La Riabilitazione Neurocognitiva considera il movimento come una delle modalità che l’Uomo ha a disposizione per “conoscere” ed “assegnare senso al mondo”. Attraverso il movimento, infatti, abbiamo la possibilità di interagire con l’ambiente esterno ed acquisire quelle informazioni che sono necessarie per l’organizzazione del nostro comportamento.

Potrebbe stupire che una teoria riabilitativa senta il dovere di definire preliminarmente cosa venga inteso per “movimento”: è questa, in effetti, una nozione che rimane spesso sottintesa, o data per scontata a causa della sua presunta “ovvietà”.

Tuttavia, il movimento è in realtà una funzione estremamente complessa, che può essere studiata da punti di vista anche molto differenti a seconda degli scopi perseguiti da una disciplina scientifica: esponiamo qui il punto di vista della Riabilitazione Neurocognitiva.

Le ricerche sul movimento cominciarono inizialmente ad esplorare gli aspetti più “esteriori” di questa complessa funzione. Le prime investigazioni sistematiche dovevano infatti necessariamente rivolgersi ai fenomeni più accessibili, e dunque non stupisce che ad essere enfatizzate fossero innanzitutto componenti effettrici quali le azioni dei muscoli, le leve ossee, gli spostamenti articolari, ecc.). Fortemente improntati al meccanicismo, i primi modelli di rappresentazione del movimento trascuravano gli aspetti più propriamente “informativi”  che pure sono intrinsecamente connessi alla funzione motoria.

Da molto tempo ormai viene riconosciuta l’importanza delle informazioni sensoriali che provengono dai nostri apparati recettoriali periferici distribuiti sulla cute o entro le articolazioni per la regolazione e la precisione del movimento. Cosa interessante, queste informazioni sensoriali non vengono più interpretate come una conseguenza “passiva” derivante dal movimento: al contrario, esistono numerose evidenze sperimentali che dimostrano come, muovendoci, operiamo in anticipo una “scelta” delle informazioni che saranno utili per il compimento di quella determinata prestazione (Asanuma, Arissian, 1984).

Più in generale, la fisiologia dell’azione viene oggi concepita come il prodotto della complessa integrazione tra processi “motori” e “sensoriali”, suggerendo che la percezione non è affatto un meccanismo di ricezione passiva ma è, al contrario, il prodotto della capacità del nostro Sistema Nervoso Centrale di “costruire” informazioni.

Queste  acquisizioni hanno naturalmente una valenza riabilitativa importante. La Teoria Neurocognitiva assume che il movimento sia “conoscenza” da un punto di vista biologico, fisico e concreto: le informazioni acquisite attraverso l’azione contribuiscono infatti a creare nuove connessioni che modificano la struttura del Sistema Nervoso Centrale, rendendolo più adattabile alla variabilità del mondo esterno. Ad esempio, studiando l’area corticale somatosensoriale di persone non vedenti ed abili lettori Braille, è stata riscontrata una espansione significativa dell’area di rappresentazione della superficie del dito impiegato per leggere  (Pascual-Leone, Torres, 1993).

È ragionevole ritenere che il movimento sia conoscenza anche pensando che molte delle “qualità” del mondo esterno non avrebbero alcun senso per noi in assenza della possibilità di “interpretare”, muovendoci, l’ambiente che ci circonda. Possiamo infatti essere raggiunti da sensazioni termiche (di caldo o freddo), dolorifiche (se ad esempio veniamo punti da un insetto), o tattili (come quando qualcuno strofina un tessuto sotto il palmo della nostra mano che rimane ferma), e tuttavia, le informazioni più complesse come gli attriti, i pesi, le relazioni spaziali (la distanza tra me ed un oggetto) o il tatto “attivo” (come quando cerco di trovare e di distinguere la forma delle chiavi di casa tra altri oggetti che si trovano nella tasca della giacca) sono proprietà che attribuiamo agli oggetti proprio sulla base della nostra capacità di metterci in relazione e di interagire in maniera attiva ed intenzionale con l’ambiente.

La funzione conoscitiva del movimento non è puramente teoretica ma, al contrario, si riflette nel substrato fisico rappresentato dal mantenimento dell’organizzazione, tutt’altro che statica, delle aree corticali implicate nell’elaborazione delle informazioni somestesiche. Questo principio è stato dimostrato da esperimenti che hanno limitato, per un breve periodo, la possibilità di muoversi in soggetti altrimenti sani.

Un esperimento ha creato una situazione simile a quella riscontrata nella condizione patologica umana denominata “sindattilia” attraverso l’unione chirurgica della cute di due dita adiacenti della mano nella scimmia adulta: dopo l’intervento le dita dell’animale non andavano incontro ad alcuna forma di “paralisi” ma, piuttosto, perdevano temporaneamente la possibilità di muoversi in maniera indipendente tra di loro. Prima dell’esperimento, le dita mostravano distinte aree di rappresentazione nell’area corticale somatosensoriale: tuttavia, alcune settimane dopo la loro unione, anche le rappresentazioni delle dita in corteccia apparivano fuse, indistinguibili. Questo esperimento dimostra che le nostre mappe corticali somatosensoriali non rappresentano una cartografia “standard” o statica della superficie del corpo: piuttosto, la loro organizzazione si dimostra estremamente dinamica, dipendendo dalle nostre esperienze motorie (Clark, Allard, Jenkins e Merzenich, 1988).

Un altro studio ha indagato l’effetto contrario, questa volta prodotto dall’ampliamento delle possibilità motorie in due soggetti umani affetti da sindattilia. La separazione chirurgica delle dita precedentemente attaccate tra di loro per effetto di una condizione patologica ha creato nuove condizioni, che hanno permesso ai soggetti di muovere le dita in maniera indipendente: tale incremento della motilità ha prodotto anche un ampliamento ed una differenziazione delle aree corticali di rappresentazione  corrispondenti alle dita interessate (Mogilner et al., 1993).

Queste ed altre sperimentazioni hanno permesso di dimostrare che movimento e conoscenza trovano un corrispettivo biologico nella modificabilità delle rappresentazioni corticali delle superfici del corpo coinvolte in specifici compiti. Coerentemente, la Teoria Neurocognitiva della Riabilitazione interpreta ogni patologia motoria che riduca o alteri  l’interazione con l’ambiente come una particolare condizione che limita le possibilità, fisiologicamente possedute dall’organismo, di conoscere.

Bibliografia:

• Asanuma H, Arissian K. Experiments on functional role of peripheral input to motor cortex during voluntary movements in the monkey. J Neurophysiol 1984: 52(2): 212-27 (Abstract http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=asanuma%5Bau%5D%20AND%20arissian%5Bau%5D%20AND%201984)
• Clark SA, Allard T, Jenkins WM, Merzenich MM. Receptive fields in the body-surface map in adult cortex defined by temporally correlated inputs. Nature 1988: 332(6163): 444-5 (Abstract http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/3352741)
• Mogilner A, Grossman JA, Ribary U, Joliot M, Volkmann J, Rapaport D, Beasley RW, Llinás RR. Somatosensory cortical plasticity in adult humans revealed by magnetoencephalography. Proc Natl Acad Sci USA 1993: 90(8): 3593- 7  (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC46347/pdf/pnas01467-0485.pdf)
• Pascual-Leone A, Torres F. Plasticity of the sensorimotor cortex representation of the reading finger in the Braille readers. Brain 1993: 116(1): 39-52 (Abstract http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/8453464)

Potrebbe stupire il fatto che una Teoria della Riabilitazione senta il bisogno di definire preliminarmente il significato da attribuire al “corpo“. La questione, tuttavia, non è affatto secondaria poiché le differenti proposte terapeutiche sono una diretta espressione, più o meno implicita, delle assunzioni adottate dal riabilitatore su questo delicato argomento: per questo motivo, la definizione di “corpo” non può rimanere sottintesa o essere data per scontata ma, al contrario, essa necessita di una chiara enunciazione che consideriamo quanto mai opportuna anche da un punto di vista etico oltre che tecnico-scientifico.

Nella lingua Tedesca, ad esempio, esistono due differenti termini per indicare il corpo: con la parola “Korper“ ci si riferisce al corpo fisico ed oggettivo mentre con “Leib“ ci si riferisce al corpo vissuto e soggettivo. Solo raramente, tuttavia, si ha a disposizione una pluralità di termini per indicare a quale tipo di corpo ci si riferisca nei diversi contesti e, più in generale, la Riabilitazione raramente ne fornisce una qualificazione che rifletta il peculiare perseguimento dei suoi propri scopi. Ci si potrebbe chiedere, ad esempio, se il corpo che interessa il Riabilitatore possa identificarsi con quello stesso corpo che giace anestetizzato sul lettino del Chirurgo, o con quell’insieme “disincarnato” di leve ossee che rappresenta un modello di studio adatto al Biomeccanico o, ancora, con quell’intersecarsi di strutture muscolo-tendinee che da secoli attraggono l’interesse dell’Anatomista. Il risultato è che il corpo viene spesso concepito, spiegato e … riabilitato in base a modelli motori esclusivamente meccanicistici o presi in prestito da altre discipline scientifiche che hanno scopi differenti da quelli della Riabilitazione, trascurando il fatto che il movimento è un mezzo che ci permette di entrare in relazione con il mondo.

La Teoria Neurocognitiva assume che il corpo debba essere considerato una “superficie recettoriale somestesica“. Questo principio apparirà più evidente se si pensa a come il nostro corpo sia dotato di una quantità di recettori differenti che ci permettono di raccogliere numerose informazioni relative al mondo esterno. Tali recettori non sono distribuiti in maniera casuale: al contrario, a seconda della loro specificità, essi si concentrano su determinate superfici corporee. La retina dell’occhio, ad esempio, può essere considerata una superficie recettoriale visiva poiché essa ospita i “coni” ed i “bastoncelli”, che sono i recettori specializzati per la raccolta delle informazioni connesse alla vista. Analogamente, l’organo spirale (detto anche organo del Corti) situato nell’orecchio interno contiene i recettori sensibili alle informazioni acustiche, e può essere considerato come una superficie recettoriale uditiva. Ogni superficie recettoriale è collegata a sua volta ad una porzione di corteccia cerebrale “specializzata” e così, attraverso il nervo ottico, le informazioni raccolte dalla retina raggiungono il lobo occipitale del cervello, mentre le informazioni uditive raggiungono  il lobo temporale attraverso il nervo acustico.

Anche il nostro corpo è una superficie sulla quale sono distribuiti differenti tipi di recettori specifici che, ad esempio, segnalano le variazioni di temperatura o il dolore che si accompagna ad un danno tissutale. Inoltre, possediamo tipi differenti di recettori somatici specializzati grazie ai quali localizziamo con precisione il punto del nostro corpo in cui veniamo toccati, oppure riconosciamo le caratteristiche di un oggetto quali la forma, la dimensione, il peso o la trama della sua superficie; altri recettori ci permettono di percepire la posizione dei nostri arti nello spazio, altri ancora rilevano il movimento e la velocità  dello spostamento delle nostre articolazioni, ecc. Le informazioni connesse al movimento che vengono raccolte dalla superficie recettoriale somestesica rappresentata dal nostro corpo raggiungono il lobo parietale attraverso un imponente apparato di nervi sensoriali.

Suddivisione in lobi del cervello umano. Le informazioni visive raccolte dalla retina raggiungono il lobo occipitale, quelle acustiche raccolte dall'orecchio interno raggiungono il lobo temporale, quelle somestesiche raccolte dal corpo nel suo insieme raggiungono il lobo parietale

Più in generale osserviamo dunque che ogni superficie recettoriale è connessa ad una specifica area della corteccia cerebrale verso la quale proietta le informazioni raccolte. A differenza della superficie recettoriale visiva ed uditiva, delle quali abbiamo già parlato, ma anche di quelle olfattiva e gustativa (rispettivamente situate sulla mucosa che si trova nel tetto delle cavità nasali e sulla sulla faccia superiore della lingua) il corpo può realizzare al meglio la propria funzione informativa grazie ad una specifica proprietà che è il  ”frazionamento“.

Da un punto di vista neurofisiologico con il termine “frazionamento” si intende la possibilità di orientare le superfici recettoriali somestesiche in maniera adattabile: ciò implica la capacità di organizzare movimenti in cui differenti segmenti del corpo assumono contemporaneamente diverse direzioni in maniera indipendente tra di loro. Questa proprietà è stata messa in rapporto con lo sviluppo del tratto corticospinale nelle diverse specie animali: la massima espressione di questo traguardo evolutivo sarebbe rappresentato dal raffinato controllo esercitato dall’Uomo sui movimenti della mano (Muir e Lemon, 1983; Heffner e Masterton, 1983).

L’immagine che segue può rappresentare un esempio di questo concetto. Le superfici rappresentate dai polpastrelli della mano, pur ricchi di recettori tattili, non potrebbero esercitare appieno la propria funzione informativa se non esistesse la possibilità di ruotare l’avambraccio ed il polso, in modo tale che le dita assumano configurazioni variabili ed indipendenti tra di loro a seconda della superficie alla quale devono adattarsi.

Il nostro corpo è una "superficie recettoriale somestesica" in grado di organizzare frazionamenti.

Naturalmente la frazionabilità è una caratteristica di tutto il corpo, e non solo dell’arto superiore o della mano: si pensi, ad esempio, alla variabilità e all’adattabilità della colonna vertebrale, costituita da numerosi segmenti collegati tra di loro eppure indipendenti, oppure alla pluralità di configurazioni che possono essere assunte dagli arti inferiori e dal piede, con la sua funzione informativa nei confronti del suolo. Ogni lesione che determini una riduzione della capacità di organizzare frazionamenti si accompagna dunque ad un impoverimento del flusso di informazioni che costruiamo per mezzo di una fisiologica interazione con l’ambiente.

Bibliografia:

• Heffner RS, Masterton RB. The role of the cortocospinal tract in the evolution of human digital dexterity. Brain Behav Evol 1983: 23: 165-183 (Abstract http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/6667369)
• Muir RB, Lemon RN. Corticospinal neurons with a special role in precision grip. Brain Res 1983: 261: 312-316

La scienza ha esitato a lungo prima di riconoscere l’ampia dinamicità strutturale del tessuto cerebrale, al punto che il concetto di plasticità del sistema nervoso centrale dell’adulto è una acquisizione relativamente recente. Ad esempio, l’influente medico ed istologo Santiago Ramon y Cajal (1852 – 1934), vincitore del premio Nobel per la Medicina nel 1906, negava con forza l’esistenza di meccanismi biologici di compensazione in caso di lesioni a carico del cervello, che considerava essere un organo immutabile e statico. Questa posizione, affermata da un personaggio così autorevole, presto divenne un dogma indiscusso e per alcuni decenni la comunità scientifica continuò a ritenere che il cervello dell’adulto fosse un organo del tutto privo della possibilità di modificarsi, riservando questa proprietà solamente a quello dell’organismo in età evolutiva o comunque molto giovane.

Un primo cambio di rotta venne registrato grazie ad alcuni esperimenti condotti su animali adulti agli inizi degli anni ’70 del secolo scorso. Ratti adulti allevati in gabbie ricche di stimoli, mostravano di avere un cervello più pesante rispetto a quello di altri animali ben nutriti, ma che erano stati mantenuti in gabbie normali. Inoltre, nel cervello dei ratti che erano stati esposti ad esperienze “arricchite” era presente una maggiore densità dei contatti sinaptici che collegano i neuroni tra loro (Rosenzweig, Leiman, 1986).

Queste scoperte hanno dunque svelato che il cervello non è “programmato” sin dalla nascita una volta per sempre: al contrario, anche il tessuto nervoso dell’adulto si è dimostrato suscettibile di modificazioni significative, che a loro volta sono influenzate dal tipo di esperienze alle quali il soggetto viene esposto. Da investigazioni simili si potevano trarre implicazioni riabilitative ancora piuttosto generiche, ma le basi per una teoria biologica dell’apprendimento cominciavano a prendere forma.

Altri esperimenti sempre più raffinati cominciarono infatti a studiare la modificabilità delle aree corticali motorie e sensoriali in rapporto a specifici compiti: la letteratura sull’argomento è sterminata e pertanto, solo a titolo esemplificativo, ci limiteremo ad esporre qui solo un paio di ricerche condotte questa volta su scimmie adulte.

In un primo lavoro, venne dapprima eseguita una mappatura delle rappresentazioni dei movimenti distali dell’arto superiore nell’area corticale motoria primaria (M1) di alcune scimmie adulte. Successivamente, le stesse scimmie vennero addestrate a recuperare piccoli pezzi di cibo attraverso due diversi tipi di movimento che implicavano movimenti di precisione delle dita, oppure movimenti di prono-supinazione dell’avambraccio. Al termine dell’addestramento le rappresentazioni dei movimenti delle dita si espansero a spese di quelle dell’avambraccio e del polso nel primo caso, mentre avvenne il contrario nel secondo: dato che queste modificazioni si sono dimostrate progressive e reversibili, oggi è ampiamente riconosciuto che l’area motoria è sottoposta a continue riconfigurazioni che dipendono dal tipo di esperienze alle quali siamo sottoposti (Nudo et al. 1996).

In un secondo lavoro, venne inizialmente eseguita una mappatura della rappresentazione della mano entro l’area corticale sensoriale primaria (S1) di alcune scimmie adulte. Alcuni di questi animali vennero poi addestrati a toccare con la mano un disco la cui superficie era provvista di lievi scanalature: al contatto con le dita il disco, inizialmente immobile, avrebbe cominciato a ruotare. Il dispositivo impiegato nell’esperimento era congegnato in modo tale che, solo esercitando una ben determinata pressione sul disco rotante con la mano l’animale avrebbe ricevuto in premio una pallina di banana. Dopo l’addestramento, la rappresentazione in S1 delle dita impiegate dagli animali per esercitare la pressione corretta sulla superficie ruvida del disco rotante risultò significativamente aumentata. Da notare, alcune scimmie vennero avviate ad un addestramento apparentemente simile nel quale, tuttavia, il disco non ruotava ed aveva una superficie liscia: in questa condizione non era dunque necessaria alcuna regolazione del contatto della mano sulla superficie del disco per ottenere la ricompensa alimentare, ed il compito così proposto non prevedeva la raccolta di specifiche informazioni sensoriali di tipo tattile. Contrariamente alla prima, questa seconda procedura non induceva ampliamenti significativi delle rappresentazioni delle dita in S1: ciò ha dimostrato che l’attenzione al compito e la ricerca attiva di informazioni sono presupposti indispensabili  per ottenere modificazioni plastiche a carico del tessuto nervoso (Jenkins et al., 1990).

Molte altre ricerche simili a quelle citate hanno permesso di approfondire la comprensione delle modificazioni del substrato neurale che hanno luogo quando l’organismo è esposto a specifiche esperienze: la Teoria Neurocognitiva della Riabilitazione concepisce dunque il recupero facendo riferimento ad una teoria biologica dell’apprendimento che, in caso di lesione, avviene in condizioni patologiche.

Bibliografia

• Jenkins WM, Merzenich MM, Ochs MT, Allard T, Guíc-Robles E. Functional reorganization of primary somatosensory cortex in adult owl monkeys after behaviorally controlled tactile stimulation. J Neurophysiol 1990: 16(1): 82-104 (Abstract: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/2299388)

• Nudo RJ, Milliken JW, Jenkins WM, Merzenich MM. Use-dependent altarations of movement representations in primary motor cortex of adult squirrel monkeys. J Neurosci 1996: 16(2): 785-807 (http://www.jneurosci.org/content/16/2/785.full.pdf)

• Rosenzweig MR, Leiman AL. Psicologia fisiologica. Padova: Piccin Ed.