Riabilitazione motoria - Prof. Frigo

Riabilitazione motoria

Lezione 1 – 08/03/2017

Dopo che è avvenuto un evento traumatico che ha portato al danno c’è una fase di recupero del danno. La riabilitazione interviene quando si è raggiunto il massimo risultato dal punto di vista medico. Ci sono delle figure professionali che intervengono sulle capacità residue del paziente. Il danno porta di solito a una disabilità. Per affrontare la disabilità intervengono delle figure professionali (medici, fisioterapisti e ingegneri). Il terzo livello di difficoltà che incontra il paziente è l’handicap, cioè una condizione di svantaggio del paziente derivante dalle richieste eccessive rispetto a una data disabilità. Su questa condizione di handicap intervengono anche dei fattori ambientali, come ad esempio, le barriere elettroniche.

Lezione 2 – 09/03/2017

Le cause sono differenti a seconda del paese in cui ci troviamo. Nei paesi industrializzati, la maggiore possibilità di sopravvivenza e la maggiore durata della vita aumentano le probabilità di disabilità. Nei paesi in via di sviluppo, è la malnutrizione e le malattie infettive che sono le principali cause di disabilità. Tra le cause principali di disabilità abbiamo: traumi, lesioni congenite (derivanti dal fatto che la sopravvivenza alla nascita è aumentata riuscendo a salvare anche bambini con capacità vitali molto limitate, e questo comporta molto spesso una sopravvivenza in condizioni non ottimali), disturbi cronici legati all’età e altre cause legate in generale all’aumento della vita media.

Le ortesi sono delle strutture meccaniche che permettono di sostenere il paziente facendo dei movimenti guidati al fine di recuperare la funzione della riabilitazione. Le protesi vengono impiegate per pazienti amputati, permettendo di ottenere grosse prestazioni e vantaggi per pazienti che possono tornare ad avere una vita naturale. Abbiamo poi i sistemi di ausilio, come ad esempio una carrozzina.

Nel caso di lesioni spinali o cerebrali si ha un’interruzione tra le strutture al di sopra e al di sotto della lesione. In questi casi possiamo utilizzare dei sistemi ibridi per la stimolazione elettrica funzionale, che vuol dire andare ad attivare selettivamente dei muscoli con degli elettrodi secondo un certo schema che permetta la deambulazione. La difficoltà stava nel controllo della contrazione muscolare tramite degli elettrodi, per cui questi sistemi sono stati utilizzati abbinati a un sistema di postura (cioè un’ortesi) che garantisce una stabilità al soggetto. Si ottengono dei risultati non completamente soddisfacenti ma che permettono comunque un movimento del paziente. La mancanza di carico sulle ossa comporta infatti una perdita della massa ossea e questi sistemi permettono di prevenire la perdita della massa ossea andando a caricare ciclicamente le strutture ossee. Questi pazienti presentano anche problemi di vascolarizzazione che possono portare alla formazione di piaghe da decubito. Utilizzare dei sistemi alternativi alla carrozzina che permettono un movimento possiamo prevenire questi fenomeni (sfruttando al meglio le capacità residue del paziente).

I sistemi cognitivi, sensoriali e motori sono strettamente interconnessi tra di loro. Il danno di uno di questi sistemi comporta anche una conseguenza nei confronti degli altri. I sistemi cognitivi sono quelli che danno dei comandi e attivano un sistema motore, fino all’attivazione delle singole fibre muscolari e quindi dei singoli motoneuroni. I sistemi sensoriali ricevono gli stimoli dall’ambiente o anche dal corpo stesso. Nel caso in cui lo stimolo deriva dal corpo si parla di sistema propriocettivo. Abbiamo un percorso dai sistemi sensoriali a quelli motori e viceversa da quelli motori a quelli sensoriali. In questo caso il movimento stesso viene utilizzato per produrre delle informazioni sensoriali (ad esempio quando siamo al buio e con il piede tastiamo il terreno per comprendere com'è la superficie).

Lo schema a blocchi del sistema motorio consiste nel blocco relativo alla corteccia cerebrale in cui abbiamo molte aree motorie che sono state individuate. La via di collegamento diretto tra i neuroni della corteccia e quelli nel midollo è chiamata via piramidale e la disposizione delle strutture nervose è di tipo somatotopica, cioè da ciascuna porzione del midollo si diramano delle strutture nervose che vanno ad innervare delle strutture dall’altro verso il basso. Abbiamo, inoltre, le strutture esopiramidali. Il raggruppamento di neuroni all’interno del midollo spinale e dell’encefalo sono chiamati nuclei mentre all’esterno prendono il nome di gangli. Lesioni di lievi dimensioni in alcuni punti cruciali possono causare danni molto elevati. A livello basso la contrazione delle varie fibre produce il movimento, mandando di nuovo delle informazioni a livello spinale che le elabora.

Un sistema di controllo deve avere un feedback. L’uscita desiderata è ciò che vuole eseguire il soggetto. Ci saranno dei comandi che andranno verso il controllore di feedback. Nel sistema fisiologico si è visto che ci sono situazioni anche più complesse e differenti da questa. Ci sono dei movimenti in cui non c’è la possibilità di avere delle informazioni di ritorno, come nel caso dei movimenti balistici, e questi accadono quando facciamo dei movimenti molto veloci per cui non si ha il tempo di ricevere delle informazioni di ritorno poiché il nostro sistema, per quanto sia ridondante, è lento. Il sistema di feedback è presente nel nostro organismo, ma non è l’unico. All’interno del nostro organismo abbiamo anche un sistema di feed-forward; in questo caso abbiamo una serie di informazioni che vengono prelevate dal soggetto in anticipo rispetto all’evento, permettendo al paziente di prepararsi in modo anticipato rispetto all’accadimento dell’evento.

Nel caso feed-forward, abbiamo un’attivazione dei muscoli prima rispetto al tocco della pallina con la mano; rispetto al caso feed-back in cui l’attivazione dei muscoli avviene solo dopo.

Nel grafico lunghezza/forza si hanno due componenti: quella attiva e quella passiva. Una è quella che può essere controllata volontariamente mentre l’altra no. La somma delle due determina la formazione della curva di tensione totale. L’altra grandezza che condiziona la forza sviluppata è la velocità. All’aumentare della velocità di accorciamento si osserva una riduzione della forza. Questo comportamento è quello che avviene in assenza di riflessi. Nel caso in cui ci siano anche dei riflessi si ha una modifica dell’andamento delle curve forza/lunghezza e forza/velocità.

Per arco riflesso si intende un circuito per cui c’è una risposta stereotipata a un certo stimolo. Si tratta di circuiti brevi con poche sinapsi all’interno. Si parla di risposte riflesse quando i circuiti coinvolti sono più complessi, cioè non si chiudono a livello spinale ma interessano anche dei circuiti superiori. Si può arrivare a tempi di risposte molto lunghe fino a centinaia di millisecondi.

Il fuso neuromuscolare è un recettore che si trova all’interno del muscolo in parallelo alle fibre muscolari ed è attaccato alle fibre vicine con del tessuto connettivo e contiene una piccola capsula con all’interno delle fibre che sono delle specializzazioni di alcune fibre muscolari, le quali sono fibre allungate disposte in serie e formate da parcometri. Abbiamo all’interno del fuso che derivano da un aggregamento di cellule come quelle a borsa nucleare e quelle a catena nucleare. Le prime presentano un accumulo di nuclei mentre le altre no. Si hanno sia delle fibre afferenti che efferenti. Un esempio di quelle afferenti sono le fibre gamma che sono finalizzate ad attivare le fibre contrattili all’interno del fuso muscolare. Mentre quelle efferenti, che dal fuso vanno al midollo spinale, sono le fibre sensoriali di tipo II e le fibre sensoriali di tipo IA.

Gli stimoli tipici sono l’allungamento a rampa, il tap, lo stimolo sinusoidale che porta ad avere un addensamento delle frequenza di sparo corrispondente a una certa fase e il release. Le fibre primarie hanno una risposta più dinamica o fasica mentre quelle secondarie una risposta più statica o tonica.

Se un muscolo viene stimolato per sostenere un certo peso questo si assesterà in modo tale per cui si avrà una certa contrazione che viene seguita dall’accorciamento delle parti periferiche delle fibre muscolari in modo che la parte centrale mantenga la stessa lunghezza trovandosi sempre nella stessa condizione per reagire a degli stimoli (α−).

Il fuso neuromuscolare manda i segnali alle fibre di tipo 1 e 2 e queste arrivano in vicinanza del midollo spinale. Prima che questo entri c’è una zona chiamata gangli spinale che è un insieme di corpi cellulari. Dopodiché entra nella parte delle radici posteriori, entrando nella materia grigia (quella a forma di H) e fa una sinapsi con il motoneurone α dello stesso muscolo. Una possibile patologia che interessa il sistema muscolare è la spasticità, cioè l’eccessiva risposta allo stiramento muscolare. Dall’altra parte abbiamo l’organo tendineo del golgi. Anche qui abbiamo delle fibre afferenti che entrano nel midollo in cui abbiamo una serie di reazioni più complesse. In particolare abbiamo un neurone inibitorio che comporta una risposta ridotta del muscolo stesso. L’inibizione è tanto maggiore quanto maggiore è la forza esterna, questo comporta l’inibizione dell’attività muscolare in modo da evitare i sovraccarichi. Viene, inoltre, attivando anche il muscolo antagonista in modo da prevenire un danno nei confronti della struttura muscolare nel caso di forze esterne elevate.

Nel caso flexor response si ha un’attivazione dei muscoli flessori ed un’inibizione dei muscoli estensori ma si può avere anche un comportamento inverso.

L’innervazione reciproca è quella che avviene in molte attività come in quella della deambulazione in cui si ha un’innervazione reciproca degli interneuroni antagonisti per via inibitoria.

Nel caso di riflesso gamma è possibile attivare i muscoli non in via diretta ma per via indiretta attraverso il sistema gamma. Arrivano dei comandi discendenti sui motoneuroni gamma che vanno ad attivare le estremità contrattili del fuso neuromuscolare e si ha una risposta sull’attività delle fibre di tipo 1° che attiva il motoneurone α attivando il muscolo. Dall’altra parte abbiamo l’arco riflesso flessorio; in questo caso abbiamo una stimolazione da parte di sensori come ad esempio quelli cutanei.

Fuso neuromuscolare e organo tendineo del Golgi

Le fibre (extrafusali) dei principali muscoli scheletrici sono innervate dagli assoni dei motoneuroni α, fibre efferenti (motorie) di grande diametro. Il fuso neuromuscolare, così come l’organo tendineo del Golgi, sono dei particolari recettori presenti all’interno dei muscoli striati del corpo umano. Mentre i primi risultano disposti in parallelo con le fibre muscolari, i secondi sono invece disposti in serie in prossimità delle giunzioni tra le fibre muscolari e il tendine. I fusi neuromuscolari hanno una struttura fusiforme e sono innervati sia da fibre afferenti che efferenti. L’organo tendineo del Golgi è invece innervato da una singola fibra afferente.

• Ciascun fuso è costituito da una regione equatoriale centrale non striata e non contrattile e da due regioni polari periferiche e contrattili, costituite da muscolo striato.
• Le fibre intrafusali possono essere di due tipi:
  • Fibre a catena nucleare: sottili e corte, possiedono i nuclei disposti in una singola fila centrale allineata longitudinalmente rispetto alla fibra.
  • Fibre a borsa nucleare: così chiamate per il caratteristico rigonfiamento nella regione equatoriale, sono più spesse delle fibre a catena nucleare e costituite da un elevato numero di nuclei collocati in questa regione. Questo tipo di fibre può essere ulteriormente distinto in statiche e dinamiche.

L’innervazione afferente è costituita da terminazioni primarie e da terminazioni secondarie. Le terminazioni primarie sono fibre nervose di tipo Ia, di grande diametro e alta velocità di conduzione. Queste fibre formano le terminazioni anulo-spirali che avvolgono le fibre intrafusali a livello della regione equatoriale e nella zona di transizione tra questa e le regioni polari. Le terminazioni secondarie sono fibre nervose di tipo II, di diametro medio e velocità di conduzione mediamente pari a metà delle Ia.

L’innervazione efferente (dal SNC per la contrazione delle fibre contrattili intrafusali) è garantita da piccoli motoneuroni che possiedono i propri nuclei nelle corna anteriori del midollo spinale e nei nuclei motori dei nervi cranici. Le terminazioni di questi motoneuroni si portano alle regioni polari del fuso neuromuscolare sia sulle fibre a catena che a borsa nucleare e qui formano placche neuromuscolari.

Queste fibre trasmettono in continuazione impulsi al SNC per informarlo sulla lunghezza dei muscoli e quindi della posizione del corpo nello spazio. Una funzione importante delle fibre è quella di adattare la sensibilità del fuso neuromuscolare a diverse condizioni di lunghezza in cui si trova. Se un muscolo viene stimolato per sostenere un certo peso, questo si assesta in modo da avere un piccolo allungamento. In risposta a tale allungamento le fibre Ia sparano e fanno contrarre il muscolo. Se, invece, la forza del muscolo in contrazione supera il peso e il muscolo si accorcia, il fuso invece di accorciarsi tende a piegarsi poiché la contrazione determina l’abbassamento della scarica del fuso e quindi c’è un "silenzio" del fuso stesso. Tuttavia, in questa configurazione se ci fosse una perturbazione improvvisa questa non potrebbe essere rilevata. Per questo motivo il nostro sistema motorio mentre manda un comando per la contrazione del muscolo, manda simultaneamente un comando alle fibre intrafusali in modo da attivare le parti periferiche e mantenere la parte centrale in tensione. In questo modo il fuso neuromuscolare segue la variazione di lunghezza del muscolo stesso trovandosi sempre nella condizione di poter reagire a delle perturbazioni. In questo caso il fuso continua a sparare alla stessa frequenza. Questo sistema in cui vengono attivate simultaneamente le fibre e le fibre α prende il nome di co-attivazione alpha-gamma.

L’organo tendineo del Golgi è un recettore sensoriale posto alla giunzione tra il muscolo e il tendine. La singola fibra afferente Ib che innerva l’organo tendineo del Golgi entra all’interno della capsula e si ramifica in terminazioni non mielinizzate che si avvolgono intorno e tra le fibre di collagene. Quando l’organo tendineo viene stirato, la fibra afferente risulta compressa dalle fibre di collagene ed aumenta la sua frequenza di sparo.

Lezione 3 – 15/03/17

Il sistema nervoso centrale (SNC)

Quando parliamo di sistema nervoso abbiamo 3 grandi sezioni: SNC (encefalo, il midollo e i nuclei della base), cioè tutto quello che contiene i nuclei delle cellule (soma, cioè la materia grigia), il SNP, cioè i collegamenti nervosi che portano il segnale verso la periferia e verso il centro e i sensori che sono sulle terminazioni nervose, infine c’è il SN autonomo che è l’insieme dei nervi che controllano le ghiandole e anche alcuni aspetti motori vegetativi. All’interno dell’encefalo e del midollo spinale c’è anche la materia bianca, sostanza che è costituita da fibre nervose all’interno del SNC ricoperte dalla guaina mielinica.

Nell’embrione a partire dal tubo neurale si sviluppano delle vescicole, cioè 3 vescicole primarie. Lo sviluppo di queste vescicole con la crescita comporta un inspessimento delle pareti e un allargamento che dà luogo a quelli che saranno gli emisferi. Nel frattempo le profusioni laterali man mano che crescono si orientano all’indietro ripiegandosi a U in avanti. Man mano che si sviluppano i due emisferi si sviluppa anche il corpo calloso (forma di falce) che connette i due emisferi. La seconda vescicola (quella in bianco) rimane nell’adulto e prende il nome di acquedotto. La terza vescicola si sviluppa posteriormente dando luogo al cervelletto. Si svilupperà anche il cosiddetto ponte.

La prima vescicola darà luogo a due contenitori di liquido che sono i due ventricoli, in mezzo ci sarà l’acquedotto e poi ci sarà il quarto ventricolo che rimarrà nella parte più posteriore dell’encefalo. La seconda e la terza vescicola costituiscono nell’insieme il tronco encefalico. La parte posteriore prenderà poi il nome di bulbo che sarà il collegamento tra il tronco e il midollo spinale.

La superficie esterna è corrugata e mostra la presenza di solchi e i ripieghi. La presenza dei solchi aumenta di molto la superficie della corteccia. Infatti, la parte esterna contiene materia grigia, cioè corpi cellulari di neuroni e per questo la superficie di distribuzione di questi neuroni è molto elevata. Attorno a questi solchi si dividono delle aree corticali che hanno funzioni specifiche. All’interno dell’encefalo abbiamo una distribuzione ordinata e dei fasci che collegano varie parti della corteccia. Abbiamo fibre di associazione breve e lunga che collegano rispettivamente aree adiacenti tra loro e aree più lontane. Facendo una sezione orizzontale vediamo che le varie fibre collegano i due emisferi passando attraverso il corpo calloso. Nell’ultima sezione (frontale) vediamo alcune strutture, come il talamo attraversato dal terzo ventricolo. Vediamo poi il nucleo lenticolare e quello caudato che sembrano due strutture separate ma sono un'unica struttura a spirale. Queste due strutture costituiscono i nuclei della base e sono da ostacolo per le fibre che passano dalla corteccia al midollo spinale. Le fibre attraverseranno i pertugi presenti tra i vari nuclei.