Seminario dott. Quintieri Mimmo Luca

Neuroscience and Biobehavioral Reviews
Volume 37, Issue 10, Part 2, December 2013, Pages 2564-2570
REVIEW
INTO THE GROOVE: CAN RHYTHM
INFLUENCE PARKINSON'S DISEASE?
Cristina Nombelaa, Laura E. Hughesb, Adrian M.Owenc, d, Jessica A. Grahnc, d
•a Clinical Neuroscience Department, Cambridge Centre for Brain Repair, ED Adrian Building, Forvie Site, Robinson Way, Cambridge CB2 0PY, United Kingdom
•b MRC Cognition and Brain Sciences Unit, 15 Chaucer Road, Cambridge, CB2 7EF, United Kingdom
•c The Brain and Mind Institute, Natural Sciences Building, The University of Western Ontario, London, Ontario N6A 5B7, Canada
•d Department of Psychology University of Western Ontario, London, Ontario N6A 5B7, Canada
• Patologia ad eziologia sconosciuta.
• Caratterizzata dalla degenerazione
cronica e progressiva delle strutture
nervose che costituiscono il sistema
extrapiramidale.
James Parkinson (1817)
“An Essay on the Shaking Palsy”
È costituito dal “fascio piramidale” che provvede ai movimenti
volontari dei muscoli.
Origina dalle cellule piramidali della Corteccia Motoria Primaria.
Contiene 3 paia di fasci discendenti:
1. FASCIO CORTICOBULBARE
2. FASCIO CORTICOSPINALE LATERALE
3. FASCIO CORTICOSPINALE ANTERIORE
Sistema complesso con più interazioni, comprendente:
 nuclei della base (Corpo striato = caudato + putamen, globo pallido);
 sostanza nera, nucleo rosso, nucleo subtalamico;
 formazione reticolare di bulbo e ponte, nuclei vestibolari.
Esso è connesso con talamo, corteccia cerebrale e cervelletto.
Modula (eccitando o inibendo) i motoneuroni del midollo spinale.
Si distinguono quindi:
Via Cortico-Strio-Pallido-Rubro (reticolo)-Spinale
Via Cortico-Strio-Pallido-Ipotalamo-Olivo-Spinale
Via Cortico-Ponte-Cerebellare-Rubro-Reticolo-Spinale
• Depigmentazione della sostanza nera
(in quest’area è prodotta la dopamina).
• Presenza dei “Corpi di Lewy”
(aggregati proteici che si sviluppano
all’interno delle cellule nervose).
Sintomo predominante: TREMORE
Sintomo predominante: RIGIDITÀ (più rara)
Precedenti ricerche hanno rilevato che la musica può migliorare la deambulazione in diverse
condizioni patologiche, tra cui il morbo di Parkinson, la malattia di Huntington e l’ictus.
Attualmente, lo studio sulle interazioni uditivo-motorie e sulla percezione del ritmo musicale a
livello neurale, ha fornito importanti spunti per lo sviluppo di potenziali terapie per i disturbi
del movimento.
Gli studi di neuroimaging mostrano che, la percezione del ritmo attiva strutture all'interno dei
principali centri motori, come ad esempio le aree premotorie e motorie complementari, i
gangli della base e il cervelletto - molte delle quali, nella malattia di Parkinson, sono
compromessi in misura diversa. Sembra quindi probabile che l'impegno delle aree motorie
durante la percezione del ritmo possa essere l'anello di congiunzione tra la musica e il
miglioramento motorio nel paziente affetto da morbo di Parkinson.
Tra i sintomi cardinali della malattia di Parkinson (PD): diminuita capacità di camminare:
• difficoltà nel regolare la lunghezza del passo;
• la velocità è ridotta;
• è presente un “blocco” nella deambulazione
• aumenta la cadenza o frequenza del passo
• Elaborazione dell’atto motorio
• Esecuzione del movimento
Carente in questi soggetti
“Deficit della coordinata locomozione ritmica!”
Porta a miglioramento di:
andatura, velocità, cadenza e lunghezza della falcata (Thaut et al., 1996).
Questi risultati sono stati confermati da altri studi che hanno mostrato che gli
effetti benefici sulla “velocità di deambulazione” persistono (seppur
brevemente) anche dopo la presentazione dello stimolo (McIntosh et
al., 1998 e Nieuwboer et al., 2009).
L'utilizzo degli stimoli ritmici (stimolazione uditiva) nel paziente affetto da PD risulta essere più
efficace rispetto ad altri tipi di stimolazione, come quella visiva, somatosensoriale (tattile) o uditiva
combinata a segnali visivi.
Anche se gli stimoli uditivi combinati a quelli visivi possono migliorare la deambulazione nel
paziente affetto da PD, le caratteristiche del sistema uditivo umano ne fanno un bersaglio
terapeutico migliore per due motivi principali:
1. i tempi di reazione per i segnali uditivi sono 20-50 ms più brevi rispetto alle indicazioni visive o
tattili;
2. il sistema uditivo ha una forte tendenza a rilevare i modelli temporali di periodicità e struttura
rispetto ad altri sistemi sensoriali.
La sensibilità temporale del sistema uditivo sottoposta alle
forti caratteristiche temporali della musica (ritmo) può indurre ad
una regolarizzazione sincrona col sistema motorio.
La maggior parte delle NMT (terapie musicali neurologiche)
hanno utilizzato una forte “battuta” come stimolo di aiuto per
l’avvio del movimento.
Serie di regolari eventi acustici ricorrenti.
Può essere considerata come una “percezione” che genera una forte
aspettativa temporale di battute successive.
Inizialmente, nel soggetto, il ritmo deriva esclusivamente dalla stimolazione uditiva.
Esso, in seguito, può indurre a generare consciamente un senso ritmico di battute
cosicché non appena il modello si sarà stabilito internamente, potrà poi mantenersi nella
mente di chi ascolta anche in assenza del ritmo stesso.
Il processo di sincronizzazione delle sensazioni endogene del battito con il movimento
ritmico esterno è definito trascinamento (base dei programmi di musico-terapia).
I suoni possono esercitare un'influenza sulla via motoria,
tramite connessioni Reticolo-spinale e modificare così, la
tempistica delle attività dei motoneuroni spinali
Le connessioni tra i sistemi uditivo e motorio sono utilizzate per
spiegare “l’auditory startle reflex” (l’inizio del riflesso
uditivo): una rapida risposta motoria a suoni improvvisi.
Questo accoppiamento senso-motorio, in cui le
informazioni sonore suscitano l’azione motoria, è stato
sperimentato in volontari sani e sembra essere positivo
anche in malattie neurodegenerative come PD e la
malattia di Huntington, così come in pazienti con lesioni
cerebrali traumatiche e da ictus.
Studi realizzati sulle scimmie hanno anch’essi indicato una
connessione tra i circuiti uditivo e quello motorio.
Nelle scimmie sono state descritte proiezioni dirette dalla
corteccia uditiva al putamen (de la Mothe et al, 2006).
Nell’uomo le aree del cervello coinvolte nella elaborazione del ritmo sono strettamente
correlate a quelle del movimento, come ad esempio:
lacorteccia pre-motoria;
l’area motoria supplementare (SMA);
il cervelletto;
i gangli della base.
I gangli della base, in particolare il “putamen”, è coinvolto nella regolazione della
sequenza degli eventi ritmici innestati dal battito.
Le efferenze sono dirette attraverso il talamo a diverse aree della corteccia cerebrale
(pre-frontale, pre-motoria, SMA, motoria primaria)
Il cervelletto è anche coinvolto in associazioni senso-motorie, in quanto, può
controllare la sincronizzazione ritmica uditivo-motoria attraverso il monitoraggio degli
schemi ritmici e regolando il movimento alle mutazioni dei tempi
Nella normale esecuzione motoria (in assenza di patologia), i gangli della base e la
SMA stabiliscono un ciclo funzionale che mantiene un'adeguata preparazione per i
movimenti sequenziali.
La SMA si prepara per il prossimo prevedibile movimento, mantenendo uno stato di
"prontezza". Una volta avviato il movimento, l'attività di prontezza della SMA si arresta.
Questo ciclo all'interno di una sequenza automatizzata si innesta con gli
scarichi dei nuclei della base dopo ogni movimento (Mushiake et al., 1990).
Il ciclo richiede un segnale interno per far sì che il movimento sia coordinato.
Tuttavia, nel paziente affetto da PD questo segnale interno è compromesso, ritardato o
mancante, poiché queste aree nel PD, sono colpite in modo differenziale durante il
processo neurodegenerativo.
L’iperattività nel pre- SMA durante il sequenziamento dell’azione può essere un
meccanismo di compensazione per la disfunzione iniziale e questo meccanismo di
compensazione può essere avviato dal cervelletto.
La perdita selettiva dei neuroni piramidali della pre - SMA può provocare una riduzione
dell’elaborazione temporale (Kotz e Schwartze, 2011).
Terapie motorie neurologiche cercano di rafforzare percorsi alternativi basati
su connessioni esistenti
Lo schema rappresenta l'attivazione dei circuiti cervelletto-talamo-corticale. Utilizzando studi di
neuroimaging si confronta la stimolazione esterna e la generazione interna e si deduce che si possono
utilizzare diversi percorsi per raggiungere le stesse aree chiave. Una maggiore attività nel cervelletto
potrebbe significare l'accesso ad un percorso alternativo per compensare il danneggiamento del percorso
dei gangli della base - SMA – corteccia prefrontale.
Diversi segnali uditivi (per esempio, un solo tono di metronomo, un tono di metronomo
inserito nella musica o solo la musica), vengono combinati con parametri musicali (come il
ritmo o metro), per sottolineare i regolari battiti nel ritmo ascoltato.
Questi segnali sensoriali ben definiti aiutano a regolare i tempi e il ritmo nel camminare.
Essi, possono anche agire come un orologio interno che aiuta a regolare la carente
sincronizzazione interna e i processi di formazione del ritmo nel PD.
Il ritmo musicale può così guidare l'attività della rete senso-motoria, facilitando quindi il
lavoro dei nuclei della base e SMA compromessi, consentendo miglioramenti nella
deambulazione.
Un precedente lavoro effettuato con fMRI ha
mostrato che il putamen risponde positivamente
agli stimoli ritmici (battiti) (Grahn e Brett, 2007 e
Grahn e Rowe, 2009). Tuttavia, si pensa che il
putamen è una delle regioni più colpite nel PD
La Stimolazione uditiva ritmica (RAS) è una delle prime e più popolari NMT.
È stata progettata per facilitare la riabilitazione dei movimenti (per esempio l’andatura)
nei pazienti affetti da Morbo di Parkinson, ictus e pazienti con lesioni cerebrali
La RAS utilizza un semplice metronomo che batte abbinato all’andatura del paziente.
I battiti possono essere valorizzati con l'inserimento di una musica per incoraggiare il
movimento ritmico.
Dopo che i pazienti abbinano il loro movimento al ritmo, questo,
in seguito viene accelerato dal 5 % al 10 % rispetto a quello base
e ciò risulta essere un ritmo ancora confortevole per il paziente.
Parametri valutati prima di iniziare la stimolazione uditiva ritmica: la velocità, la lunghezza del
passo, andatura e l’attivazione a livello elettromiografico per il gastrocnemio e muscoli tibiale
anteriore . Le istruzioni sono di camminare a passo normale.
1° settimana di lavoro: I pazienti camminano su una superficie piana ascoltando la musica in cui il
ritmo è stato sottolineato. Tre tempi diversi sono utilizzati: la musica è presentata al normale passo
dei pazienti (ritmo normale); tra il 5 % e il 10 % più veloce rispetto al normale (ritmo veloce) e il
15-20 % più veloce rispetto al normale (ritmo ancora più veloce). Il tipo di musica può essere
selezionata tra quattro brevi brani strumentali (ad esempio folk, classica, jazz, country ).
Le istruzioni sono di camminare a tempo con il ritmo.
2° settimana di lavoro: Ogni tempo diventa il 5-10 % più veloce rispetto alla settimana precedente.
3° settimana di lavoro: Ogni tempo diventa il 5-10 % più veloce della settimana precedente.
Valutazione dei parametri senza stimolazione uditiva ritmica. Le istruzioni sono di camminare a
passo normale. I risultati ottenuti sono stati i seguenti:
- velocità è aumentata del 25%,
- lunghezza del passo è aumentata del 12%
- Andatura aumentata del 10%.
-Variabilità della forma e asimmetria diminuita nel gastrocnemio e nei muscoli tibiale anteriore.
Altri effetti benefici: aumento dell’attivazione simmetrica tra braccia e gambe
I battiti del metronomo (60-150 battiti al minuto, bpm) non basati sulla cadenza base
del paziente possono portare ad una diminuzione della lunghezza del passo e
dell'andatura quando sono impostati troppo bassi (60 o 90 bpm) o troppo alti (150 bpm)
Menomazioni simili (come la diminuzione della velocità e la lunghezza del passo) sono
stati osservati in assenza di istruzioni esplicite per sincronizzare il passo con il ritmo,
durante l'ascolto della musica non regolata dal ritmo e combinando la musica con altri
segnali, come la stimolazione tattile.
Nella malattia di Parkinson, sono stati osservati miglioramenti nella deambulazione e si
pensa che siano dovuti alla sincronizzazione tra l’elaborazione temporale e la
generazione del movimento attraverso l’utilizzo di un battito regolare, modificando così
la precedente funzione di sincronizzazione interna alterata. La presenza di battiti regolari
negli stimoli uditivi può anche aumentare l'attività nel putamen e quindi compensare la
mancanza di stimolazione dopaminergica.
Questo beneficio non porta solo al miglioramento generale dell’andatura (compreso il
controllo posturale), ma anche alla capacità di generare complesse sequenze di
movimenti coordinati tra arti superiori e inferiori
I ritmi dovrebbero essere progettati in modo appropriato poichè perdono di valore
terapeutico quando non sono sintonizzati col ritmo del paziente, o quando diventano
cognitivamente più esigenti.
I percorsi reticolo-spinali con le aree cerebellari possono avere un ruolo nel mediare
l'effetto positivo della musica .
È importante sottolineare che le future terapie musicali neurologiche dovranno
essere adattate al paziente per far sì che avvenga una modifica a lungo termine degli
schemi motori, che per essere mantenuta necessiterà di un’esercitazione permanente.