La nuova tecnica di neurostimolazione utile in campo riabilitativo

Un'équipe di ricercatori del Centro studi e ricerca in Neuroscienze Cognitive dell’Università di Bologna (Dipartimento di Psicologia - Campus di Cesena) ha messo a punto una nuova tecnica non invasiva che consente di alterare le connessioni tra diverse aree cerebrali per migliorare, ad esempio, il funzionamento del sistema visivo. Pubblicato sulla rivista scientifica Current Biology,

lo studio descrive un protocollo di neurostimolazione con il quale è possibile modificare con una precisione senza precedenti le connessioni neurali responsabili dell’apprendimento di compiti specifici, lasciando inalterati i collegamenti limitrofi.

 «Utilizzando questa nuova tecnica – ha detto Alessio Avenanti, uno dei coordinatori dello studio – siamo riusciti a ricalibrare per alcuni minuti il sistema visivo dei soggetti coinvolti, rendendoli capaci di percepire meglio una specifica direzione del movimento. Abbiamo aumentato l’efficienza delle loro connessioni cerebrali agendo con la precisione di un bisturi, ma in modo non invasivo».

Il nostro cervello è composto da circa 100 miliardi di neuroni che, collegati tra loro da un enorme numero di connessioni, ci permettono di compiere tutte le attività che siamo in grado di eseguire, dalle più elementari alle più complesse. Queste reti neurali non sono però fisse ed è proprio la loro alta flessibilità che ci permette di apprendere nuovi compiti. Se si tratta di un compito complesso (ad esempio imparare a suonare uno strumento musicale), le reti neurali vengono sottoposte a una modifica profonda. Se si tratta invece di un compito più semplice (ad esempio l’esecuzione di un nuovo brano musicale con lo strumento che abbiamo già imparato a suonare), si attivano modifiche più rapide.

 Casi di modifiche nelle connessioni tra neuroni si possono osservare in ogni contesto. Se consideriamo ad esempio le capacità necessarie per svolgere un determinato lavoro, possiamo notare che i controllori di volo sono particolarmente abili a monitore la presenza di oggetti in movimento, mentre i tassisti sono in grado di memorizzare con facilità le mappe stradali. Ma in che modo possiamo indagare e controllare questi cambiamenti delle connessioni neurali nel momento stesso in cui avvengono? I ricercatori sono partiti da una tecnica definita "Stimolazione magnetica transcranica" (TMS) che, grazie ad una bobina posizionata vicino alla testa, permette di creare un campo magnetico in grado di attivare specifiche aree cerebrali. La TMS è una tecnica non invasiva (non richiede interventi chirurgiche o altre azioni dirette sui soggetti coinvolti) e per questo viene molto utilizzata, sia nel campo della ricerca sia in ambito clinico e riabilitativo. Presenta però un garnde limite: l’azione della bobina non è precisa e finisce per attivare un gran numero di neuroni, rendendo di fatto impossibile stimolare specifiche aree cerebrali in modo selettivo.

 Per superare questo ostacolo, il gruppo di ricerca dell’Università di Bologna ha applicato alla TMS un modello che utilizza coppie di stimolazioni magnetiche per mimare la direzione e il tempo di comunicazione tra due aree cerebrali coinvolte in un determinato compito.

«Questo paradigma – spiega Vincenzo Romei, altro coordinatore dello studio – è conosciuto come "Stimolazione associativa appaiata cortico-corticale" (ccPAS). Lo avevamo già utilizzato in un esperimento precedente, riuscendo a dimostrare che è possibile migliorare la capacità di percezione visiva di stimoli in movimento, ma con effetti generalizzati a movimenti in qualsiasi direzione. Lo scopo ora era arrivare a migliorare la percezione di movimenti in una direzione specifica».

Il nuovo studio ha coinvolto 16 persone, tutte sottoposte a tre diversi esperimenti tramite Stimolazione associativa appaiata cortico-corticale. In particolare, la stimolazione è stata applicata su due aree del sistema visivo, una legata alla percezione del movimento e una dedicata più in generale alla percezione di stimoli.

«Per prima cosa – spiega Emilio Chiappini, dottorando dell’Università di Bologna e primo autore dello studio – abbiamo sottoposto i soggetti coinvolti a una serie di stimoli che si muovevano verso destra o verso sinistra, con l’obiettivo di preattivare gli specifici neuroni visivi collegati alla percezione del movimento in una singola direzione». I ricercatori hanno quindi attivato la tecnica di stimolazione magnetica sulle due aree cerebrali coinvolte. E i risultati sono stati positivi. «La stimolazione – conferma Chiappini – ha permesso di rafforzare le connessioni preattivate, migliorando così la capacità dei soggetti di percepire movimenti in una singola direzione».

 L’esperimento ha dimostrato che è possibile rafforzare la comunicazione tra sottogruppi di neuroni presenti in diverse aree del cervello e aumentare la capacità funzionale connessa a quelle aree. Una novità che può avere ricadute importanti in campo clinico e riabilitativo. «L’applicazione di questa nuova tecnica – spiega Vincenzo Romei – può essere allargata a contesti e funzioni diversi. In particolare, abbiamo intenzione di lavorare su casi legati all’invecchiamento e su alcuni disturbi neurologici».