Littérature scientifique sur le sujet « Neurostimolazione »

Le tecniche di neurostimolazione e neuromodulazione cerebrale, mediante elettrodi collegati a stimolatori elettrici sottocutanei, vanno progressivamente consolidandosi come una delle più promettenti branche della neurochirurgia. Alle indicazioni terapeutiche tradizionali riguardanti il Parkinson e altri disturbi motori, se ne vanno aggiungendo di nuove che spaziano dai disturbi della coscienza alla terapia del dolore, dall’epilessia a numerose patologie neuropsichiatriche. È ormai frequente l’accostamento di tali tecniche alla problematica esperienza della psicochirurgia, dalla quale tuttavia esse sembrano distinguersi per l’assenza del principale inconveniente di quella che, com’è noto, era l’irreversibilità degli effetti negativi. Ma “modulare” artificialmente il sistema nervoso vuol dire in qualche modo “modulare” la mente umana, ovvero curarla innanzitutto, ma anche saggiarne i limiti, potenziarla, trasformarla. Una tale possibilità “manipolatoria” di ciò che costituisce il nucleo distintivo della persona umana non può prescindere da un’attenta valutazione etica, che tenga conto non solo delle applicazioni attuali di questa tecnologia ma anche delle sue potenzialità future. La sperimentazione e l’utilizzo clinico di tali tecniche sono stati invece finora accompagnati solo da sporadiche, ancorché interessanti, riflessioni etiche, quasi sempre a carico degli stessi scienziati che se ne occupavano. Il presente contributo cerca di fornire gli elementi necessari per avviare un’approfondita riflessione bioetica su questo argomento che, per le ragioni accennate, appare particolarmente urgente.

L'obiettivo principale del lavoro è stato di valutare il ruolo della neurostimolazione e della multimodalità (intesa come la presentazione visiva di un modello che esegue un movimento assieme a una musica sincrona) nell’apprendimento motorio, indagando sia gli effetti sugli adulti sani sia su pazienti affetti da Morbo di Parkinson (MP). Per raggiungere tale obiettivo, sono state condotte tre ricerche sperimentali e longitudinali, utilizzando diversi strumenti, come tDCS, biofeedback e KinectTM. Partendo da una sistematica revisione della letteratura nel campo della riabilitazione neuromotoria, sono state identificate tre forme di trattamento che sembrano efficaci contro i sintomi motori del MP. Tuttavia, pur riconoscendo la loro efficacia, non sono mai stati combinati nella pratica riabilitativa: l’Action Observation Learning (basato sulla teoria del sistema dei neuroni specchio), la neurostimolazione anodica non-invasiva sulla zona motoria primaria e l'uso della musica. I risultati dimostrano un chiaro sostegno della multimodalità e della neuro stimolazione nella fase di encoding e un loro supporto nel migliorare le funzioni motorie, anche a distanza di un mese. Questo lavoro offre nuove indicazioni per lo sviluppo di approcci innovativi ed efficaci nel campo dell’apprendimento motorio.
The main objective was to assess the role of neurostimulation and multimodality (namely the presentation of a visual model together with a synchronized musical track) in motor learning, by considering both healthy adults and Parkinsonian patients (PD). In order to achieve this goal, three experimental and longitudinal studies were carried out, using different tools such as tDCS, biofeedback and KinectTM. Starting with a systematic review, three innovative approaches which seem to be effective in treating the motor symptoms of PD, were identified. However, while recognizing the effectiveness of these three promising approaches, they have never been combined: Action Observation Learning (based on the theory of mirror neuron system), the non-invasive anodal neurostimulation on the primary motor area and the use of music. The results showed a clear support of multimodality and neurostimulation during the encoding phase and in improving motor functions, even after one month. This work provides new suggestions for innovative and effective treatments in motor learning field.

L'obiettivo principale del lavoro è stato di valutare il ruolo della neurostimolazione e della multimodalità (intesa come la presentazione visiva di un modello che esegue un movimento assieme a una musica sincrona) nell’apprendimento motorio, indagando sia gli effetti sugli adulti sani sia su pazienti affetti da Morbo di Parkinson (MP). Per raggiungere tale obiettivo, sono state condotte tre ricerche sperimentali e longitudinali, utilizzando diversi strumenti, come tDCS, biofeedback e KinectTM. Partendo da una sistematica revisione della letteratura nel campo della riabilitazione neuromotoria, sono state identificate tre forme di trattamento che sembrano efficaci contro i sintomi motori del MP. Tuttavia, pur riconoscendo la loro efficacia, non sono mai stati combinati nella pratica riabilitativa: l’Action Observation Learning (basato sulla teoria del sistema dei neuroni specchio), la neurostimolazione anodica non-invasiva sulla zona motoria primaria e l'uso della musica. I risultati dimostrano un chiaro sostegno della multimodalità e della neuro stimolazione nella fase di encoding e un loro supporto nel migliorare le funzioni motorie, anche a distanza di un mese. Questo lavoro offre nuove indicazioni per lo sviluppo di approcci innovativi ed efficaci nel campo dell’apprendimento motorio.
The main objective was to assess the role of neurostimulation and multimodality (namely the presentation of a visual model together with a synchronized musical track) in motor learning, by considering both healthy adults and Parkinsonian patients (PD). In order to achieve this goal, three experimental and longitudinal studies were carried out, using different tools such as tDCS, biofeedback and KinectTM. Starting with a systematic review, three innovative approaches which seem to be effective in treating the motor symptoms of PD, were identified. However, while recognizing the effectiveness of these three promising approaches, they have never been combined: Action Observation Learning (based on the theory of mirror neuron system), the non-invasive anodal neurostimulation on the primary motor area and the use of music. The results showed a clear support of multimodality and neurostimulation during the encoding phase and in improving motor functions, even after one month. This work provides new suggestions for innovative and effective treatments in motor learning field.

L'attenzione visuospaziale e le sue asimmetrie hanno sempre suscitato un grande interesse scientifico. Molte ricerche si sono concentrate sull’indagine della lateralizzazione dell’attenzione spaziale nel cervello sano, sulle asimmetrie spaziali conseguenti a lesioni cerebrali (es. negligenza spaziale unilaterale o neglect) e sulla possibilità di modulare tali asimmetrie con tecniche di stimolazione cerebrale non invasive, come la stimolazione transcranica a corrente diretta (transcranial Direct Current Stimulation, tDCS). In tal senso, lo studio dei movimenti oculari può fornire prove dirette sul modo in cui orientiamo la nostra attenzione nello spazio circostante (i.e., attenzione esplicita). Il compito di esplorazione visiva libera (Free Visual Exploration, FVE) è un semplice compito che si avvale della registrazione dei movimenti oculari per rilevare, in condizioni ecologiche, asimmetrie visuospaziali sia negli individui sani che nei pazienti con neglect. Tuttavia, rispetto ad altri paradigmi sperimentali, è carente l’indagine dei fattori che modulano la prestazione al FVE, tra cui: l’influenza di variabili individuali (es. l’età) sulle asimmetrie esplorative, l’associazione con altri compiti comportamentali e, soprattutto, se tali asimmetrie possano essere modulate da stimolazioni transcraniche dei circuiti frontoparietali. Gli esperimenti di questa tesi di dottorato affrontano queste lacune attraverso l’analisi dei movimenti oculari e la modulazione delle relative asimmetrie visuospaziali mediante tDCS. Nello specifico, nello Studio 1, ho studiato le dinamiche temporali della FVE in un campione di 60 giovani adulti e anziani, dimostrando che lo pseudoneglect, la tipica asimmetria attentiva verso sinistra che presentano gli individui sani, è significativamente ridotto con l'aumentare dell'età e correla con la performance in un compito di bisezione di linee, un compito standard per misurare le asimmetrie spaziali. Gli esperimenti dello Studio 2 indagano gli effetti della tDCS anodica sulle dinamiche temporali e le asimmetrie esplorative in un compito di FVE, affrontando alcuni aspetti cruciali relativi alla focalità di stimolazione (utilizzando sia la tDCS sia convenzionale che ad alta definizione), gli effetti differenziali della stimolazione parietale e frontale dell'emisfero destro, nonché la “dipendenza” degli effetti tDCS dallo stato individuale, ovvero l’impatto delle prestazione di baseline sugli effetti della stimolazione. Nel complesso, i risultati degli studi forniscono una nuova caratterizzazione comportamentale e neuromodulatoria dell'orientamento attentivo esplicito nel cervello sano, incoraggiando sia applicazioni future dei compiti di FVE in ambito neuropsicologico sperimentale e clinico, sia ulteriori indagini della complessità della tDCS per la modulazione dei processi visuospaziali.
Visuospatial attention and its asymmetries have always attracted great interest: plenty of research has focused on lateralized attentional mechanisms in the healthy brain, the asymmetrical spatial biases following brain lesions (e.g., the neglect syndrome), and the possibility of modulating such asymmetries with non-invasive brain stimulation techniques, such as transcranial Direct Current Stimulation (tDCS). In this direction, the study of eye movements can provide direct evidence regarding the way we shift our attention in the surrounding space, i.e., overt attentional processes. The Free Visual Exploration (FVE) task is a simple, ecological, eye-tracking task, shown to reliably detect visuospatial asymmetries both in healthy individuals and patients with neglect. However, compared to other experimental paradigms, the FVE has received little attention as to the factors influencing attentional asymmetries in this task, its relationship with other behavioral paradigms, and, importantly, whether spatial asymmetries during visual field exploration can be modulated by tDCS. The experiments of this doctoral thesis aimed at addressing these issues. Specifically, in Study 1, I investigated the temporal dynamics of FVE in a sample of 60 younger and older adults, showing that pseudoneglect, the typical leftward attentional asymmetry of healthy individuals, in the FVE task is significantly reduced with increasing age and correlates with the performance in a line bisection task, a task most commonly used to assess visuospatial biases. In the experiments of Study 2, I explored the effects of anodal tDCS on the temporal dynamics and exploration asymmetries of FVE, addressing some crucial aspects related to: the stimulation focality (by employing both conventional and High Definition tDCS), differential effects of parietal and frontal stimulations, as well as the state-dependency of the tDCS by considering the impact of baseline performance on tDCS after-effects. Taken together, the results provide a novel behavioral and neuromodulatory characterization of overt attentional orienting in the healthy brain, encouraging future applications of FVE paradigms in clinical and experimental neuropsychological settings, as well as further research into the complexity of tDCS modulation of visuospatial processes.