Il ruolo del cervelletto nell'apprendimento motorio. Studi con stimolazione magnetica transcranica e implicazioni in ambito clinico e riabilitativo.

Proponiamo un progetto di collaborazione interdisciplinare tra esperti nei settori della neurologia e neurofisiologia per studiare come il cervello impari il controllo del movimento ed abilità procedurali ed adatti il comportamento motorio nel far fronte allo sviluppo dell'individuo ed al suo invecchiamento, a seguito di disfunzioni di origine patologica o traumatica. A questo fine ci proponiamo di applicare la stimolazione magnetica transcranica (TMS) al cervelletto, la struttura del sistema nervoso centrale preposta alla coordinazione del movimento, e studiare se e come le capacità di adattamento motorio ne vengano influenzate. La stimolazione magnetica transcranica è una nuova tecnica di dimostrata efficacia e sicurezza che consente, attraverso l'applicazione di un impulso magnetico sullo scalpo, di stimolare elettricamente le zone sottostanti del cervello. Alcune recenti tecniche di stimolazione ripetuta (rTMS) si sono dimostrate efficaci nel provocare l'eccitazione o l'inibizione delle strutture stimolate, modulandone l'attività naturale anche per una durata superiore a quella della stimolazione. Il cervelletto ha un ruolo chiave nei meccanismi di apprendimento di nuove capacità motorie, nel mantenimento delle capacità di controllo del movimento e nel coordinamento motorio a fronte di cambiamenti del sistema motorio o dell'ambiente circostante. Non è tuttavia ancora compreso quale sia il meccanismo che consente tale apprendimento, dove le abilità apprese siano memorizzate o come queste possano essere manipolate. La possibilità di impiegare la TMS per interferire con l'attività naturale del cervelletto rappresenta dunque un'importante occasione per la comprensione del ruolo di tale struttura dell'ambito del controllo motorio. In particolare, il progetto mira allo studio della connettività funzionale tra cervelletto e corteccia motoria nel cervello umano, in condizioni di base e durante esecuzione di compiti di memoria procedurale motoria. In questa fase lo studio sarà condotto su un gruppo di soggetti sani. La TMS sarà applicata a livello della corteccia cerebellare sinistra e della corteccia motoria destra, con registrazione di potenziali evocati motori (PEM) dal muscolo I interosseo dorsale della mano sinistra. Come compito di memoria procedurale sarà effettuato il Serial Reaction Time Task (SRTT), che misura l'apprendimento di sequenze visuomotorie. In un esperimento distinto, la connettività cerebello-motoria sarà studiata durante apprendimento osservativo dello stesso test.

Proponiamo un progetto di collaborazione interdisciplinare tra esperti nei settori della neurologia e neurofisiologia per studiare come il cervello impari il controllo del movimento ed adatti il comportamento motorio nel far fronte allo sviluppo dell'individuo ed al suo invecchiamento, a seguito di disfunzioni di origine patologica o traumatica. A questo fine ci proponiamo di applicare la stimolazione magnetica transcranica (TMS) al cervelletto, la struttura del sistema nervoso centrale preposta alla coordinazione del movimento, e studiare se e come le capacità di adattamento motorio ne vengano influenzate. La stimolazione magnetica transcranica è una nuova tecnica di dimostrata efficacia e sicurezza che consente, attraverso l'applicazione di un impulso magnetico sullo scalpo, di stimolare elettricamente le zone sottostanti del cervello. Alcune recenti tecniche di stimolazione ripetuta (rTMS) si sono dimostrate efficaci nel provocare l'eccitazione o l'inibizione delle strutture stimolate, modulandone l'attività naturale anche per una durata superiore a quella della stimolazione. Il cervelletto ha un ruolo chiave nei meccanismi di apprendimento di nuove capacità motorie, nel mantenimento delle capacità di controllo del movimento e nel coordinamento motorio a fronte di cambiamenti del sistema motorio o dell'ambiente circostante. Non è tuttavia ancora compreso quale sia il meccanismo che consente tale apprendimento, dove le abilità apprese siano memorizzate o come queste possano essere manipolate. La possibilità di impiegare la TMS per interferire con l'attività naturale del cervelletto rappresenta dunque un'importante occasione per la comprensione del ruolo di tale struttura dell'ambito del controllo motorio. In particolare, il progetto mira alla comprensione dei meccanismi che influenzano l’apprendimento motorio determinandone la velocità di memorizzazione e quella di dimenticanza nonché la specificità dell’apprendimento e l’estensione del suo campo di applicazione. L'obiettivo del filone di ricerca proposto è la comprensione di come il sistema nervoso centrale impari nuove abilità motorie, le memorizzi e ne mantenga l'accuratezza. L'acquisizione di questa nuova conoscenza consentirà di comprendere i meccanismi chiave dell’apprendimento motorio, del suo sviluppo e della sua specificità, consentendo potenzialmente di individuare approcci che possano migliorare l’efficacia dell’apprendimento, ad esempio in ambito riabilitativo. Il progetto propone dunque una ricerca inderdisciplinare instaurando una collaborazione tra ricercatori affermati nella ricerca di base in neurologia e neurofisiologia con esperti in ambito clinico al fine di realizzare un approccio traslazionale che, facendo avanzare la conoscenza di base si propone di valutarne e implementarne le ricadute in ambito clinico e riabilitativo. Saranno studiati 25-30 soggetti adulti sani, destrimani. I soggetti saranno posti davanti ad un monitor con "touch-screen" e saranno istruiti a toccare con il loro dito indice una serie di quadrati neri che appaiono su uno sfondo bianco. I quadrati potranno apparire in quattro differenti posizioni lungo una linea orizzontale. L'intervallo fra la presentazione di due stimoli sarà fissato a 250 msec. Il compito verrà eseguito dai soggetti più volte in blocchi separati, che cambiano per la sequenza proposta. Gli stimoli potranno infatti apparire: a) in posizione centrale; b) in quattro posizioni generate in modo random dal computer (random); c) in quattro posizioni che formano una sequenza ordinata di 8 elementi, ripetuta 25 volte (ordinata). Ogni soggetto eseguirà il compito in tre sessioni diverse e l'ordine dei blocchi sarà bilanciato tra i soggetti. In un secondo esperimento, un gruppo di soggetti sarà invitato ad osservare un attore che esegue il compito con una sequenza ordinata, con il fine di imitarlo ed eseguire il compito immediatamente dopo l'osserva