reazione bassissimi.Questo dimostra che i soggetti sono capaci di predire il risultato delle azioni osservate.La capacità di previsione era maggiore durante l'osservazione di prese corrette, gli studiosi hannointerpretato il fatto come un indicazione del contributo sinergico di entrambi i neuroni, quelli canonici equelli mirror, durante l'osservazione di azioni che mostrano l'approccio ad una presa di oggetti.I neuroni mirror hanno un ruolo principale nella comprensione delle azioni, ogni volta che un soggetto


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osserva un altro individuo compiere un gesto, i neuroni che si trovano nella corteccia pre-motoria siattivano, e grazie alla rappresentazione motoria interna che si genera, corrispondente all'azione eseguita,l'osservatore comprende l'azione eseguita dall'altro.Quindi sulla base di vari esperimenti si è verificato che i neuroni specchio hanno la capacità di predire ilrisultato dell'azione osservata.In conclusione, negli umani, la capacità di prevedere l'istante in cui un soggetto osservato tocca unoggetto durante il tentativo di presa è possibile.Questa capacità dipende dalla congruenza tra l'azione osservata e la rappresentazione dell'azione motoriainterna del soggetto che si attiva nell'osservatore attraverso la visione dell'oggetto.In base ad ulteriori studi è evidente anche il fatto che la rappresentazione motoria è facilitata se ilsoggetto osserva un'altro che compie il gesto e se c'è un raggiungimento di un goal, infatti se osserva ilgesto che porta al raggiungimento di uno scopo, sia se il movimento è eseguito correttamente che inmaniera invertita, il meccanismo dei n. specchio si attiva comunque correttamente facilitando i muscoliche eseguono il gesto motorio consueto, mentre se non c'è il gesto finalizzato la facilitazione muscolaresegue l'atto motorio che viene osservato giusto o errato che sia.Quindi il processo di facilitazione è sensibile al goal osservato e non se è afinalistico.I neuroni mirror hanno una rappresentazione bilaterale (figura 9) a livello di corteccia e ciò può esserefacilitante il recupero dei soggetti colpiti da ictus.

FIGURA 9.L'analisi tramite l' fMRI dell'attivazione nelle aree parietali rispetto all'osservazione di azioni compiutecon la mano desta o la mano sinistra.Questa illustrazione delle aree corticali mostra l'aumento dei segnali registrati grazie alla fMRI durantel'osservazione di azioni compiute con la mano controlaterale o omolaterale rispetto ad entrambi gliemisferi celebrali.Le regioni colorate di arancione nell'emisfero di destra sono maggiormente attivate durantel'osservazione di azioni eseguite con la mano sinistra rispetto che con la mano destra.Nell'emisfero sinistra le aree arancioni sono anche qui maggiormente attive per l'osservazione di azionicon la mano controlaterale.Si evidenziano comunque scariche neuronali in entrambi gli emisferi per azioni compiute sia con lamano destra che con quella sinistra.

Da L. Shmuelof1, E. Zohary (2008) “Mirror-image representation of action in the anterior parietal cortex” NATURENEUROSCIENCE VOLUME 11,NUMBER 11,NOVEMBER 2008.

In soggetti privi geneticamente di AS, dove le mani vengono funzionalmente sostitute dai piedi, si ènotato che le stesse aree dei neuroni specchio che si attivano durante l'osservazione di gesti eseguiti conil piede o con la bocca, si attivano anche osservando gesti compiuti con la mano.In un ulteriore studio si è dimostrato che le aree del sistema dei neuroni specchio si attivano anche con ilsuono, cioè le stesse regioni della corteccia si attivano sia durante l'osservazione del gesto motorio chetramite il suono che appartiene a quel specifico gesto motorio (es: fruscio di un sacchetto di biscotti,


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aprire una cerniera, strappare carta...).Un altro studio ha messo a confronto soggetti non vedenti con soggetti normovedenti, dove entrambidovevano ascoltare i suoni prodotti da gesti motori.Il risultato è che le regioni motorie dei n. specchio dell'area pre-motoria e parietale inferiore si attivavanoin entrambe le categorie di persone, in maniera minore però nelle persone non vedenti.Questo porta a dimostrare che l'attivazione del sistema mirror non è correlato ad una immagine visiva maad un'immagine di tipo motorio.Inoltre un'ulteriore test a dimostrato che i n. specchio sono responsabili del contagio dello sbadiglio, chenon è altro che un gesto motorio che attiva un meccanismo di rispecchiamento motorio.1.5.2 Ipotesi sull'evoluzione del meccanismo di rispecchiamento.Quando e come parte nell'uomo il meccanismo di rispecchiamento dei neuroni mirror?Ci sono due ipotesi.La prima ipotesi, proposta dal prof. Kendel nel 2004, dice che avviene un apprendimento perassociazione, cioè apprendo mentre ascolto e osservo il gesto motorio.Quindi il sistema dei n. specchio si evolve ogni volta che i soggetti si guardano compiere un azione oquando sono imitati dagli altri, quindi è il risultato di un interazione sociale che avviene nello sviluppo.Una seconda ipotesi, promossa del prof. V. Gallese, parte del presupposto che: i mirror si attivano ancheper azioni complesse (saltare, correre,..) e anche se lo stimolo visivo è povero (per es. se vediamo solo uncontorno di puntini di una figura umana): noi riusciamo ad identificare cosa fa l'uomo osservato, se peresempio è un uomo o una donna oppure riconosciamo addirittura se siamo noi stessi quella personaraffigurata, anche se in realtà non osserviamo mai noi stessimentre compiamo i gesti motori (fare scale, camminare,..).L'ipotesi, basata su dati ricavati dall'ECG multicanale, è che già alla 22 settimana di gestazione il sistemamotorio è già capace di coordinare il movimento manobocca, con una cinematica identica a quelladell'essere umano adulto, con addirittura il gesto anticipatorio di apertura della bocca che riceve la mano.Quindi i centri motori hanno già in questa fase delle capacità coordinativa e organizzativa.L'ipotesi è che già in fase pre-natale si possono creare connessioni fra centri motori e visivi e quando icentri visivi saranno realmente attivati da input visivi, saranno già in grado parzialmente di riconoscere,imitare e osservare gli altri.Questa ipotesi più suggestiva non è stata ancora accettata o rifiutata sulla base di dati scientifici.Per la verifica di questa ipotesi, ci si aspetta che dall'osservazione di un gruppo di bambini, dove ibambini stessi eseguono gesti senza feedback visivo, come il succhiare un ciuccio, si prevede diriscontrare un attivazione non solo delle regioni motorie, ma anche delle regioni occipitali deputate allavista.

2. IL SISTEMA DEI NEURONI SPECCHIO EIL LORO RUOLO NELLA RIABILITAZIONE.

2.1 I neuroni specchio in funzione alla neuroriabilitazione.

2.1.1 Neuroni mirror e gli studi correlati.

I neuroni specchio, come già detto, sono attivi negli umani nei movimenti compiuti con le mani, bocca epiedi, inoltre svolgono uno ruolo fondamentale nella comprensione e nell'imitazione dei gesti motoriosservati.Questi neuroni sono chiamati “mirror neurons” perchè osservando le azioni motorie di altri soggetti, essesono riflesse, come in uno specchio.Nelle scimmie questi neuroni si attivano solo quando viene compiuto un gesto motorio che consentel'interazione con un oggetto, altrimenti i neuroni non scaricano, mentre nell'uomo si attivano neanche se


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l'azione è mimata o eseguita in assenza dell'oggetto.Il sistema dei neuroni mirror gioca un ruolo fondamentale nel riconoscimento dei gesti motori enell'apprendimento dei gesti motori stessi.Essi infatti si attivano anche se l'azione è solamente iniziata e non portata a termine, proprio perchè sonoin grado di riconoscere il gesto motorio e prevedere le sue conseguenze e come sarà portato a termine.Il sistema dei neuroni specchio esiste anche negli esseri umani.Fadiga e colleghi(8) mediante l'utilizzo della TMS e calcolando i MEP di vari muscoli della mano, hannodimostrato che osservando azioni compiute con la mano da un altro soggetto, ci sono aumenti dellaMEPs proprio in quei muscoli responsabili del gesto motorio osservato.Il sistema dei neuroni specchio è associato all'esecuzione e all'osservazione di atti motori sia per quandoriguarda i muscoli coinvolti sia, come evidenziato dello studio di Gangitano nel 2000 (9), nella correttasequenza temporale di attivazionedegli stessi.

Le aree del cervello che si attivano durante l'osservazione (10) di gesti motori della mano sono l'area diBroca del giro frontale inferiore, il giro temporale mediale e il solco temporale superiore (STS).

L'area di Broca classicamente considerata una delle aree del linguaggio ha invece anche dellecompetenze riguardanti la rappresentazione mentale di movimenti della mano.

Uno studio di Buccino (11) tramite la fMRI ha dimostrato che il sistema dei neuroni mirror negli umaninon si attiva solo per azioni compiute con la mano, ma anche con il piede e con la bocca.

Inoltre hanno portato alla luce il fatto che l'osservazione di azioni transitive o mimate portanoall'attivazione di regioni differenti della corteccia pre-motoria e dell'area di Broca, evidenziando così unorganizzazione somatotopica delle rappresentazioni motorie.L'imitazione di atti motori implica precedentemente l'osservazione motoria, l'immagine motoria esuccessivamente l'esecuzione del movimento.Usando l'fMRI, Iacoboni e coll. (12), hanno notato che l'attivazione del sistema dei neuroni specchio èmaggiormente attivato durante l'imitazione nel giro frontale inferiore sinistro (IFG), nella regioneparietale anteriore destra, nell'opercolo parietale destro e nella regione STS destra.Questo conferma il ruolo fondamentale dell'area di Broca nell'imitazione di azioni, soprattutto quandol'azione è focalizzata ad un obiettivo specifico.Sulla base di un esperimento di Buccino (13),dove si testava l'apprendimento durante l'osservazione digesti nuovi, si è notato che i substrati neuronali responsabili dell'elaborazione dei nuovi patterns motori,coincidono prevalentemente con i centri del sistema dei neuroni mirror.E' probabile che durante l'acquisizione dei nuovi atti motori tramite l'imitazione, le azioni osservate sonoscomposte in semplici singoli atti motori che attivano, mediante il meccanismo dei neuroni specchio, lacorrispondente rappresentazione motoria nel lobo parietale inferiore e nell'opercolo del IFG.Una volta che la rappresentazione motoria è stata attivata viene ricombinata per fissare così il gestomotorio.La ricombinazione avviene all'interno del sistema dei neuroni specchio, dove l'area 46 svolge un ruolofondamentale nell'organizzazione del tutto.L'imitazione motoria necessita dell'immagine motoria, cioè la rappresentazione mentale di semplici ocomplessi atti motori senza l'ausilio di alcun movimento corporeo.L'immagine motoria può sfruttare circuiti visivi e/o motori e svolge un ruolo fondamentale nellosviluppo delle abilità motorie e può essere usata nei pz. con paralisi.L'immagine motoria può essere eseguita o creando una rappresentazione mentale del movimento,osservando però in terza persona il gesto eseguito da un altro soggetto (VI virtual imagery), oppuresimulare mentalmente il movimento associandolo con la sensazione chinestesica del movimento come seil movimento lo stesso facendo lui stesso (KI kinetic imagery). Studi hanno dimostrato che molte aree tracui le aree responsabili del sistema mirror, sono attivate durante i compiti di immagine motoria.


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Un esperimento di Buccino e Rizzolatti del 2005(14) ha proposto a 23 soggetti che osservassero 3 tipi distimoli:1- azioni di prese manuali senza un contesto,2- solo il contesto (scene dove erano posti degli oggetti),3- azioni di prese manuali in differenti contesti, in quest'ultima rappresentazione l'intenzione eraassociata con azioni di presa (o bere o pulire).Si è notato che l'area pre-motoria dei neuroni mirror, l'area che si attiva durante l'esecuzione el'osservazione di azioni, è coinvolta non solo in azioni di riconoscimento ma anche per comprendere leintenzioni dell'azione di altri soggetti.Per capire un intenzione bisogna dedurre un imminente obiettivo e questa è un operazione che il sistemamotorio fa automaticamente.Si è poi ipotizzato che il sistema dei neuroni mirror produca un meccanismo neuronale che consente dicapire le intenzioni delle altre persone.Quindi i neuroni mirror attivano un meccanismo di riconoscimento delle azioni motorie osservate,facendo ricordare una categoria percettiva.Per esempio alcuni neuroni mirror non differenziano stimoli provenienti dalla stessa categoria, come peresempio diversi tipi di presa, ma discriminano bene azioni provenienti da categorie differenti.Il riconoscimento di una azione prevede il riconoscimento dell'obiettivo del gesto motorio e lacomprensione dell'intenzione del soggetto che esegue l'azione.Il problema è capire se il sistema mirror gioca un ruolo centrale nella codificazione delle intenzioneglobali del soggetto che compie il gesto motorio.I neuroni specchio identificano il perchè uno compie quell'azione e un importante indizio viene dato dalcontesto.Quindi il sistema dei neuroni specchio non consente solo un meccanismo di comprensione dell'azionemotoria ma attiva un meccanismo che codifica le intenzioni degli altri.Dall'esperimento si è notato un aumento dell'attività neuronale nelle aree occipitali, temporali posteriori,parietali e frontali (soprattutto nella corteccia premotoria), durante l'osservazione di azioni e intenzioni(figura 10).L'osservazione dei video relativi solo al contesto attiva più o meno le stesse aree (figura 10) , adeccezione del solco temporale superiore (STS), perchè non c'è nessuna attività di presa, e del loboparietale inferiore perchè non c'è l'azione nel contesto.L'osservazione dell'intenzione (figura 10 e 11) mostra un evidente aumento della attività neuronale nellearee visive, nella corteccia frontale inferiore e nella parte dorsale dell'opercolo del giro frontale inferiore.L'aumento dell'attività in queste aree è relativo solo alla presenza di oggetti durante la condizione diintenzione ma non nella condizione di azione.L'incremento dell'attività nell'area frontale inferiore destra localizzata nell'area frontale nota per avereproprietà del sistema mirror, dimostra che quest'area corticale non è implicata solo nel prevedere unazione di riconoscimento meccanico (es. presa) ma è coinvolta nella comprensione delle intenzioni chestanno dietro alle azione compiute da altri.L'insieme dei risultati ha dimostrato che il ruolo dei neuroni mirror è molto più complesso delleprevisioni, mostrando un interessamento degli stessi nel riconoscimento e nella codifica delle intenzioni.Esperimenti nelle scimmie hanno evidenziato che il sistema mirror parietale e frontale codifica il “cosa”delle azioni osservate (la mano prende la tazza).Questo studio sugli umani ha mostrato un aumento dell'attività neuronale nella corteccia frontaleinferiore destra per l'intenzione del movimento (figura 11), area strettamente collegata all'area deineuroni specchio la quale partecipa attivamente nella comprensione delle intenzioni che stanno alla basedell'azione osservata compiere da un altro soggetto.


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FIGURA 10.Mostra le aree del cervello dell'uomo che evidenziano un aumento del segnale dell'attività neurale nellesituazioni di azione, contesto e intenzione.Per le situazioni di azione ed intenzione, la maggior parte degli incrementi si riscontrano nella cortecciaoccipitale, parietale posteriore e nelle aree frontali ( soprattutto corteccia pre-motoria).Durante il meccanismo che porta a comprendere l'intenzione motoria del soggetto osservato, c'è unsignificativo aumento del segnale, per gli atti motori che riguardano la presa manuale, nei circuiticorticali parieto-occipitali.Ed è risaputo che questi circuiti si attivano nell'osservazione, nell'esecuzione e nell'imitazione deimovimenti delle dita, cioè il sistema dei neuroni specchio.

Da PLoS Biol. 2005 March; 3(3): e79. Published on-line 2005 February 22. doi: 10.1371/journal.pbio.0030079.

FIGURA 11.

Questa figura mostra le differenze di attivazione delle aree dei neuroni specchio durante l'esecuzione, ilcontesto e l'intenzione.

La condizione di intenzione fa incrementare il segnale nelle aree visive,nella corteccia frontale inferioredestra e nella sezione dorsale dell'opercolo del giro frontale inferiore (parte sup. figura) senza lacomponente azione.

L'incremento dell'attività nella corteccia frontale inferiore destra, che è localizzata nelle aree frontali chehanno proprietà mirror, dimostra che queste aree consentono di comprendere l'intenzione che sta dietro algesto motorio, cioè non identificano solo che uno fa un presa, ma che fa una presa per esempio per bere o


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per spingere o per buttare via, ecc.La parte inferiore mostra le aree di attivazione della situazione di intenzione senza la comprensione delcontesto, le aree che si attivano maggiormente sono le aree posteriori dell'area del STS, il lobuloparietale posteriore, le aree frontali destre e le stesse aree della corteccia frontale inferioreprecedentemente attivate nella condizione intenzione senza l'azione.Comunque l'attivazione maggiore nella corteccia frontale inferiore è presente nella condizione diintenzione.

Da PLoS Biol. 2005 March; 3(3): e79. Published on-line 2005 February 22. doi: 10.1371/journal.pbio.0030079

Se quest'area fosse solo coinvolta nella comprensione delle azioni (il “cosa” dell'azione) una rispostasimile si dovrebbe avere anche nella corteccia frontale inferiore quando si osservano azione di presamanuale, ma ciò non avviene.I risultati del lavoro hanno suggerito che un sottoinsieme di neuroni mirror nella corteccia frontaleinferiore si attiva in risposta alle azioni motorie osservate.In altre parole, l'intenzione è un attivazione dei classici neuroni mirror più l'attivazione di un altro tipo dineuroni che codificano altre potenziali azioni sequenzialmente correlate all'osservazione.Quindi questo porta a dedurre che ci sono dei neuroni mirror che si attivano da un atto motorio, mascaricano durante l'esecuzione non dello stesso atto motorio, ma di un altro atto, funzionalmentecollegato all'atto osservato.I neuroni specchio quindi fanno parte di una catena di neuroni che codificano le intenzioni delle azionidelle altre persone, in altre parole, essi osservando un azione eseguita in un contesto specifico, attivanouna catena motoria che è tipicamente eseguita nel contesto in cui si è portato a termine il gesto.Inoltre i mirror sono attivati non solo dal contesto dell'azione ma anche del modo in cui si esegue l'azionestessa.Queste scoperte portano alla conclusione che l'intenzione, associata all'azione di altri, è basatasull'attivazione di una catena neuronale formata dai neuroni mirror che codificano l'osservazione deigesti motori e attraverso un collegamento logicoi neuroni specchio codificano gli atti motori nel contesto adatto.Per determinare l'intenzione bisogna dedurre l'imminente obiettivo e questa operazione il sistemamotorio la compie in automatico.

2.1.2 Il sistema dei neuroni specchio e la riabilitazione motoria.

Ormai è noto che molti tipi di trattamenti possono contribuire a far si che i neuroni cambino le loroconnessioni sinaptiche, formando così nuovi campi ricettivi (15).L'imitazione motoria è un processo cognitivo complesso, che racchiude al suo interno vari passaggi:l'osservazione motoria, l'immagine motoria e l'esecuzione motoria.Quando si utilizza tutto ciò, c'è un incremento dell'eccitabilità della via metabolica cortico-spinale, coninoltre la partecipazione di varie aree del cervello.Il cervello quindi integra i nuovi input sensoriali con i patterns motori già immagazzinati, per riuscire poia produrre il movimento richiesto.

L'immagine motoria può dunque concorrere al recupero delle funzioni motorie dopo lo stroke.

La riabilitazione classicamente si focalizza sulle compensazioni, cioè sulle tecniche per riuscire adutilizzare altri gesti motori per compensare appunto l'atto motorio che non si è più in grado di eseguire,per raggiungere così un obiettivo funzionale.L'osservazione e l'imitazione motoria rappresentano invece un tipo di approccio riabilitativo che agiscesulla riorganizzazione dei circuiti neuronali, impiegando sia meccanismi diretti che indiretti.L'imitazione motoria tenta di facilitare un recupero dei circuiti neuronali e motori compromessi,


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promuovendo così la plasticità cerebrale mediante l'utilizzo di più afferenze sensoriali (visive, uditive epropriocettive), cercando di riattivare il sistema usando svariati input.Inoltre attivando le connessioni per osservare ed eseguire azioni, si produce un aumento dell'eccitabilitàdella via metabolica cortico-spinale anche in assenza di movimento.L'imitazione motoria consente la frammentazione del gesto motorio complesso in piccole parti, maricordando comunque la completezza del movimento, inoltre è molto utile per il trattamento perchèassocia l'immagine motoria e le componenti motorie nell'imitazione, nell'osservazione e nell'esecuzione,rinforzando così la riabilitazione del paziente.L'osservazione di azioni motorie recluta il sistema motorio e consente l'esecuzione motoria, durantel'imitazione di nuovi pattern motori il sistema dei neuroni specchio è attivo dalla fase di osservazionefino all'esecuzione della nuova azione.Questo consente un miglioramento della performance motoriasulla base dell'osservazione e l'imitazione di azione della vita quotidiana.Non sono adatti a questo tipo di trattamento pz. aprassici, con un afasia fluente e affetti da negligenza.

2.1.3 Riabilitazione del paziente post-stroke con l'utilizzo della motor-imagery e della motorobservation nella rieducazione post-ictus.Il recupero funzionale, di pazienti che hanno subito uno stroke, può essere ottenuto grazie ai processi diriorganizzazione neurale delle aree del cervello danneggiate e del rimaneggiamento di quelleperi-lesionali.La riorganizzazione dipende da molti fattori fisiologici, clinici, ambientali e dall'informazioneproveniente dai feedback sensori-motori afferenti ed efferenti.È stato dimostrato (16) però che il sistema motorio può essere attivato anche “off line”, attraversol'immagine motoria o l'osservazione di azioni compiute da altri (neuroni mirror), quindi il nostro sistemamotorio può essere usato sia “on line” che “off line”.Uno stroke comporta una grossa distorsione della capacità del cervello di elaborare le informazionineuronali.Quando una funzione motoria è completamente danneggiata, il recupero è ottenuto principalmente conun sistema di sostituzione, le altre aree del cervello si sostituiscono e si sovrappongono all'areadanneggiata (plasticità).L'efficienza e la rapidità del recupero dei processi motori dipende in parte dalla disponibilità delleinformazioni sensoriali provenienti dalle attività motorie, queste informazioni sensoriali sono:propriocettive, tattili, vestibolari, visive e uditive.In base alle ricerche più recenti si è scoperto che anche l'immaginazione e l'osservazione possono essereutili a favorire il recupero motorio del paziente dopo lo stroke.Dietro questa affermazione, c'è il fatto che le stesse aree del cervello che sono normalmente coinvoltenella pianificazione dei movimenti e nell'esecuzione, sono coinvolte anche nell'immaginazione enell'osservazione del movimento stesso.Le aree attivate durante l'immaginazione e anche nell'esecuzione sono la corteccia prefrontale, lacorteccia pre-motoria, l'area motoria supplementare, la corteccia cingolata, la corteccia parietale e ilcervelletto, e in alcuni studi anche la corteccia motoria primaria.

Durante l'osservazione di un movimento, aree della corteccia pre-motoria sono attivate, e le stesse areesono attivate anche durante l'esecuzione dello stesso movimento.Si è dimostrato inoltre che l'immagine motoria contribuisce all'ottimizzazione dei movimenti anche negliatleti.Fino a poco tempo fa non c'era una spiegazione del fatto di come si potesse apprendere o ottimizzare ungesto motorio senza eseguirlo, una spiegazione può essere proprio data dalla scoperta dei neuronispecchio.L' immagine motoria non è altro che un processo cognitivo che consente di immaginare un movimento di


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una parte del corpo senza che essa venga mossa realmente.Un suddivisione importante è data dall'immaginazione in prima o in terza persona, sentire la posizione diuna propria parte del corpo è definita una prospettiva in prima persona o immagine cinetica, mentre laprospettiva in terza persona è sapere come è posizionata una propria parte del corpo come se vedessi latua parte del corpo dall'esterno, come se ti guardassi da fuori, è una prospettiva più visiva che disensazione.Per quanto riguarda l'immagine motoria a noi interessa la prospettiva in prima persona o immaginecinetica.L'immaginazione motoria e l'osservazione di un gesto motorio è una modalità “off line” della cortecciamotoria, si può dedurre inoltre che l'esecuzione del movimento, l'immagine motoria e l'osservazionemotoria appartengono tutti allo stesso meccanismo di base (17).Questo perchè il tempo di esecuzione di un movimento immaginandolo è lo stesso tempo necessario adeseguire lo stesso movimento nella realtà, questo fenomeno è chiamato isocronia mentale.Si è inoltre dimostrato che il sistema neurale utilizzato per il controllo dell'azione è attivato anchedurante l'osservazione della stessa azione e che l'utilizzo dell'immagine motoria e dell'osservazione haperfezionato i movimenti negli sportivi, soprattutto l'immagine in prima persona consente di imparare imovimenti con più facilità.Uno studio di Mulder (18) ha evidenziando che l'utilizzo dell'immagine motoria e dell'osservazione hafacilitato un gruppo di soggetti a riuscire ad abdurre meglio l'alluce senza muovere le dita rispetto ad ungruppo a cui non è stato sottoposto il trattamento.Buccino e coll. (19), ha sottoposto un gruppo di pazienti emiplegici ad un esperimento in cui li ponevadavanti ad uno specchio e chiedeva loro delle azioni con l’arto sano che, riflesso, rimandava l’immaginee quindi l’illusione ai pazienti di attivare l’arto plegico.Page (20) dimostrò che un gruppo di pazienti colpiti da stroke da 2 a 11 mesi, sottoposti a un trattamentomediante l'immagine motoria, avevano acquisito maggiori capacità motorie nello stesso periodo rispettoad un altro gruppo di soggetti trattati con la riabilitazione classica.

I primi studi clinici hanno dimostrato che l'immagine motoria e l'osservazione di gesti motoriinfluenzano positivamente il recupero motorio di pz. dopo lo stroke, sia in fase acuta che cronica.Dagli studi di Liu (21) si è dimostrato che le due differenti tipologie di immagine motoria possonofavorire il miglioramento di diversi aspetti motori della riabilitazione post-stroke.L'immagine motoria in terza persona è importante per l'apprendimento di nuovi schemi motori, dalmomento che l'immagine motoria svolge un ruolo importante nel recupero nella coordinazione motoria,mentre la coordinazione e il timing di attivazione motoria è maggiormente stimolato dall'immaginemotoria in prima persona.Quindi i due tipi di immagine possono essere usate inseme o differentemente in base agli obiettivi dellariabilitazione che intendiamo raggiungere.

2.1.4 Mirror TherapyIl trattamento denominato “mirror therapy” si basa sull’utilizzo di uno specchio piazzato sul pianosagittale per far si che sullo specchio venga proiettato l'arto sano ma in modo tale che dia l'illusione al pzche sia proiettato riflesso l'arto plegico (22).È dimostrato che se viene utilizzato per esempio l'arto desto, l'illusione provoca la sensazione che siautilizzato l'arto sinistro e l'attivazione a livello di emisferi cerebrali avviene a carico dell'emisfero destro,e viceversa.

Questo trattamento va a stimolare sempre il sistema dei neuroni specchio, e ha portato ai pazienticoinvolti in questo trattamento un miglioramento funzionale a livello motorio, sensoriale e attentivo.L'osservazione di movimenti eseguiti allo specchio comporta una eccitabilità corticospinale, simileall'esecuzione vera del movimento nella realtà, contribuendo così al recupero motorio dell'arto plegico.Il miglioramento a livello sensoriale, dimostra invece che l'osservazione motoria eccita anche la


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corteccia somato-sensoriale e non solo la corteccia motoria.La mirror therapy ha dimostrato evidenti risultati nel trattamento del neglect.Tutti questi effetti sono attribuibili ai neuroni mirror che si attivano durante l'osservazione di movimentisignificativi.

2.1.5 La realtà virtuale come trattamento di pazienti post-ictus.Una nuova frontiera riabilitativa che sfrutta il sistema dei neuroni specchio è data dall'utilizzo della realtàvirtuale per il recupero dell'AS plegico dei pazienti postictus (23).Questo trattamento viene eseguito anche durante la fase acuta dei pazienti che hanno subito un ictus, percercare un recupero motorio e funzionale dell'AS lesionato.Il trattamento si svolge in modo tale che: il pz. vede il suo arto plegico in una prospettiva di primapersona impiegato in varie attività, dalle più semplici (colpire oggetti) a quello più complesse (prendere emuovere degli oggetti).Il terapista regola l'attività dell'arto non paretico che muove virtualmente l'arto paretico, in questo modoviene stimolato il sistema dei neuroni mirror.La realtà virtuale (VR) aumenta il numero possibile di richiesta di esecuzione di compiti diversi eaumenta la motivazione del paziente dato che ha risultati in tempo reale nell'esecuzione dei compiti.Il feedback visivo immediato fornisce risultati alla fine del compito sotto forma di punteggio, oppurefornisce anche risultati durante l'esercizio grazie al biofeedback visivo e segnali uditivi.Tutto questo consente una stimolazione del sistema dei neuroni mirror, il quale combina l'elemento diosservazione dei movimenti con l'intento di imitare e visualizzare i movimenti compiuti a specchiodell'arto non paretico, inducendo la plasticità corticale e il recupero motorio funzionale post-stroke.

Lo studio si basa sull'ipotesi che i neuroni specchio si attivano durante azioni finalizzate della mano e siattivano anche durante la sola osservazione dello stesso gesto compiuto da un altra persona, inoltrequesto sistema viene attivato anche durante la produzione dell'immagine motoria.In questo esperimento si è rimpiazzato il classico specchio utilizzato per creare l'illusione del movimentodell'arto controlaterale, con la VR.Il sistema della VR si è basato su Torque multiuser 3D gaming enviroment.Il paziente viene posizionato su una sedia con le braccia poste su di un tavolo di fronte a lui sul quale èlocalizzato un monitor che mostra l'immagine di due arti posti nella stessa posizione e i movimenti che ilpz. compie con il suo arto vero vengono trasferiti in tempo reale sul monitor.Quindi il pz. esegue movimenti nella realtà con l'arto sano e si vede proiettato nello schermo che eseguemovimenti anche con l'arto plegico (figura 12 e 13).


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FIGURA 12. Vista della VR therapy system.

Da Eng K., Siekierka E., Pyk P., Chevrier E., Hauser Y., Cameirano M., Holper L., Hagni K., Zimmerli L., Duff A.,Schuster C., Bassetti C., Verschure P., Kiper D., (2007). “Interactive visuo-motor therapy system for strokerehabilitation”. Med BioEng Comput, Fig. 1, Pag. 903.


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FIGURA 13.Mappa schematica della proiezione dalla realtà allo spazio virtuale.(PL = AS sinistro, PR = AS destro) posizionati nella realtà;(PVL= AS sinistro, PVR= AS destro), posizionati nella realtà virtuale;?,?, mappano i parametri; f, mappa le funzioni.

Da Eng K., Siekierka E., Pyk P., Chevrier E., Hauser Y., Cameirano M., Holper L., Hagni K., Zimmerli L., Duff A.,Schuster C., Bassetti C., Verschure P., Kiper D., (2007). “Interactive visuo-motor therapy system for strokerehabilitation”. Med BioEng Comput, Fig. 2, Pag. 903.

Ci sono varie richieste di attività che vengono proposte al pz.: il colpire delle palle in movimento,prendere delle palle e trattenerle e infine dopo aver preso la palla spostarla verso un target.Questo trattamento veniva aggiunto al trattamenti fisioterapico tradizionale in pz. post-stroke ed eranosedute giornaliere di 45 min, 5 gg a settimana per 5 settimane.I risultati preliminari hanno mostrato che questo tipo di trattamento non ha limitato l'efficacia dellafisioterapia tradizionale.L'utilizzo della VR ha dimostrato che è un tipo di trattamento accettato volentieri dai pz. e li motivamolto e comporta anche dei benefici.

3. STUDIO SPERIMENTALE3.1 Materiali e metodi3.1.1 PazientiAllo studio hanno partecipato 7 pazienti dell'età compresa fra i 39 e i 74 anni, di cui 6 maschi e unafemmina.I soggetti sono stati reclutati all’interno dell’Ospedale di Medicina Fisica e Riabilitazione “Gervasutta”di Udine, pazienti emiparetici con esiti di ictus cerebrovascolare .I criteri d’inclusione sono: età compresa tra i 39 e i 74 anni, emiparesi dell’arto superiore controlateralealla lesione cerebrale.I criteri d’esclusione sono: emiplegia, MMSE < 20, neglect, afasia grave.Dei 7 pazienti, 2 sono stati trattati solo con la fisioterapia tradizionale (mobilizzazione passiva , attivaassistita e attiva dove possibile, esercizi terapeutici vari), e valutati come soggetti caso-controllo, mentrei rimanenti 5, sono stati trattati con la fisioterapia tradizionale ed in aggiunta con il nostro protocolloriabilitativo.

3.1.2 Protocollo riabilitativoIl trattamento veniva eseguito presso la Palestra Didattica dell'Ospedale di Medicina Fisica eRiabilitazione “Gervasutta” di Udine.All'interno di un ambiente tranquillo i soggetti venivano fatti sedere su di una sedia posta di fronte ad untavolo sul quale era posizionato un computer.Si chiedeva ai soggetti di mantenere la posizione seduta con gli AS o appoggiati sulle ginocchia, o sultavolo antistante in base a quale posizione per loro era più comoda.Assunta la posizione, venivano mostrati al paziente 6 filmati, della durata di 3 min. l'uno, rappresentantisei diverse attività della vita quotidiana o ludiche, la frequenza è stata di 3-4 sedute settimanali per untotale di 10 trattamenti.


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IMMAGINE 1. IMMAGINE 2. IMMAGINE 3.


I filmati proposti erano di complessità crescente, eseguiti unimanualmente o bimanualmente.Durante la visione dei video si richiedeva al pz. di concentrarsi su quello che osservava e diimmedesimarsi nel gesto che compiva il soggetto ripreso nel video.Alla fine del filmato il fisioterapista invitava i pazienti ad immaginare di compiere quel gesto appenavisto.Si interrogava il paziente sulle sensazioni che provavano osservando ed immaginando.Si coglievano le parole che usava il paziente per descrivere ciò che aveva appena percepito cercando difar modificare l’immagine se essa non era completa o troppo generica.Lo si aiutava inoltre a focalizzare le parti del braccio che doveva rilassare e quelle dove doveva attivare ilmovimento.Infine si chiedeva ai pazienti di compiere quell’atto motorio che essi avevano appena osservato eimmaginato, dandogli l'aiuto necessario affinché non irradiasse.Descrizione dei filmati visionati dai pazienti:1° filmato: l'attore con l'AS già posizionato sul tavolo (immagine 1) ferma con la mano una palla inmovimento (immagine 2) e la rilancia a sua volta (immagine 3).

2° filmato: partendo con entrambi gli AS adagiati sul tavolo (immagine 4), il soggetto va a prendere unbiscotto all'interno di un sacchetto posizionato di fronte a lui a distanza di arto sopra il tavolo (immagine5), per poi portarlo alla bocca (immagine 6) e riposizionare l'arto utilizzato come nelle posizione dipartenza (immagine 4).


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3° filmato: il soggetto parte con entrambi gli AS posizionati sul tavolo (immagine 7), da questoposizione, utilizzando un solo AS prende una bottiglietta di 50 cl. posta di fronte sul tavolo (immagine 8)e versa l'acqua contenuta in un bicchiere situato vicino alla bottiglia (immagine 9).

4° filmato: partendo con gli AS posizionati sul tavolo (immagine 10), utilizzando un solo AS, il soggettoraggiunge un bicchiere posto davanti a lui sul tavolo (immagine 11), per poi portare il bicchiere giàriempito d'acqua alla bocca per bere (immagine 12) e successivamente riposizionare il bicchiere sultavolo (immagine 11) e ritornare alla posizione di partenza (immagine 10).


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IMMAGINE 13.

IMMAGINE 14.


5° filmato: l'attore passa una palla ad un altro soggetto posto di fronte (immagine 13 e 14),facendolascorrere su un tavolo, utilizzando contemporaneamente entrambi gli AS per l'esecuzione del gestomotorio.

6° filmato: il soggetto parte con entrambi gli AS posizionati su di un tavolo(immagine 15), raggiungepoi una scatola posta di fronte sul tavolo e con una presa bimanuale solleva il coperchio della scatola(immagine 16) e posiziona successivamente il coperchio anteriormente alla scatola (immagine 17), perpoi risollevare di nuovo il coperchio (immagine 18) e richiudere la scatola (immagine 19).


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IMMAGINE 18.

IMMAGINE 19.

I filmati eseguiti con azioni bi-manuali erano gli stessi per tutti e cinque i soggetti, mentre per le attivitàmono-manuali i gesti motori eseguiti nel filmato erano eseguiti con l'AS dx se il paziente che osservavaera emiplegico destro e viceversa.Il protocollo riabilitativo è stato eseguito in due sessioni.La prima sessione è stata eseguita dal 13/7/09 al 31/7/09 e ha riguardato 3 pazienti maschi emiplegici.La seconda sessione è stata svolta dal 3/9/09 al 17/9/09 e ha riguardato 2 pazienti, un maschio e unafemmina emiplegici.Per tutti e cinque i pz. sono state utilizzate quattro scale di valutazione, somministrate all'inizio e alla finedei trattamenti.Le scale di valutazione sottoposte ai soggetti sono: la scala Ashworth per la spasticità, il Wolf MotorFunction test , l’Abilhand (versione italiana) per le attività bimanuali e la Test Fugl-Mayer modificataHamrin-Lindmark (1988) per gli arti superiori.Inoltre per le tre persone della prima sessione di trattamento è stato eseguito un follw-up valutativo ad unmese e mezzo, il 18/9/09, sempre utilizzando le medesime scale di valutazione.Per i due pazienti caso-controllo le scale utilizzate per la valutazione sono le stesse dei soggetti trattaticon il nostro protocollo, fatta eccezione per la Wolf Motor Function test, che non è stata possibileapplicarla per motivi ambientali.Il periodo di verifica di questi due pazienti è stato dal 7/7/09 al 3/8/09, periodo che racchiude c.a. 18sedute di fisioterapia tradizionale, anche per loro le scale di valutazione sono state applicata all'inizio ealla fine del periodo preso in considerazione.

3.2 Risultati

3.2.1 Risultati oggettiviI pazienti delle due sessioni di trattamento sono stati valutati prima di iniziare il nostro protocolloriabilitativo, fase T0, alla fine del protocollo, fase T1 e i tre pazienti della prima sessione terapeuticasono stati valutati anche a distanza di alcuni mesi dopo la fine delle nostre sedute, fase T2, follow-up.I pazienti caso-controllo invece sono stati valutati in fase T0 e poi dopo c.a. 18 sedute di trattamentofisioterapico tradizionale, fase T1, numero di sedute mediamente equivalente alla durata del nostro


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protocollo fisioterapico.Questo meccanismo è stato utilizzato per tutte le scale di valutazione applicate.Risultati ottenuti (tabella 1):

TABELLA 1

I risultati ricavati riguardanti l'abilità di movimento dell'arto superiore attraverso movimenti cronometratie compiti funzionali espressi dalla WOLF MOTOR FUNCTION TEST (W.M.F.) sono:

1) per i pazienti trattati con il nostro protocollo sperimentale: in fase T0 la media deipunteggi dei pazienti era di 46,6+/-14,4 ed in fase T1 56,7 +/-15,2 (tabella 2.) con unaumento del punteggio medio di 10,4+/-3,5.

TABELLA 2 TABELLA 3


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La tabella 3 mostra quantitativamente, la differenza del punteggio totale tra la valutazione a T1 e quella aT0 (T1-T0 tabella 1.) della scala di valutazione Wolf Motor Function Test, che ha ottenuto ogni singolopaziente sottoposto al protocollo sperimentale.

TABELLA 4

La tabella 4, mostra il punteggio totale a T0 e a T1(vedi tabella 1) per ogni singolo paziente, relativo allascala valutativa Wolf Motor Function Test.

2) per i pazienti della prima sessione al follow-up: a fine trattamento, fase T1 media 58,83+/-15,13 e infase T2, follow-up, 60,5+/-10,9 (tabella 5.) con un miglioramento del punteggio medio di 1,67+/-0,38.

TABELLA 5


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Per eseguire misurazioni quantitative dell’impariment motorio post-ictale, è stata utilizzata la scala divalutazione Test Fugl-Mayer modificata Hamrin-Lindmark (T.F.M.), specifica per gli AS, ed haevidenziato questi risultati:

1) Per i pazienti delle due sessioni terapeutiche: in fase T0, media 69,9+/-17,2 ed è passatain fase T1 a 84,4+/-12,52 (tabella 6).Evidenziando così un aumento del punteggio medio di 14,4+/-4,6.

TABELLA 6 TABELLA7

La tabella 7 mostra quantitativamente, la differenza del punteggio totale tra lavalutazione a T1 e quella aT0 (T1-T0 tabella 1.) della scala di valutazione Test Fugl-Mayer modificata Hamrin-Lindmark, che haottenuto ogni singolo paziente sottoposto al protocollo sperimentale.

TABELLA 8


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La tabella 8, mostra il punteggio totale a T0 e a T1(vedi tabella 1) per ogni singolo paziente, relativo allascala valutativa Test Fugl-Mayer modificata Hamrin-Lindmark.

2) Pazienti al follow-up: T1 81,67+/-17 che in fase T2 è diventato 85,33+/- 17,2 (tabella 9); con unmiglioramento del punteggio medio di 3,67+/- 2,56.

TABELLA 9

3) I pazienti caso-controllo avevano a T0 una media di 71,5 e in fase T1 73 (tabella 10), con un aumentomedio di 1,5.

TABELLA 10


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Dalla tabella 11 emerge il confronto fra l'aumento medio del punteggio finale dei pazienti trattati con ilnostro protocollo (pz. p.) e i pazienti trattati solo con la fisioterapia tradizionale, i pazienti caso-controllo(pz. c.c.), dati riguardanti la scala di valutazione Test Fugl-Mayer modificata Hamrin-Lindmark.

TABELLA 11

La scala ABILHAND (A.) è stata poi utilizzata per analizzare l'attività delle attività bimanuali, questascala, soggettiva, pone dei quesiti ai pazienti sulle loro capacità di svolgere 23 prestabilite attività dellavita quotidiana, a queste domande i soggetti devono rispondere se per loro ogni specifica attività elencataè facile, difficile o impossibile da eseguire.Per semplificare l'analisi dei risultati ottenuti è stato assegnato il punteggio “uno” ad ogni risposta chericade nella categoria facile o difficile, mentre per le risposte “impossibile” il risultato è “zero”.Analisi dei dati:

1) per i soggetti che han affrontato il nostro protocollo: in fase T0 il punteggio medio era13,2+/-6,8 ed poi in fase T2 è diventato 17+/-3,5 (tabella 12).Dimostrando un miglioramento medio di 3,8+/-4,33.


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TABELLA 12 TABELLA 13

La tabella 13 mostra quantitativamente, la differenza del punteggio totale tra la valutazione a T1 e quellaa T0 (T1-T0 tabella 1.) della scala di valutazione Abilhand, che ha ottenuto ogni singolo pazientesottoposto al protocollo sperimentale.

TABELLA 14

La tabella 14, mostra il punteggio totale a T0 e a T1(vedi tabella 1) per ogni singolo paziente, relativoalla scala valutativa Abilhand.

2) i pazienti della prima sessione al follow-up: T1 mostravano un punteggiob medio di 19+/-3 che poi infase T2 è diventato 18,33+/-5,5 (tabella 15); con quindi una diminuzione del punteggio medio di0,67+/-3.

TABELLA 15


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3) Per i pazienti trattati con la fisioterapia tradizionale, il punteggio medio in T0 era 11,5 che poi in T1 siè modificato in 13,5 (tabella 16).

Aumento del punteggio medio di 2.

TABELLA 16

Dalla tabella 17 emerge il confronto fra l'aumento medio del punteggio finale dei pazienti trattati con ilnostro protocollo (pz. p.) e i pazienti trattati solo con la fisioterapia tradizionale, i pazienti caso-controllo(pz. c.c.), dati riguardanti la scala di valutazione Abilhand.

TABELLA 17


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Come strumento per quantificare il tono muscolare dei pazienti è stata utilizzata la scala di valutazioneASCHWORTH (ASC.), che ha mostrato i seguenti risultati:

1) per i pazienti trattati con il protocollo sperimentale, in fase T0, ilpunteggio medio del tonomuscolare quantificato dalla scala era di 1,3+/-0,4 che poi è diventato in fase T1 di 1,2+/-0,3(tabella 18).Dimostrando così una riduzione media dell'ipertono di 0,1+/-0,2 a paziente.

TABELLA 18 TABELLA 19

La tabella 19 mostra quantitativamente, la differenza del punteggio totale tra la valutazione a T1 e quellaa T0 (T1-T0 tabella 1.) della scala di valutazione Ashworth, che ha ottenuto ogni singolo pazientesottoposto al protocollo sperimentale.

TABELLA 20


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La tabella 20, mostra il punteggio totale a T0 e a T1(vedi tabella 1) per ogni singolo paziente, relativoalla scala valutativa Ashworth.2)

Per i tre soggetti sottoposti al follow-up i punteggi medi erano: in fase T1 1,33+/-0,2 che poi in fase T2 èdiventato 1,5+/-0,5 (tabella 21).In conclusione tra la fase T1 e T2 c'è stato una riduzione media dell'ipertono di 0,17+/-0,2.

TABELLA 21.

3) La scala ha evidenziato per i pazienti caso-controllo un punteggio medio in fase T0 di 1,25 che èrimasto tale anche in fase T1 (tabella 22).

TABELLA 22


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Dall'analisi statistica dei dati sopra riportati, partendo dal presupposto che la significatività è raggiuntaquando il P-Value ha un valore inferiore a 0,05; si possono estrarre le seguenti valutazioni.Per quanto riguarda la scala di valutazione Test Fugl-Mayer:tenendo conto di tutti i 7 pazienti trattati con entrambi i metodi c'è stato un miglioramento significativofra la fase T0 e la fase T1 (t = 3,91; P-Value = 0,0079).Nello specifico, c'è una differenza statisticamente significativa, tra i risultati ottenuti dalla differenzamedia tra T1-T0, fra il trattamento tradizionale e quello del nostro protocollo sperimentale (t = 3,74;P-Value = 0,0135).Per i tre pazienti al follow-up (T2-T1) non si è evidenziato un miglioramento significativo ( t = 2,48;P-Value = 0,132).Analizzando i dati espressi dalla Wolf Function Motor Test si riscontra:un aumento significativo per quando riguarda la differenza media fra la fase T1- T0 dei pazientisottoposti al nostro trattamento (t = 6,6; P-Value = 0,0027).Mentre per i tre pazienti poi sottoposti al follow-up (T2-T1 = 1,67) l'aumento non è significativo ( t =3,78; P-Value = 0,063).Dai dati estratti dalla scala di valutazione Ashworth:tenendo conto di tutti i 7 i pazienti trattati non si riscontra un aumento significativo fra la fase T0 e lafase T1 ( t = 1; P-Value= 0,356).Mentre analizzando i dati della differenza fra la fase T2-T1 dei tre pazienti al follow-up, il miglioramentodel punteggio è significativo ( t = 5,23; P-Value = 0,035).

Per quanto riguarda l'analisi dei dati della scala di valutazione Abilhand: non c'è differenza significativafra i risultati ottenuti dai due tipi di trattamento fra la fase T0 e la fase T1 ( t =0,55; P-Value= 0,6).Analizzando però i risultati di tutti e 7 i pazienti tra la differenza di risultati fra la fase T1 in paragonecon la fase a T0 il risultato è quasi significativo ( t = 2,36; PValue= 0,056).

I pazienti sottoposti al follow-up (T2-T1) non mostrano un aumento significativo (t = 0,45; P-Value=0,69).

Ulteriormente all'analisi dei dati di queste scale di valutazione, i due pazienti della seconda sessione,sono stati filmati mentre eseguivano delle attività motorie, prima e dopo il nostro trattamento.Questi compiti motori che gli sono stati richiesti di svolgere e per cui sono stati filmati, fanno parte deivideo che loro hanno osservato durante il protocollo sperimentale.


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CONFRONTO VIDEO PAZIENTI, PRIMA E POST TRATTAMENTO:

Primo pz: M.A.ETA': 39SESSO: MSEDE LESIONE: Emorragia pontina sxDATA ICTUS: 15/06/09VALUTAZIONE: AS dx ipotonico, con movimenti attivi poveri a livello prossimale e distalmente quasinulli, ROM fisiologici ad eccezione di qualche limitazione nella flessione e nell'abduzione di spalla,sensibilità superficiale e profonda nella norma.Sequenze analizzate:

1. Portare il bicchiere alla bocca.2. Chiudere e aprire una scatola con un coperchio.3. Ricevere e spingere la palla lateralmente.

Data riprese:a) Test iniziale: 4/9/09b) Test finale: 18/9/09

Confronto fra il test iniziale e il test finale:

1. Per quanto riguarda l'approccio al bicchiere, è evidente la capacità acquisita da parte delpaziente nell'eseguire la supinazionedell'avambraccio per consentire la presa al bicchiere, gesto che nel primo test non era ingrado di eseguire.Inoltre alla fine si evidenzia la nuova possibilità del soggetto di tenere il polso in asse conl'avambraccio durante il movimento, grazie al reclutamento degli estensori del polso.Ora esegue anche un tentativo di presa autonoma anche se non del tutto efficace, gesto chenel precedente filmato non cercava neanche di compiere.Durante il tentativo di portare il bicchiere alla bocca si nota un miglioramento del controllodel polso che adesso è in grado di tenere in asse per una buona parte del range dimovimento.Permane ancora la difficoltà a raggiungere la bocca, in quanto l'avambraccio cede inpronazione.2. Notevole il miglioramento nell'esecuzione del gesto analizzato.Precedentemente il paziente utilizzava la mano dx solo come appoggio alla spinta dell'artosuperiore sano sul coperchio, non riusciva ad eseguire il gesto, anche perchè la mano dx erapraticamente passiva e non era in grado di collaborare nell'esecuzione del gesto.Con l'AS dx non riusciva a calibrare la forza necessaria per eseguire il gesto, inoltre il pz.non era in grado di mantenere la mano in asse con l'avambraccio a causa della flessioneeccessiva del polso.Il soggetto quindi non riusciva sollevare il coperchio della scatola ed a spostarlo.Ora invece riesce ad eseguire il gesto con moderata facilità, la mano dx rimane più aderenteal coperchio ed è parte integrante del gesto che consente l'esecuzione dell'obiettivodesiderato.Dall'analisi del test finale si nota che il paziente è in grado di calibrare la forza da imprimeresulla scatola con la mano dx ed è capace di mantenere la mano in asse con l'avambraccio pertutto il range di movimento, fondamentale questo per la corretta esecuzione del compitomotorio, riuscendo così a sollevare e riposizionare il coperchio.3. Evidente miglioramento nell'esecuzione del gesto motorio.


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Infatti nel primo test il paziente non riusciva ad supinare l'avambraccio per intercettare lapalla con la mano e non c'era neppure il tentativo di farlo.Adesso invece è in grado di supinare l'avambraccio e di mantenere la mano in asse per potercosì intercettare la palla che arriva, inoltre riesce parzialmente a dare la spinta con la manoed il polso per rilanciare la palla al soggetto che gliel'ha passata.

Secondo paziente: V.S.ETA': 42SESSO: FSEDE LESIONE: Emorragia celebrale nucleo-capsulare dx.DATA ICTUS: 04/05/09

VALUTAZIONE: AS sx con leggero ipertono flessorio, movimenti attivi ricchi e quasi nella norma siariguardanti le articolazioni prossimali che distali, ROM fisiologici, sensibilità superficiale e chinestesicaassente a livello distale, ipoestesica a livello di spalla.Sequenze analizzate:

1. Portare bicchiere alla bocca.2. Chiudere e aprire coperchio della scatola3. Versare acqua in un bicchiere con una bottiglietta.

Data riprese:a) Test iniziali: 4/9/09b) Test finali: 18/9/09

Risultati confronti fra i due test:

1. Il pattern di movimento era già buono nel test iniziale, però nel secondo test si nota che lapaziente porta il bicchiere alla bocca in maniera più rapida e sicura, con maggiorecoordinazione.

2. Significativo il miglioramento nell'esecuzione del gesto motorio. La paziente nel testfinale esegue un gesto maggiormente coordinato dove la mano sx aiuta maggiormente lamano dx nell'esecuzione, perchè nel test precedente il gesto veniva eseguito senza calibrarela giusta forza della presa, mentre poi la presa bimanuale era modulata più correttamente.Infatti la pz. nel test finale è in grado di svolgere i vari step dell'atto motorio con più facilitàe precisione e con maggior controllo motorio dell'AS sx.

3. Non si rileva notevole differenza sulla qualità del gesto,però si nota che il gesto vieneeseguito con maggiore coordinazione e sicurezza nel test finale. In particolare viene attuataun presa sulla bottiglia più stabile e sicura, capacità che nel primo test non si era verificata,perché faceva fatica a tener la bottiglietta in mano, non per un deficit motorio, ma per undeficit sensitivo. La significativa mancanza della sensazione di presa.

3.2.2 Risultati soggettiviQui di seguito sono raggruppate le sintesi dei commenti, delle sensazioni, delle percezioni motorie esensoriali dei cinque pazienti trattati con il nostro protocollo sperimentale, durante e alla fine dellaproiezione dei 6 video utilizzati per il trattamento eseguito.1) PAZIENTE: C.F.ETA': 58SESSO: M


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SEDE LESIONE: Ischemia in sede frontale dx. Emiparesi sx.DATA ICTUS: 24/1/09VALUTAZIONE: l' AS sx mostra un ipertono nei movimenti passivi rapidi di spalla e gomito prima dellametà del ROM fisiologico, movimenti attivi nella norma a livello distale, deficitari a livello di spalla,gomito e polso, sensibilità superficiale e profonda alterata, articolarità passiva molto limitata a livello dispalla a causa del dolore, nella norma per le altre articolazioni dell'AS.COMMENTI E SENSAZIONI, DURANTE E ALLA FINE, DELL' OSSERVAZIONE DEI FILMATI:L'analisi delle sensazioni di contrazione muscolare avvertite dal paziente sono sempre collegate al videomostrato, perchè i muscoli che si attivano involontariamente nel paziente durante l'osservazione, sono glistessi muscoli che vengono utilizzati per l'esecuzione del gesto da parte del soggetto osservato nel video.Per esempio nel terzo trattamento, guardando il filmato che ritrae l'attore intercettare e respingere unapalla, il paziente dichiara che “sente” il gomito e la spalla sx che tendono a eseguire nella realtà ilmovimento osservato nell'intercettazione e nel rilancio della palla e percepisce uno stimolo al movimentoall'AS sx in toto, in particolare a livello di spalla e gomito.Inoltre a livello di inserzione del CLB, avverte contrazioni muscolari.Il sig. C.F. dichiara che con l'andare avanti dei trattamenti, l'immedesimazione avviene più facilmente e ilgesto osservato sembra più facile da eseguire anche nella realtà.La voglia e la tendenza ad eseguire i movimenti osservati è costante durante la proiezione di tutti ifilmati.PAZIENTE: B.G.ETA': 50SESSO: MSEDE LESIONE: Ischemia temporo-parietale sx. Emisindrome sensitivo-motoria dx.DATA ICTUS: 15/11/06VALUTAZIONE: AS dx atteggiato in pronazione ed in estensione di gomito che mostra un ipertonoriducibile con facilità, movimenti attivi presenti a livello di spalla, scarsi o molto limitati a livello digomito, polso e dita causa ipertono, ROM nella norma, sensibilità superficiale e profonda presente alivello di spalla, ipoestesica a livello di gomito, assente a livello di avambraccio, polso e mano.COMMENTI E SENSAZIONI, DURANTE E ALLA FINE, DELL' OSSERVAZIONE DEI FILMATI:Maggiori difficoltà nell'immedesimarsi nel soggetto nei filmati dove svolge attività con la palla, perchè èun movimento maggiormente dinamico, e quindi più difficile da prevedere e da eseguire, ed anche neifilmati che raffigurano gesti motori che fa più fatica ad eseguire nelle realtà.In generale con l'andare avanti dei trattamenti il pz. avverte in maniera più precisa le sensazioni evengono stimolate aree e sensibilità che precedentemente non erano mai state attivate.Anche per questo soggetto le sensazioni di contrazione muscolare percepite sono sempre inerenti alfilmato osservato in quel momento.Per esempio in sesta seduta alla visione del filmato in cui l'attore va a prendere biscotto nel sacchetto e loporta alla bocca, dice di avvertire un impulso al movimento di gomito, percepisce il cervello che mandal'input di attivazione motoria al gomito.3) PAZIENTE: C.G.ETA': 67SESSO: MSEDE LESIONE: Emorragia nucleo-capsulare sx. Emiparesi dx.DATA ICTUS: 23/10/08VALUTAZIONE: AS dx che manifesta un leggero aumento di tono allo stiramento, a livello motorio:movimenti attivi ricchi e vari sia a livello prossimale che distale, ROM limitato a causa del dolore alivello di spalla, fisiologico riguardo gli altri distretti, sensibilità profonda e superficiale nella norma.COMMENTI E SENSAZIONI, DURANTE E ALLA FINE, DELL' OSSERVAZIONE DEI FILMATI:Il sig. G. alla richiesta di descrivere come sente il braccio prima di iniziare, riporta di sentirlo più fermo,di adoperarlo poco, di non avere forza , di non essere preciso e di sentirlo che appena lo alza poi gliricade giù.


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Dopo le prime sedute di osservazione riferisce di provare “ansia” nell’attendere per esempio l’arrivodella palla che dovrà colpire, perché ogni tanto la direzione non è la stessa che lui aveva previsto; oppurementre si immedesima nel togliere e rimettere il coperchio si innervosisce perché vede il soggetto che si“inciampa” sulla scatola e sente che “non è preciso” che “non prendo la distanza giusta”.Il paziente dichiara che con il susseguirsi dei trattamenti diventa sempre più facile immedesimarsi e igesti osservati diventano per il paziente più semplici, anche in prospettiva di essere eseguiti nella realtà.Le contrazioni muscolari e le sensazione tattili avvertite sono sempre coerenti con il contesto del filmatoosservato.Il paziente alla terza seduta osservando il filmato in cui l'attore intercetta e respinge una palla, avvertecontrazioni a livello di avambraccio e la sensazione di contatto fra le dita e la palla.Inoltre riferisce a fine trattamento di sentire il braccio maggiormente affaticato e pesante, come se loavesse utilizzato nelle attività che ha osservato.Nelle ultime sedute dice che gli sembra di sentire il braccio che “va via limpido”mentre prima era un po’“gravoso”; i movimenti li sente più “naturali” , “nessun passaggio difficile”e nel filmato dei due soggettiche si passano la palla dice di provare “un senso di divertimento, anche la palla che arriva a destra o asinistra gli dà divertimento”.Nel provare ad infilare veramente il coperchio sulla scatola si meraviglia di riuscirci perché ha capito chenon doveva stringerlo troppo e doveva posizionare le mani più in alto per dare la giusta direzione. Seall’inizio aveva proposto di mettere un fermo come guida davanti alla scatola ora poteva dire che non gliservivano perché “le misure da centrare, in battuta, in fianco, gli sembravano più facili”.

4) PAZIENTE: M.A.COMMENTI E SENSAZIONI, DURANTE E ALLA FINE, DELL' OSSERVAZIONE DEI FILMATI:Durante il proseguo dei trattamenti sono emersi molti spunti interessanti che riprendono il concetto delleapplicazioni terapeutiche del sistema dei neuroni specchio.Innanzitutto, con l'andare avanti dei trattamenti per il pz. diventava più facile immedesimarsi in quelloche osservava e a conferma di ciò si è evidenziato che con il passare delle sedute percepiva sensazionisempre più precise di contrazioni muscolari, dei muscoli interessati all'esecuzione del gesto osservati.Tanto che dalla nona seduta il soggetto percepiva addirittura la sequenza temporale dell'attivazionemuscolare corretta all'osservazione del filmato che raffigurava l'attore prendere un bicchiere a portarloalla bocca per bere.Interessante anche l'appunto mosso dal paziente riguardo la velocità dei filmati, ritenuti da lui in alcunicasi troppo veloci, questo per richiamare il concetto della isocronia mentale.Inoltre con l'andare avanti del filmato percepiva anche sensazioni di stanchezza e di affaticabilitàmuscolare.Un altro aspetto importante è che dall'ottava seduta in poi il pz. ha una sensazione anticipatoria:osservando i filmati dove l'attore intercetta e respinge una palla e dove prende un biscotto in un sacchettoper portarlo in bocca, percepisce contrazioni muscolari e sensazioni prima di osservare in video il gestoassociato, questo richiama la capacità anticipatoria dei neuroni mirror.Emerge il fatto che il pz. percepisce durante l'osservazione dei vari filmati il maggiore “lavoro” a livellodei muscoli estensori del polso e dei muscoli supinatori dell'avambraccio, infatti questi due movimentisono proprio quelli che il pz. ha recuperato in maniera maggiore, dall'osservazione dei gesti motori da luicompiuti nella realtà.

5)PAZIENTE: V.S.COMMENTI E SENSAZIONI, DURANTE E ALLA FINE, DELL' OSSERVAZIONE DEI FILMATI:Con questa paziente ci siamo soffermati maggiormente sul farle percepire sensazioni tattili più chemotorie, dato che il suo grosso deficit riguarda la sfera sensoriale e in maniera minore la sfera motoria.La paziente mostra un miglioramento nella capacità di immedesimazione con l'andare avanti dellesedute, però riesce a creare un immagine motoria che non rispecchia il soggetto osservato nel filmato, mail gesto motorio riprodotto mentalmente è legato a come eseguirebbe lei quel gesto nella realtà.


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Durante il filmato V.S. percepiva sensazioni tattili, uditive, gustative e motorie.Questo concetto riprende comunque la teoria che il sistema dei neuroni specchio può essere attivato davarie aree sensoriali, infatti il suono del sacchetto che si apre, riprende il concetto motorio della ricercadel biscotto nel sacchetto, stimolando così il sistema dei neuroni specchio.Un risultato molto importante si ha avuto dalle 6 seduta, dove la paziente ha percepito la ruvidità realedel piano sul quale appoggiava la mano dx, sensazioni che prima non sentiva.In aggiunta la paziente riferisce che incomincia a percepire anche la distinzione fra caldo e freddo alivello della mano.

4. DISCUSSIONEDall'analisi dei risultati emergono vari punti di discussione.Evidente l'aumento medio del punteggio finale post-trattamento in confronto alla fase T0 per quantoriguarda i pazienti trattati con il protocollo sperimentale, in particolare in due scale di valutazione: laWolf Motor Function Test (aumento medio per paziente di 10,4 punti) e la Test Fugl-Mayer (aumentomedio per paziente di 14,4 punti).Per quanto riguarda l'analisi delle altre due scale valutative: dal confronto tra il punteggio totale fra lafase pre e post trattamento, dei pazienti sottoposti al protocollo sperimentale, della scala Abilhand, sinota un'aumento del punteggio finale medio (aumento medio per paziente di 3,8), che sta a significareche ogni paziente è in grado a fine trattamento di svolgere mediamente c.a. 4 attività della vita quotidianacon maggiore autonomia ed efficacia.Mentre studiando la scala Ashworth si può notare che la differenza del risultato totale pre e posttrattamento dei soggetti trattati con il protocollo sperimentale è pressoché invariata (riduzione media deltono muscolare di 0,17 per pz.).Dal confronto tra i pazienti trattati con il protocollo e quelli trattati solo con la fisioterapia tradizionale,emerge che:queste due classi di pazienti sono state confrontate utilizzando la scala valutativa Test Fugl-Mayer, laAbilhand e la Ashworth.Notevole la differenza di risultati ottenuta fra i pazienti trattati con il protocollo e quelli trattati solo conla fisioterapia tradizionale, riguardante il confronto fra la fase T0 e T1 della scala Test Fugl-Mayer, datoche il miglioramento medio del punteggio finale dei pazienti sottoposti al protocollo è stato di 14,4mentre per gli altri pazienti è stato di 1,5.Nel confronto dei risultati ottenuti con l'applicazione della scala valutativa Abilhand si nota che a finedel periodo preso in considerazione i “pazienti protocollo” erano in grado di svolgere in maniera piùautonoma ed efficace mediamente c.a. 4 attività della vita quotidiana, mentre per i “pazienti tradizionali”la media era di 2 attività.Dall'analisi del confronto dei risultati ottenuti dall'utilizzo della scala Ashworth fra le due categorie dipazienti, si nota invece che non c'è una sostanziale differenza fra i due tipi di trattamento, infatti per ipazienti trattati con il protocollo sperimentale, la riduzione dell'ipertono muscolare post-trattamento èmediamente di 0,17, mentre per i pazienti trattati con la fisioterapia tradizionale non c'è variazione ditono fra la fase T0 e la fase T1.I tre pazienti della prima sessione del protocollo sperimentale, sono stati sottoposti ad un follow-upvalutativo a c.a. 1 mese e mezzo dalla fine del trattamento, utilizzando per la loro valutazione lemedesime scale di valutazione applicate precedentemente.Al follow-up si nota che i pz. hanno mantenuto i miglioramenti ottenuti grazie al nostro protocollosperimentale ed anzi per quando riguarda la scala di valutazione Wolf Motor Function Test, la TestFugl-Mayer e la Ashworth si è evidenziato un leggero miglioramento dei risultati totali, rispettivamenteun aumento medio per paziente di 1,67 per la W.M.F.; di 3,67 per la T.F.M. e di 0,17 per la Ashworth.Esaminando i dati si riscontra innanzitutto che il numero di pazienti studiati non è un numero adatto averificare, a livello statistico, se un metodo riabilitativo è veramente migliore rispetto all'altro.Dall'analisi statistica dei dati sono comunque emersi degli spunti interessanti su cui riflettere.Innanzitutto durante il periodo in cui hanno partecipato alla fisioterapia, tutti e sette i pazienti hanno


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raggiunto miglioramenti significativi.In particolare i risultati ottenuti fra il confronto dei due gruppi di trattamento riguardanti la scala divalutazione Test Fugl-Mayer, hanno evidenziato che i pazienti a cui è stato proposto il nostro protocollofisioterapico hanno raggiunto maggiori risultati , statisticamente significativi, rispetto al gruppocaso-controllo.Questo evidenzia che sulla base di questa scala valutativa il nostro protocollo è maggiormente efficacerispetto alla fisioterapia tradizionale.Analizzando la scala di valutazione Wolf Motor Function Test, si è riscontrato che il nostro tipo ditrattamento ha portato a raggiungere risultati significativi, però per questa scala il confronto con ipazienti caso-controllo non è stato possibile.Sia per la Wolf Motor Function Test che per la Fugl-Mayer al follow-up non sono state registratevariazioni significative dei punteggi dei pazienti.Per quanto riguarda la scala di valutazione Ashworth non si è riscontrato nessun miglioramentosignificativo dell'ipertono muscolare per nessuno dei sette pazienti trattati e quindi non c'è neanche unasignificativa differenza fra i due metodi di trattamento.Al follow-up in questo caso si è verificato un miglioramento significativo del tono per uno dei trepazienti trattati nella prima sessione di motor observation e motor imagery.L'Abilhand ha dimostrato che per il totale dei sette pazienti trattati in questo periodo c'è stato unmiglioramento quasi significativo, ma non c'è significativa differenza fra i due tipi di trattamento.Tutto questo ci fa concludere che a livello statistico i pazienti trattati in questo periodo sono migliorati inmaniera significativa e per quanto riguarda la scala Test Fugl-Mayer il metodo più efficace si èdimostrato il nostro protocollo riabilitativo della motor observation, che ha ottenuto risultati significativianche dall'analisi dei dati della Wolf Motor Function Test.Mentre dall'analisi delle altre due scale, non si può concludere che tutti i pazienti trattati sono miglioratisignificativamente e quale dei due metodi funziona di più.C'è da aggiungere però che la scala di valutazione Abilhand è prettamente qualitativa e soggettiva e sipone male all'analisi statistica.Come esposto nel capitolo precedente, i due pazienti della seconda sessione di trattamento sono statifilmati mentre eseguivano le stesse tre attività della vita quotidiana prima e dopo essere stati sottoposti alnostro trattamento.Dall'analisi dei filmati pre e post trattamento si è notato un sostanziale ed importante aumento dellecapacità motorie dell'AS plegico in entrambi i pazienti, nell'esecuzione della attività richieste.Evidente il miglioramento per entrambi nella coordinazione e nella sicurezza durante l'esecuzione degliatti motori.In particolare, per il paziente M.A., si è verificato un significativo aumento della capacità direclutamento muscolare e del controllo dei movimenti dei distretti articolari distali dell'AS plegico.Dallo studio invece dei risultati soggettivi esposti nel paragrafo 3, si possono trarre queste conclusioni.In tutti i cinque pazienti sottoposti alla visione dei filmati del protocollo sperimentale, le sensazioni,lecontrazioni e gli spasmi avvertiti, cessano nello stesso momento in cui il filmato viene stoppato.Con il proseguire dei trattamenti i pz. dichiarano che per loro diventa più facile l'immedesimazione edinoltre i gesti appaiono più facili da eseguire eventualmente anche nella realtà, questo vale per tutti ifilmati.Per i soggetti che hanno partecipato al protocollo, il filmato nel quale è più difficile immedesimarsi èquello in cui osservano l'attore togliere e rimettere il coperchio alla scatola, perchè rispetto agli altrifilmati richiede una maggiore precisione nel gesto, una maggiore previsione delle distanze e dellaprofondità per portare a termine il compito motorio.Con il susseguirsi delle sedute si nota che le sensazioni percepite dai soggetti diventano sempre piùprecise e mirate rispetto le richieste e i gesti osservati, infatti aumenta la loro consapevolezza dell'artoplegico, grazie allo stimolo dato dalla maggiore concentrazione su di esso per poter decifrare lesensazioni avvertite con maggiore cura ed efficacia.Tutti i pz. ritengono in maniera soggettiva utile questo tipo di trattamento, perchè li costringe e li aiuta a


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concentrarsi in maniera più intensa sul proprio arto plegico e li stimola a ascoltare gli input che provoca ele sensazioni avvertite.Da segnalare anche che i soggetti avvertono uno stimolo continuo nell'eseguire le azioni osservate, cioèvorrebbero fare ciò che vedono riprodotto nel filmato.Dall'analisi delle sensazioni e dell'evoluzione dei trattamenti si nota che il sistema dei neuroni specchio èmolto attivo in questo tipo di trattamento perchè richiama spesso ai concetti espressi precedentemente,come quello del che con l'andare avanti delle sedute i pz. si immedesimavano più facilmente e per loro ifilmati diventavano più significativi e famigliari.Inoltre nel quarto pz. sono emersi i concetti di anticipazione motoria, dell' isocronia mentale e per tutti isoggetti i muscoli che si contraevano e le sensazioni tattili,uditive,motorie erano strettamente collegate aciò che osservavano.Per la quinta pz. evidente il richiamo che il sistema dei n. mirror può essere richiamato attraverso viesensoriali differenti, udito.5. CONCLUSIONII cinque pazienti trattati con il protocollo della motor observation hanno partecipato alla sedute conentusiasmo e motivazione, anche se si chiedeva loro un impegno importante in termini di tempi diattenzione e di introspezione.Non essendoci protocolli già sperimentati con questo approccio abbiamo filmato e poi proposto una seriedi gesti transitivi unimanuali e bimanuali con significato funzionale in cui i pazienti potesseroimmedesimarsi.Prima di iniziare l'applicazione del nostro protocollo ci siamo chiesti se aveva più senso presentare deigesti frammentati in sequenza, dai più semplici ai più complessi, oppure dei filmati rappresentanti gesticompleti della vita quotidiana sempre con diversi gradi di difficoltà.I pazienti stessi ci hanno guidato nella scelta della seconda opzione in quanto rispondevano, già dopo leprime sedute, mostrando un evidente effetto di apprendimento.Solo all'inizio alcuni di loro riferivano un certo fastidio o senso di inadeguatezza di fronte a gesti piùcomplessi, ed uno di loro ha rilevato che gli atti motori erano presentati con una velocità troppo elevataper riuscire ad immedesimarsi con un arto non sano.Molto importante si è rilevato il continuo confronto con il paziente.Alla fine di ogni filmato abbiamo voluto chiedere le sensazioni derivanti dall'esperienza diimmedesimazione, proprio per capire quali erano le difficoltà o e acquisizioni che via via maturavano eper cercare di renderli coscienti , loro e noi stessi, di ciò che stavano sperimentando.Ascoltandoli nelle loro descrizioni abbiamo potuto così confermare come per il paziente fosse piùdifficile attivare quel canale sensoriale o quelle aree che erano maggiormente colpite perché utilizzavanotermini vaghi e sfuggenti.La signora con importanti deficit della sensibilità usava infatti un linguaggio con termini visivi,cinestesici, uditivi e solo dopo i nostri suggerimenti usava aggettivi e verbi che comportavanoun'esperienza tattile “sento le briciole del biscotto fra le dita, la carta che ricopre la bottiglia, l'appoggiodella mano sul tavolo, la gomma della palla sui polpastrelli delle dita,...”.Un paziente ha espresso un giudizio favorevole sulla nuova modalità riabilitativa da noi proposta, perchèla giudicava più aderente alla realtà quotidiana.Da parte del terapista si può affermare che aver sperimentato questo nuovo approccio ha arricchito ilproprio bagaglio culturale e professionale.Ora si tratta di aumentare il numero di soggetti e di migliorare la presentazione delle azioni in termini divelocità e di graduale difficoltà dei filmati proiettati.Il nostro trattamento può essere facilmente utilizzato anche quando il paziente va a casa, fornendogli unCD/DVD o un file, che può rivedere sul proprio computer.Inoltre come già riportato da un paziente, una persona può continuare ad allenarsi e ad immedesimarsi,guardando la televisione o osservando attentamente un’altra persona mentre esegue determinate azioni:sportive, occupazionali, ecc.Questa nostra esperienza può essere uno spunto per inglobare nella terapia riabilitativa tradizionale anche


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un training di osservazione di gesti motori funzionali sempre con l’intento di favorire una migliore presadi coscienza ed una ricaduta nell’autonomia nella vita quotidiana dei pazienti, dato che, nonostante ilbreve periodo di applicazione e il numero ridotto di partecipanti, si sono ottenuti dei miglioramentistatisticamente significativi per tutti i pazienti trattati .

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