METODI DI VALUTAZIONE DELLA
PROPRIOCEZIONE E
DELLA POSTURA
IN ANALISI DEL MOVIMENTO
La postura deve intendersi come “posizione reattiva all’ambiente gravitazionale, ergonomica ed a controllo cibernetico, idonea allo svolgimento di attività funzionali finalizzate mediante un’azione psico-corporea integrata” (Massara 1996). Il concetto di postura non si riferisce a una condizione prettamente statica ma s'identifica più in generale con il concetto di equilibrio inteso come ottimizzazione del rapporto tra soggetto ed ambiente circostante in quel determinato momento e per i programmi motori previsti. L'equilibrio si raggiunge quando la perpendicolare passante per il baricentro del corpo cade all'interno del piano di appoggio, delimitato dal margine esterno dei piedi. Una corretta postura è mantenuta attraverso una costante rielaborazione dei parametri dell'attività muscolare, indispensabile per mantenere il baricentro all'interno della base di appoggio. Il baricentro è in continuo movimento sia per l'azione sul corpo di forze esterne, che per gli spostamenti causati dal movimento volontario. Al Sistema-Tonico-Posturale (S.T.P) è affidato il compito di:
lottare contro la gravità;
opporsi alle forze esterne;
situarci nello spazio-tempo strutturato che ci circonda;
permettere l'equilibrio nel movimento.
Il nostro corpo è in perenne lotta con la gravità al fine di mantenere le posture necessarie alla vita di relazione. Per fare questo, è necessario un continuo aggiustamento del tono muscolare da parte dei muscoli antigravitari. Il sistema nervoso regola il comportamento dei muscoli sulla base delle informazioni provenienti sia dall’esterno sia dall’interno del corpo. Sulla base di tali informazioni viene determinata la contrazione o il rilasciamento dei vari muscoli scheletrici al fine di ottenere la postura desiderata. Secondo la letteratura i recettori utili per il sistema nervoso sono chiamati recettori posturali o entrate posturali. Questi recettori sono:
esterocettori: sono recettori sensoriali tattili, visivi ed uditivi che ci permettono di adattare continuamente la nostra postura in funzione dell'ambiente che ci circonda. I recettori dell'orecchio interno sono degli accelerometri e forniscono informazioni sul movimento e sulla posizione della testa in rapporto alla verticale. I recettori dell'occhio permettono la stabilità posturale per i movimenti antero-posteriori, grazie alla visione periferica. I recettori plantari forniscono misure di pressione a livello della superficie cutanea plantare, ricca in recettori, e informazioni sulle oscillazioni della massa corporea. Le informazioni plantari derivano da un recettore fisso a contatto diretto col suolo immobile. A livello del piede si raccolgono anche informazioni relative alla propriocezione muscolare e articolare.
propriocettori: permettono al sistema di riconoscere la posizione e lo stato di ogni osso, muscolo, legamento, od organo in rapporto con l'equilibrio. In particolare sono fondamentali le informazioni riguardanti la posizione degli esocettori dell’orecchio interno e della retina in rapporto all'esocettore podalico, le informazioni sulla posizione d'ogni vertebra e l’entrata propriocettiva podalica, grazie al controllo dello stiramento dei muscoli del piede e della gamba, che situa il corpo in rapporto ai piedi. L'entrata rachidea e l'entrata propriocettiva podalica formano un'estesa catena propriocettiva che permette di situare l'orecchio interno e gli occhi in rapporto ad un recettore fisso costituito dai piedi. L’equilibrio è regolato da diversi meccanismi fisiologici a cui contribuiscono la corteccia cerebrale, le funzioni vestibolari, il cervelletto, i recettori visivi e uditivi, gli esterocettori del tatto e della pressione e i propriocettori delle articolazioni, dei tendini e dei muscoli. Qualora uno o più fattori siano in grado di modificare l’equilibrio, il sistema posturale agirà in modo da modificare con rotazioni e/o traslazioni di compenso i vari segmenti corporei. Negli ultimi anni si è ipotizzato che uno squilibrio del sistema posturale sia proprio il frutto di una disfunzione del sistema propriocettivo. Il sistema posturale ricevendo informazioni non corrette invierà ai vari distretti muscolo-tendinei comandi non giusti e utili all’organismo. Ciò porterà necessariamente asimmetrie di tono capaci di suscitare una sintomatologia spesso dolorosa. Errori posturali seppur modesti sono, infatti, in grado di causare disagi e patologie anche severe. Per misurare la postura attualmente sono stati introdotti vari strumenti tecnologici che ci consentono di eseguire precisi esami posturali strumentali in grado di effettuare rilevazioni precise, ripetibili e non invasive. Esistono in letteratura specifiche procedure e protocolli per l’analisi posturale:
“indagine morfologica”: utilizza telecamere o infrarossi per rilevare i punti di repere anatomici marcati con marker adesivi;
“indagine baropodometrica”: utilizza pedane baropodometriche per rilevare le reazioni di terra per lo studio dei carichi statici, dinamici e stabilometrici del baricentro;
“indagine podoscopia computerizzata”: per la misurazione della morfologia podalica;
“indagine cinematica del movimento”: solitamente effettuata insieme all’indagine baropodometrica per valutare variazioni angolari durante il cammino; Solitamente in seguito a queste valutazioni segue l’elaborazione digitalizzata attraverso un software per analizzare gli indicatori principali ottenuti nelle varie rilevazioni e rapportarli ai valori fisiologici. Un’accurata analisi della postura in statica e in dinamica consente di definire il programma di rieducazione posturale. Il controllo neurofisiologico è solitamente formato da tre differenti momenti: il controllo posturale nella stazione eretta, il controllo posturale quando al corpo vengono applicate forze meccaniche esterne tali da dare luogo ad una perdita di equilibrio, e controllo posturale durante l'esecuzione di movimenti volontari.
1) Controllo posturale nella stazione eretta: in seguito a oscillazioni del baricentro date da forze minime, il sistema posturale è in grado di rispondere con una forza adeguata e contraria esercitata in maniera tempestiva, che consente il mantenimento della posizione eretta. Il tono muscolare conseguente alle reazioni posturali è detto tono di reazione posturale. Non esiste un unico movimento di reazione a una forza esterna, ma una serie di movimenti possibili equivalenti. Fra questi, il cervelletto sceglie il movimento di reazione ideale. Tali aggiustamenti muscolari però non sono tali da provocare attività muscolare elettromiografica.
2) Controllo posturale quando al corpo siano applicate forze meccaniche esterne tali da provocare una perdita di equilibrio: il tono posturale di reazione non è più in grado di mantenere la posizione di equilibrio da solo ma ha luogo un lavoro muscolare vero e proprio. Questo lavoro porta alla definizione di una nuova posizione di equilibrio. La reazione posturale sarà di tipo motorio e i circuiti che presiedono alle reazioni posturali motorie sono gli stessi che controllano il tono di reazione posturale. In questo caso però essi si ricalibrano sulle nuove esigenze, dando luogo a reazioni motorie, anziché a variazioni del tono muscolare. 3) Controllo posturale durante il movimento volontario: in questo caso le reazioni posturali sono definite anticipatorie, poiché intervengono prima nel movimento volontario. Nell'esecuzione di un movimento volontario, il baricentro si sposta fuori della base di appoggio, esattamente come avviene per l'intervento di forze esterne all'organismo. A differenza delle reazioni posturali a forze esterne, prima che il movimento si compia, sono messe in atto strategie posturali per evitare lo sbilanciamento e la caduta. Le reazioni posturali anticipatorie risentono fortemente dei fenomeni di apprendimento motorio; se cambiano le condizioni di equilibrio, sono sufficienti due o tre ripetizioni del gesto volontario per adattare la reazione posturale. Il controllo posturale è una funzione strettamente correlata al tono muscolare. Non è uguale per tutti i muscoli ed in genere è più evidente nei muscoli estensori, che permettono di mantenere una posizione eretta e l'atteggiamento normale dell'individuo. All’interno di ogni muscolo e di ogni tendine sono presenti recettori propriocettivi in grado di valutare lo stiramento e la tensione dei muscoli e di trasmetterlo al sistema nervoso centrale.
Propriocezione e postura
Nel corso degli ultimi due decenni, le osservazioni cliniche sul ruolo della propriocezione nel controllo della postura e del cammino sono state integrate da studi sperimentali sulla posturologia statica e dinamica. Tali studi hanno cercato di valutare l’influenza sul controllo dell'equilibrio di lesioni che 'selettivamente' colpiscono la propriocezione o un altro sistema di controllo posturale. Le indagini epidemiologiche hanno dimostrato che una riduzione della propriocezione agli arti inferiori è un fattore di rischio per le cadute nell'anziano. L'importanza di avere una propriocezione intatta per il mantenimento della posizione eretta è ulteriormente sottolineata dalle conseguenze cliniche a volte devastanti indotte da una perdita di questa, come ad esempio in pazienti con neuropatia periferica. Recenti risultati indicano che le informazioni provenienti dal tronco o dall'anca possano essere importanti nell’attivare le correzioni necessarie per l’equilibrio umano e che gli input propriocettivi degli arti inferiori aiutino soprattutto nella definizione dello stato posturale finale e la coordinazione intermuscolare dei movimenti posturali e del cammino. I movimenti posturali e del cammino sarebbero, infatti, organizzati a livello centrale a due livelli. Il primo livello genera un pattern di risposte specifiche basate principalmente sugli input propriocettivi dell’anca e del tronco e secondariamente sugli ingressi vestibolari. Il secondo livello è coinvolto nella formazione di pattern di attivazione muscolare sulla base di input afferenti multisensoriali, compresi gli input propriocettivi di tutti i segmenti corporei e i sensori vestibolari, in modo che i movimenti siano in grado di adattarsi alle diverse condizioni. Il ruolo delle informazioni somatosensoriali nel controllo della postura Il sistema nervoso regola il comportamento dei muscoli sulla base delle informazioni provenienti sia dall’esterno che dall’interno del corpo. Sulla base di tali informazioni viene determinata la contrazione o il rilasciamento dei vari muscoli scheletrici al fine di ottenere la postura desiderata. In generale, la modulazione dell’attività muscolare è determinata sia dai riflessi spinali sia dall’integrazione a più alti livelli del sistema nervoso centrale delle informazioni afferenti dal sistema visivo, vestibolare e somatosensoriale. Se quindi il sistema posturale non riceve tutte le informazioni necessarie, comandi inviati ai vari distretti muscolo-tendinei potrebbero non essere giusti e utili all’organismo che quindi potrebbe non essere più capace di raggiungere la postura voluta. Nello studio “Role of somatosensory input in the control of human posture” si è investigato come la perdita della funzionalità somatosensoriale influisca sul controllo della postura eretta, o ortostatica. Per questo sono stati selezionati pazienti con polineuropatia diabetica simmetrica distale, che sono soggetti a perdita delle sensazioni somatosensoriali nelle regioni distali della gamba, quali la propriocezione, la sensazione tattile, la percezione del movimento articolare e gli altri stimoli somatosensoriali secondari alla neuropatia diabetica. La neuropatia diabetica è tuttavia un processo che causa la perdita sensoriale gradualmente, permettendo così al corpo di sviluppare strategie posturali compensatorie. Cinquantuno soggetti hanno partecipato allo studio: diciassette individui con diabete mellito e neuropatia sensoriale distale agli arti inferiori (gruppo DM-NP), diciassette individui con diabete mellito e neuropatia sensoriale minima (gruppo DM-nonNP), e diciassette soggetti non diabeti con normale funzionalità somatosensoriale (nonDM). La presenza o assenza di neuropatia distale è stata valutata in base all’abilità del soggetto di percepire uno stimolo vibrazionale meccanico applicato sulla superficie plantare dell’alluce. Inoltre, altri due test quantitativi della funzione sensoriale sono stati adottati su tutti i soggetti: la soglia di percezione di movimento nell’articolazione della caviglia e la sensibilità tattile cutanea mediante monofilamento di Semmes-Weinstein sulla superficie plantare di entrambi gli alluci. In aggiunta per i pazienti diabetici sono state misurate la velocità di conduzione nervosa del nervo peroneale e la latenza sensoriale per il nervo surale. Tutti i soggetti inoltre avevano funzionalità vestibolare e oculare intatta. La stabilità posturale è stata misurata per un periodo di 30 secondi usando una piattaforma di forza Kirsler. Per quantificare la stabilità, sono state valutate l’escursione totale del percorso del centro di pressione (CoP) nel periodo di tempo fissato, l’estensione del percorso del CoP nelle direzioni antero-posteriore e medio-laterale e l’area superficiale dentro la quale si muove il CoP. Il campo visivo dentro il quale tutti i test sono stati eseguiti consiste in una struttura che misura 1.83x4.88x3.04 metri; stimoli visivi ad altro contrasto sono stati posti sulla parete frontale al soggetto e sul soffitto. La stabilità posturale è stata testata sotto 4 condizioni sensoriali, selezionati per manipolare i tre sistemi sensoriali: testa dritta-occhi aperti, testa dritta-occhi chiusi, testa piegata all’indietro-occhi aperti e testa piegata all’indietro-occhi chiusi. Ogni condizione è stata testata una sola volta per soggetto. Dall’analisi posturale, non si è trovata nessuna differenza significativa nello spostamento del CoP tra i due gruppi senza neuropatia dimostrando che il diabete non inficia il controllo posturale e che le differenze riscontrate tra il gruppo DM-NP e gli altri gruppi sono attribuibili solo a differenze nella percezione somatosensoriale.
Conclusioni
Il presente lavoro di tesi ha permesso di investigare i meccanismi che correlano la propriocezione al controllo posturale e del cammino. Quale strumento di lavoro ci si è avvalso di una ricerca bibliografica attraverso vari database (PubMed, Science Direct, Google e Google Scholar) usando le seguenti parole chiave in diverse combinazioni: proprioception, proprioceptive, gait, posture. Gli articoli trovati sono stati valutati criticamente per selezionare quelli inerenti propriamente il lavoro di tesi. La propriocezione è stata valutata in soggetti normali, colpiti da ictus, con sindrome di Parkinson, con neuropatia diabetica, con osteoartrite e in soggetti che hanno subito una lesione del legamento crociato anteriore, in varie condizioni o a seguito di condizionamenti esterni. Nella prima parte del lavoro di tesi ci si è concentrati sugli aspetti fisiologici della propriocezione (vedi capitolo 1), mentre poi si è approfondito il ruolo della propriocezione nel controllo posturale e del cammino (capitolo 3). Infine ci si è concentrati su alcune patologie che possono comportare delle alterazioni a livello del sistema propriocettivo e si sono analizzati i vari strumenti utilizzati in campo riabilitativo per procedere al ripristino dello stesso. Per quanto riguarda la prima parte della tesi si è potuto evincere che la propriocezione identifica la capacità di percepire e riconoscere la posizione del proprio corpo e delle sue parti nello spazio, il loro movimento e lo stato di contrazione dei propri muscoli. Il sistema propriocettivo include i propriocettori, che specificano i parametri biomeccanici e fisiologici del movimento, e molteplici vie nervose, che trasportano tali informazioni al sistema nervoso centrale. A livello celebrale, avviene la fase d’integrazione tra gli input propriocettivi, visivi e vestibolari e la definizione della mappa corporea. Il mantenimento della corretta postura e l’esecuzione di complesse funzioni motorie, come il cammino, sono modellati sulla base di questi ingressi. Disturbi al sistema somatosensoriale possono condurre a situazioni potenzialmente pericolose sia in casa sia in qualsiasi contesto sociale a causa di un minor controllo sulla postura e sul movimento. La valutazione della propriocezione è solitamente di natura qualitativa e le tecniche di misurazione somatosensoriali con provata affidabilità e validità disponibili per la pratica clinica sono molto limitate. Tuttavia due tipologie di misurazione sembrano descrivere in maniera adeguata l’accuratezza propriocettiva: i position sense test, per misurare la sensazione statica articolare, e i motion sense test, per la misura della sensazione di movimento passivo e lento degli arti. Diversi protocolli e strumentazioni dedicate sono stati ideati, valutate ed approvate a tal scopo. I test più utilizzati misurano la soglia di percezione del movimento passivo; tale soglia viene determinata muovendo lentamente e passivamente l’articolazione del soggetto a cui viene chiesto di segnalare quando il movimento o la direzione desiderata vengono percepiti. Nonostante numerosi test per la misurazione propriocettiva siano stati approvati scientificamente, l’influenza della propriocezione sul controllo motorio e posturale è spesso stata valutata semplicemente manipolando gli altri ingressi sensoriali normali, ossia quelli visivi e quelli vestibolari. Gli input vestibolari tuttavia condizionano il movimento e l’equilibrio in misura minore e l’eliminazione dei feedback visivi è di solito sufficiente ad isolare la propriocezione. Per questo molte prove sperimentali sono eseguite in condizione di completa oscurità per il soggetto. Non esiste un unico test capace di quantificare la propriocezione nel suo complesso ma ogni tecnica valuta solo un aspetto di essa senza descrivere l’abilità funzionale generale. I risultati ottenuti utilizzando una tipologia di test oppure l’altra quindi devono essere interpretati e analizzati con cura. Un’alterazione nel sistema propriocettivo può avvenire a più livelli: a livello del sistema nervoso, conseguentemente a danni cerebrali o alla colonna vertebrale, o a livello dei recettori propriocettivi, ad esempio in conseguenza alla rottura di tendini o legamenti. In base alla zona celebrale danneggiata, può esistere o meno un deficit propriocettivo. In pazienti colpiti da ictus, un problema propriocettivo è stato riscontrato solamente in un terzo dei soggetti, e le caratteristiche cinematiche non differiscono in maniera significativa tra pazienti con propriocezione normale e compromessa, anche se il senso di posizione della caviglia sembra influire sulla velocità di cammino e sulla lunghezza del passo. A seguito della lesione ischemica, il cervello riesce a sviluppare strategie di compensazione nel cammino attivando vie somatosensoriali diverse dalla propriocezione. Il morbo di Parkinson invece è una malattia degenerativa del sistema nervoso che colpisce comunemente i gangli della base. Tutti soggetti colpiti dalla malattia non sono in grado di elaborare correttamente le informazioni provenienti dai recettori articolari e quindi di mantenere l’equilibrio e a svolgere i compiti motori richiesti quando la propriocezione viene isolata. I danni subiti dai gangli della base impediscono la corretta integrazione senso-motoria per cui le molteplici informazioni sensoriali non sono tradotte in un moto adeguato. L'informazione visiva tuttavia può bypassare i gangli della base attraverso un percorso neurale separato e i soggetti colpiti da questa malattia sono quindi costretti a sfruttare le informazioni visive per compensare i deficit propriocettivi e compiere le normali attività fisiche. Anche nel caso di un trauma o una malattia che colpisce i propriocettori non sempre il deficit propriocettivo è associabile direttamente con disfunzioni motorie. In soggetti con osteoartrite le limitazioni nella capacità funzionale sono influenzate dalla forza muscolare la cui modulazione è dipendente dagli input propriocettivi. Inoltre la propriocezione può essere correlata alla posizione del ginocchio e ai movimenti delle gambe prima del contatto iniziale, che identificano le caratteristiche cinematiche e la velocità di carico sperimentata. A seguito invece della lesione del legamento crociato anteriore, il mantenimento della postura dinamica risulta più complessa: il corpo necessita, infatti, delle informazioni provenienti dai recettori del ginocchio che rilevano il movimento articolare per mantenere l’equilibrio. Sono stati inoltre analizzati gli effetti della vista e della vibrazione sul movimento e la postura. Soggetti che hanno subito un’alterazione propriocettiva sfruttano le informazioni visive per compensare tali deficit. Allo stesso tempo, i propriocettori possono essere stimolati artificialmente tramite la vibrazione del tendine che dovrebbe ottimizzare le informazioni propriocettive fornite al sistema nervoso centrale e così aumentare l’integrazione tra gli input visivi e quelli propriocettivi. Non è stata tuttavia ancora provata l’effettiva utilità della vibrazione in soggetti con propriocezione alterata ma anzi si è riscontrato un calo in termini delle prestazioni con l’aggiunta della vibrazione in pazienti con malattia di Parkinson. Infine la propriocezione sembra essere una capacità modificabile e una stimolazione adeguata, che aumenta sia il numero di propriocettori coinvolti che la quantità totale di informazioni sensoriali, potrebbe facilitare il processo riabilitativo. Molti studi hanno quindi valutato gli effetti di trattamenti e attrezzature che stimolano o cercano di sostituire la propriocezione, come l’impiego di esercizi terapici, di supporti ortopedici plantari o di accelerometri.
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