Il trattamento dell`emiplegico secondo la metodica di

Il trattamento dell’emiplegico secondo la metodica di accorciamento muscolare
e sollecitazione di trazione: basi teoriche
Luisa Lombardi
U.O.Recupero e Rieducazione Funzionale “Prof. Luigi Grimaldi” O. S. Francesco Barga. ASL 2 Lucca4
La manovra di Accorciamento Muscolare e sollecitazione di Trazione o Manovra Grimaldi, affonda le sue
basi negli studi sul “controllo motorio” a partire da Bernstein e dalle teorie ecologiche.
In particolare Grimaldi e Collaboratori hanno seguito studi che prendevano in considerazione il COME gli
atti motori si concretizzano per poter capire come si concretizza l’acquisizione di skills ed il controllo del
movimento.
Qualsiasi modificazione permanente nel comportamento motorio indotta attraverso l’esercizio
terapeutico, chiama in causa i processi di apprendimento. Le modalità con cui avviene l’apprendimento
non possono essere disgiunte da quelle del controllo del movimento (Grimaldi 2006).
Sono molte le “teorie” che cercano di spiegare il controllo motorio. Qui prenderò in considerazione solo
quella dei “programmi motori” o teoria cognitivista e le teorie ecologiche.
Le teorie dei programmi motori traggono origine dalla scoperta (Wilson 1961, Grillner 1981) che i
movimenti ciclici sono controllati da generatori di ritmi (Central Pattern Generator, CPG) che dipendono
debolmente dal controllo centrale o da stimoli sensoriali. Questa teoria si è poi evoluta in quella più
astratta di “programma motorio” (Keele 1968). Dove per programma motorio si intende una
rappresentazione centrale astratta di una certa azione, invariante rispetto agli aspetti geometrici e
dinamici relativi alla sua traduzione in movimento (Morasso e Sanguineti).
L’ipotesi cognitivista del controllo motorio prevede la presenza di un essere intelligente, un “Homunculus”
posto nella nostra testa che decide quali programmi recuperare dal magazzino della memoria per poi
realizzarli premendo i “tasti” della corteccia cerebrale.
Sul versante percettivo l’Homunculus comporta il concetto di rappresentazione cioè si deve costruire un
modello della realtà in grado di garantire conclusioni inferenziali obiettive ed accurate. Percepire quindi
comporta l’intervento di un “Homunculus” che recupera dalla memoria la giusta rappresentazione e
prende una decisione in merito a quali cose dell’ambiente potrebbero aver causato lo stato cerebrale in
oggetto (ipotesi percettiva). L’apprendimento percettivo si identifica con la necessità di costruire la
rappresentazione cognitiva. Si deve costruire un modello della realtà attraverso un processo di
giustificazione della realtà arbitrario e prevede anche che la base informazionale abbia preveggenza
preadattativa e includere predicati che rappresentano situazoni che ancora non esistono (Grimaldi, 2006).
Sul versante motorio l’Homunculus prende una decisione su quali programmi debbano essere recuperati
dalla memoria e successivamente eseguiti. Nel movimento la “decisione cognitiva” si identifica con
l’allestimento dei dettagli realizzativi del movimento. Una rappresentazione ricca e dettagliata del
movimento dovrebbe ridurre la mole computazionale dell’esecutivo e consentire un allestimento più
agevole dei dettagli del movimento (Grimaldi). In realtà in questo modo l’esecutivo dovrà tener conto di un
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numero impressionante di variabili ed in definitiva risulterà molto complesso e difficoltoso. È anche vero
che la curva forza-lunghezza per ciascun muscolo è distintiva, inclusa la localizzazione della lunghezza
ottimale, constatazione che implica la presenza di molte variabili.
L’ipotesi cognitivista presuppone quindi una notevole mole di informazioni a cui far riferimento per
attuare un movimento.
L’homunculus però non riesce a spiegare i due problemi posti da Berntein (1967):
• il problema dei gradi di libertà
• il problema della variabilità comportamentale
Il problema dei gradi di libertà implica che l’esecutivo deve regolare un numero enorme di variabili durante
la traiettoria del movimento. Secondo Bernstein il gran numero di gradi di libertà del sistema muscoloscheletrico esclude la possibilità di un controllo individuale su ciascuno di essi in ogni punto dello spazio e
nel tempo.
L’altro problema computazionale è quello della variabilità comportamentale o variabilità condizionata dal
contesto:
“Nel controllo motorio differenti condizioni contestuali possono richiedere patterns molto differenti di
innervazione allo scopo di realizzare il medesimo movimento cinematico, mentre il medesimo pattern di
innervazione può produrre esiti di movimento molto differenti. Le diverse condizioni contestuali di un
movimento dipendono non solo da cambiamenti ambientali ma anche dallo stato dinamico dei segmenti
corporei costitutivi” (Grimaldi 1986).
In questa ottica non è possibile concepire i meccanismi sopraspinali come dominanti i meccanismi spinali in
quanto i sistemi di livello inferiore si aggiustano autonomamente rispetto a condizioni contestuali variabili
Per risolvere il problema dei gradi di libertà le variabili individuali del sistema motorio vengono organizzate
in raggruppamenti funzionali chiamati “SINERGIE” o “STRUTTURE COORDINATIVE” che durante il
movimento sono vincolati ad agire tra loro in modo fisso ed autonomo (Turvey)
In una struttura coordinativa le componenti costitutive si aggiustano l’una rispetto all’altra e rispetto al
campo mutevole di forze esterne.
Una struttura coordinativa è una grossa singola unità che agisce in relazione ad una situazione
comportamentale, in relazione al contesto, cioè in relazione alle forze esterne a cui il movimento deve
rapportarsi.
“Le strutture coordinative connotano l’uso di gruppi muscolari in una situazione comportamentale: esse
sono raggruppamenti di muscoli che spesso attraverso parecchie articolazioni sono vincolati ad agire come
una singola unità”
( Kelso,Tuller e Harris 1983)
La struttura coordinativa semplifica il compito computazionale ,sia perché il numero di variabili libere da
regolare individualmente è tenuto ad un minimo, sia perché i singoli costituenti della sinergia si aggiustano
automaticamente l’uno rispetto all’altro quando interviene una variazione metrica in uno di essi.
f(x,y)= K
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L’equazione di vincolo dice che per mantenere costante la funzione devo al variare di x variare anche y.
Preservare la costante significa mantenere la stabilità della struttura coordinativa a cui quella equazione
appartiene.
La costanza della funzione è rappresentata dal mantenimento della medesima relazione temporale pur
nell’ambito di estese variazioni metriche = costanza del Timing.
Il vincolo forma patterns stabili dinamicamente e funzionalmente validi. Il vincolo, inoltre, determina
relazioni temporali costanti per particolari scopi comportamentali.
L’aggiustamento automatico quindi che interviene tra le singole componenti del collettivo, crea un’entità
autonoma che si autoregola.
La modificazione di un equazione di vincolo configura il passaggio da una struttura coordinativa ad un’altra.
Quando viene predisposta una struttura coordinativa, le singole componenti costitutive si aggiustano una
rispetto all’altra e rispetto al campo mutevole di forze esterne. Il fatto che le unità costitutive delle azioni
non siano rappresentate da singoli muscoli ma da collettivi muscolari o strutture coordinative comporta un
indubbio risparmio computazionale.
Dal momento che sembra molto improbabile che il SNC contenga programmi motori che si occupano di
tutti i dettagli necessari a realizzare tutte le varianti di qualsiasi movimento osservato in varie condizioni
ambientali, il problema è trovare il modo di minimizzare la responsabilità esecutiva del SNC (Grimaldi).
Siamo propensi a credere che i comandi motori siano più scarni, e quindi notevolmente più agili. I comandi
sono olistici, simbolici, e ignorano la manovalanza muscolo-scheletrica a cui compete l’onere di allestire gli
infiniti dettagli dell’atto motorio. Tale impostazione è un’impostazione gerarchica che risolve il problema
dei gradi di libertà attraverso una rigida compartimentalizzazione di compiti a diversi livelli del SNC.
In questo ci vengono incontro i modelli equilibrium point che si fondano sull’idea che i muscoli, in
combinazione con i circuiti spinali si comportano come molle passibili di essere messe a tono, che
generano forze dipendenti dalla lunghezza, che portano il braccio o la gamba ad un certo punto di
equilibrio. Secondo questa ipotesi l’arto è attratto al punto di equilibrio malgrado disturbi, condizioni
iniziali diverse ecc..
Nell’ottica auto-organizzativa il sistema di controllo motorio viene considerato continuamente fluttuante
(non equilibrium) poiché le condizioni iniziali di un movimento o di una postura non possono essere
riprodotte.
Le traiettorie del sistema di controllo motorio a uno stato finale di equilibrio (attrattore) definito dal
compito motorio saranno differenti corrispondendo a differenti condizioni iniziali. Dopo che il compito è
stato definito, il sistema di controllo motorio raggiunge lo stato finale “da sé”.
Nel modello equilibrium point di Feldman il controllo centrale di una coppia di muscoli antagonisti che
controllano un’articolazione viene descritto con una coppia di variabili che corrispondono a valori di λ
(lamba) per i due muscoli. La variabile scelta è la soglia del tonic stretch reflex, cioè la lunghezza muscolare
alla quale comincia il reclutamento dei motoneuroni alfa durante uno stretch muscolare lento.
Le variabili λ agonista e λ antagonista possono definire la traiettoria di un attrattore.
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Le funzioni temporali di lambda specificano solamente la traiettoria di un attrattore per il sistema di
controllo motorio, ed i passaggi da uno stato ad un altro intervengono stocasticamente secondo le regole
della dinamica non lineare. Queste funzioni non sono assimilabili a comandi motori dal momento che non
codificano direttamente proprietà del movimento (Grimaldi).
A questo punto si può ipotizzare che le reti neurali siano la sede in cui è contenuta la dettagliata
conoscenza implicita legata all’architettura neurale, ed è sempre a questo livello che si possono rilevare le
“leggi della coordinazione” come il size principle di reclutamento di unità motorie (consente solo decorsi
definiti di reclutamento vietando sequenze “non grammaticali” di reclutamento di unità motorie). D’altro
canto decorsi definiti di reclutamento di unità motorie sono evidentemente connessi all’architettura
neurale e rappresentano una conoscenza implicita. Sarà quindi sempre l’architettura neurale a fare in
modo che i segnali discendenti esercitino un controllo monoparametrico (soglia del tonic stretch reflex)
ipotesi del punto di equilibrio: modello λ.
L’architettura delle reti neurali deve modificarsi necessariamente per gestire carichi inerziali o esterni
secondo principi peculiari. Ma la modificazione dell’architettura neurale non è altro che apprendimento.
Che ruolo ha la perturbazione nel determinare i processi di apprendimento? La perturbazione mette a
repentaglio la stabilità del sistema costringendo il sistema stesso a correre ai ripari. È quindi la perdita di
stabilità che ha a che fare con l’apprendimento.
La manovra di accorciamento muscolare e sollecitazione di trazione rappresenta il perno di una modalità di
apprendimento poiché crea una instabilità che porta alla formazione di nuovi vincoli funzionali. “Ci sono
buone ragioni, tratte dalla fisica contemporanea, per ritenere che la genesi dei vincoli funzionali risieda in
una forte instabilità del campo informazionale. In altri termini dato un certo valore della lunghezza di
riposo (variabile essenziale) può avvenire che in situazioni estreme (catastrofe comportamentale) i valori
delle variabili non essenziali (tensione e lunghezza muscolare) siano tali da non configurare più una
funzione stabile. Di conseguenza aumenta a dismisura il numero delle soluzioni possibili, e tale situazione
non è certamente proficua né dal punto di vista della soluzione di un problema motorio né dal punto di
vista della soluzione di un problema percettivo. La conseguenza logica è rappresentata dalla creazione di
una nuova configurazione stabile (sia da un punto di vista biomeccanico che informativo) attraverso
l’allestimento di un nuovo vincolo che modifica il valore della variabile essenziale (lunghezza di riposo)”
(Grimaldi, Fantozzi, Marri, Lippi, Catelani, 1986).
Alla fine questa situazione di “catastrofe”, di crisi informazionale, che avviene a livello dei fusi
neuromuscolari determina un recupero di forza a breve termine mediato dal SNC (Enoka, 1988), indotto da
adattamenti neurali che ne rappresentano il target. Se tali modificazioni di forza indotte diventano
permanenti, allora si può parlare di “apprendimento”, probabilmente mediato da un processo di
riordinamento sinaptico e/o smascheramento di sinapsi latenti esistenti. Tale riorganizzazione sinaptica
può avvenire nell’arco di alcuni minuti ((Sanas e Donoghue, 1993).
Quindi la manovra di accorciamento muscolare e sollecitazione di trazione, in ultima analisi, determina
attraverso adattamenti neurali, un recupero di traiettorie di movimento andando a ripristinare le famiglie
di curve lunghezza/tensione dei vari muscoli e determinando un incremento di forza muscolare anche nel
paziente emiplegico.
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