Il nostro studio si è focalizzato su una misura dell’attività oscillatoria del cervello: la potenza. I cambiamenti di potenza dell’attività cerebrale sono assunti quali riflesso di alterazioni nell’attività di interazione locale tra neuroni ed interneuroni (Pfurtscheller et al. 1999). Le variazioni di potenza rilevate nel nostro studio possono essere studiate suddividendole in tre fasi temporali distinte: pianificazione del movimento, esecuzione del movimento e post-movimento.
Per lo studio della fase di pianificazione motoria sono state indagate le variazioni dell’attività cerebrale in banda alfa. Tale scelta è concorde con diversi studi precedenti nei
quali si dimostra la capacità di tale ritmo di rilevare variazioni dell’attività cerebrale in compiti percettivi, di memoria e di movimento volontario. Phurtscheller et al. (1999) rilevano una forte desincronizzazione nella banda mu (10-12 Hz), che ha inizio 2 secondi prima dell’avvio del movimento. Anche Kranczioch et al. (2008) e Labyt et al. (2003) rilevano un decremento della potenza in banda mu prima dell’esecuzione di un movimento volontario, mentre Slobounov et al. (2007) rilevano la medesima desinconizzazione includendo nel loro studio anche frequenze più basse (8-12 Hz). Tale desincronizzazione è stata ipotizzata essere collegata alla preparazione inconscia di movimenti volontari (Labyt et al. 2003). Questa preparazione corrisponde ad una pre- attivazione aspecifica dei neuroni delle aree motorie (Pfurtscheller et al. 1999)(Gomez et al. 2004). Il nostro studio non solo conferma la presenza di una rilevante desincronizzazione durante la pianificazione motoria, ma indica inoltre che quest’ultima ha termine circa 1 secondo dopo l’inizio di tale fase. L’ampiezza dell’evento di desincronizzazione non è univoca per i diversi studi, in quanto un incremento della complessità del compito motorio o dell’attenzione richiesta al soggetto provocano un incremento nell’ampiezza della desincronizzazione. Da ricordare inoltre che l’ampiezza della desincronizzazione è misurata come percentuale di variazione della potenza rispetto all’intervallo di riferimento, e quindi dipende dall’attività neuronale in tale intervallo. Kranczioch et al. (2008) nel loro studio osservano un incremento della desincronizzazione in banda alfa al procedere dell’allenamento. Tale risultato viene ipotizzato possa coincidere con un incremento delle reti neuronali attivate al procedere dell’apprendimento oppure ad un’amplificazione dell’attività delle reti neuronali già esistenti dovute all’incremento delle performance. Questi risultati suggeriscono quindi che la ripetizione di compiti motori influenzi la fase di preparazione degli stessi attraverso il duplice processo di incremento della pre-attivazione dell’area motoria e di diminuzione dell’attivazione congiunta delle aree cerebrali. Le nostre rilevazioni contrastano tale ipotesi, dimostrando altresì una diminuzione della desincronizzazione nella fase conclusiva del test. I nostri risultati confortano l’ipotesi proposta da Pfurtscheller et al. (1999) di un incremento della desincronizzazione durante la fase di adattamento, che si riduce notevolmente nel momento in cui la sequenza dei movimenti viene appresa, e il
movimento viene eseguito in maniera più “automatica”. Questi ultimi risultati suggeriscono che l’attività delle aree sensori-motorie primarie aumenta in associazione all’apprendimento di un nuovo compito motorio e diminuisce dopo che il compito viene appreso (Zhuang et al. 1997).
Studiando la fase di esecuzione motoria abbiamo riscontrato un’importante desincronizzazione in banda beta che si protrae dall’avvio fino a poco prima della conclusione del movimento. Tale risultato viene riscontrato anche negli studi di Pfurtscheller et al. (1999) e Kranczioch et al. (2008). Quest’ultimo rileva inoltre, in accordo con i risultati da noi trovati, un’attenuazione della desinconizzazione all’aumentare dell’apprendimento nella fase finale dell’esecuzione del movimento. La riduzione della desincronizzazione potrebbe dipendere da una esecuzione del gesto che diviene meno faticosa e richiede uno sforzo attentivo minore al procedere dell’allenamento.
Un’interessante oscillazione del segnale cerebrale, avente un buon rapporto segnale- rumore nel tracciato EEG, è la sincronizzazione in banda beta successiva alla fine del movimento. La sincronizzazione post-movimento mostra le seguenti caratteristiche (Pfurtscheller et al. 1996):
La sincronizzazione in banda beta ha un’organizzazione somatotopica
La sincronizzazione in banda beta è significativamente più rilevante all’aumentare della massa corporea in movimento durante l’esecuzione del gesto motorio
La sincronizzazione beta è presente non solo dopo l’esecuzione di un movimento ma anche dopo un compito di immaginazione del movimento (motor imagery)
Il massimo della sincronizzazione coincide con la riduzione dell’eccitabilità dei neuroni della corteccia motoria.
La sincronizzazione post-movimento è un fenomeno relativamente robusto, e raggiunge la sua ampiezza massima circa 1000ms dopo la fine del movimento (Pfurtscheller et al. 1999). Essa viene rilevata nelle aree motorie contro laterali, e viene considerata quale indicatore di una de-attivazione della corteccia motoria quale risultato di un controllo inibitorio delle aree corticali durante l’esecuzione del movimento. Un’altra interpretazione funzionale a tale fenomeno è quella di riflettere l’elaborazione sensoriale
di input propriocettivi ri-afferenti (Labyt et al. 2003). Una terza interpretazione suggerisce come la sincronizzazione post-movimento possa essere associata ad una valutazione della performance ottenuta allo scopo di incrementare le performance successive. L’intervallo di frequenze in cui nel nostro studio abbiamo individuato tale fenomeno è tra i 18Hz e i 21Hz. L’ampiezza di tale intervallo, risulta in accordo con lo studio di Pfurtscheller et al. (1999)(Fig. 6.1), i quali individuano il fenomeno della sincronizzazione post-movimento, durante movimenti dell’arto superiore, nel range di frequenze tra 18 Hz e 23 Hz. Studiando l’adattamento motorio abbiamo osservato due differenti cambiamenti del fenomeno di sincronizzazione post-movimento: anticipazione ed incremento di potenza. Per anticipazione si intende la riduzione dell’intervallo di tempo tra la fine del movimento e il picco di massima ampiezza della sincronizzazione, rilevata al procedere dell’apprendimento. Con incremento di potenza si vuol descrivere l’aumento della sincronizzazione (della sua ampiezza massima) procedendo con l’esecuzione del test. Tali fenomeni risultano entrambi presenti nel tracciato di potenza medio, tuttavia analizzando il tracciato dei singoli soggetti si osserva come tali fenomeni possono presentarsi anche indipendentemente uno dall’altro. Questi risultati confermano quanto già osservato nella fase di pre-studio (Appendice A), e potrebbero essere spiegati attraverso la presenza di due differenti strategie di adattamento motorio. La scarsità dei soggetti presi in esame e la mancanza di informazioni a riguardo presenti in letteratura non permettono di trarre ulteriori conclusioni.
L’analisi di indagine statistica ANOVA non ha rilevato cambiamenti statisticamente significativi dei parametri studiati dipendenti dall’adattamento. Tale risultato è dovuto all’esigua popolazione indagata nel presente studio (9 soggetti), tuttavia si ritiene che risultati statisticamente significativi potranno essere rilevati completando l’elaborazione di tutta la popolazione acquisita (16 soggetti).
Fig. 6.1 – La localizzazione della sincronizzazione in banda beta è dipendente dal movimento eseguito, a seconda che questo venga svolto con il dito, con la mano o con il piede. Da notare la differente banda in frequenza in cui si sviluppa la sincronizzazione, bassa per i movimenti eseguiti con il dito e maggiore per quelli eseguiti con il piede. L’area nera disegnata sule mappe rappresenta la localizzazione cerebrale in cui si è rilevata la sincronizzazione massima. (Pfurtscheller et l. 1999).