Il "freezing of gait" (FOG) è un disturbo parossistico della marcia che causa un blocco improvviso del passo responsabile di cadute in pazienti con malattia di Parkinson (MP). La fisiopatologia del FOG e la sua relazione con la terapia dopaminergica sono ad oggi poco chiare (Suppa et al. 2017; Bharti et al. 2019). Una possibile alterazione dei central pattern generators (CPG) locomotori e dei centri nervosi deputati al loro controllo potrebbe rivestire un ruolo importante nella fisiopatologia del FOG. Nuove tecnologie basate su sensori indossabili e metodi computazionali avanzati consentono lo studio della marcia tramite l'analisi delle sinergie muscolari. Le sinergie muscolari sono utilizzate dal sistema nervoso centrale per coordinare gruppi di muscoli come una singola unità a partire da specifici generatori centrali, come i CPG. In una recente review sulle sinergie muscolari nella MP (Mileti et al. 2020) abbiamo evidenziato che nessun autore ad oggi ha esaminato sperimentalmente le sinergie muscolari in pazienti con MP e FOG (FOG+). Questa ricerca pertanto ha l'obiettivo di valutare: 1) le sinergie muscolari durante la marcia in 15 FOG+, 15 pazienti con MP senza FOG (FOG-) e 15 soggetti sani (HS); 2) l'effetto della terapia dopaminergica su tali misure. I partecipanti allo studio eseguiranno un task locomotorio standardizzato. Le sinergie muscolari verranno registrate dai muscoli degli arti inferiori tramite sensori indossabili ed estratte dai segnali elettromiografici tramite metodi di fattorizzazione. I pazienti effettueranno il task sia sotto l'effetto (stato ON) che in assenza dell'effetto (stato OFF) della terapia dopaminergica. Tale studio innovativo consentirà di chiarire la fisiopatologia del FOG e l'effetto della terapia dopaminergica su tale disturbo nella MP. L'identificazione di specifiche anomalie del pattern locomotorio mediante l'analisi delle sinergie muscolari consentirà inoltre di migliorare la gestione terapeutica del FOG nella MP.
Questo studiò contribuirà a chiarire i meccanismi fisiopatologici del FOG nella MP attraverso un approccio alternativo alle metodiche sino ad oggi utilizzate per indagare il fenomeno. Nonostante l'analisi delle sinergie muscolari sia stata già ampiamente utilizzata per studiare il controllo motorio in HS e pazienti affetti da varie patologie neurologiche (Cappellini et al. 2006; Janshen et al. 2020; Martino et al. 2019; Van Criekinge et al. 2019), una nostra review ha evidenziato come tale approccio sia stato scarsamente applicato a pazienti affetti da MP. In particolare, nessun autore ha mai valutato le sinergie muscolari durante la marcia nei FOG+, pertanto la conoscenza di possibili alterazioni di queste misure è ancora del tutto assente. In rapporto alle più aggiornate ipotesi fisiopatologiche del FOG che suggeriscono il coinvolgimento dei CPG locomotori o della loro modulazione da parte di centri nervosi di livello superiore (Weiss et al. 2020), il substrato teorico delle sinergie muscolari appare promettente per lo studio del fenomeno. Infatti, le sinergie muscolari ricostruibili a partire dalle registrazioni elettromiografiche dell'attività muscolare riflettono l'organizzazione funzionale dei controllori centrali di pattern di movimento, inclusa la marcia, come ampiamente dimostrato da prove sperimentali dirette su animali vivi e sezionati (Bizzi et al. 1991b; Lemay and Grill, 2004; Roh et al. 2011; Saltiel et al. 2001; Tresch et al. 1999b; Tresch and Bizzi, 1999) e dall'osservazione di pazienti con lesioni del sistema nervoso centrale (Bizzi and Cheung, 2013; Cheng et al. 2019; Zariffa et al. 2012). Chiarire i meccanismi fisiopatologici del FOG attraverso la verifica del sovvertimento funzionale dei CPG locomotori rappresenta la premessa per una migliore conoscenza del disturbo e lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche. Per esempio, l'identificazione di specifiche alterazioni del pattern locomotorio nei FOG+ potrebbe supportare la realizzazione di nuovi interventi riabilitativi volti alla riacquisizione del corretto schema motorio tramite il potenziamento delle sinergie deficitarie.
Ulteriore elemento di innovatività di questa ricerca risiede nella valutazione degli effetti che la terapia dopaminergica esercita sulla marcia e sul FOG nella MP. Abbiamo precedentemente dimostrato come la relazione tra la terapia dopaminergica e il FOG è ad oggi incerta ed ambivalente, dal momento che esistono FOG responsivi, non responsivi o persino peggiorati dall'assunzione di L-Dopa (Suppa et al. 2017). Il motivo alla base di questo problema non è noto, sebbene alcuni autori ipotizzino che il coinvolgimento di strutture extra-nigrali non dopaminergiche sia responsabile della refrattarietà del FOG alla terapia dopaminergica (Nonnekes et al. 2015). Diversi studi hanno precedentemente indagato questo aspetto tramite analisi cinematiche della marcia nei FOG+ rispetto ai FOG- (Silva de Lima et al. 2017; Suppa et al. 2017). Al contrario, un solo studio ha valutato gli effetti della terapia dopaminergica sulla marcia nella MP tramite l'analisi delle sinergie muscolari (Roemmich et al. 2014). Tale studio, tuttavia, non ha preso in considerazione pazienti con FOG. L'analisi delle sinergie muscolari nei FOG+ in stato OFF e stato ON potrebbe chiarire l'effetto della terapia dopaminergica sulle singole componenti del pattern locomotorio e sul FOG nella MP. Tale analisi potrebbe inoltre distinguere specifiche variabili del pattern locomotorio potenzialmente responsive in maniera diversa alla terapia dopaminergica, potendo quindi guidare approcci alternativi di intervento.
Infine, la ricerca farà uso di innovativi dispositivi indossabili wireless per la registrazione elettromiografica dell'attività muscolare durante la marcia. Questi ultimi rappresentano un elemento di novità di questa ricerca rispetto all'utilizzo delle classiche metodiche di laboratorio. Negli ultimi anni, la miniaturizzazione e l'accessibilità di dispositivi indossabili ha consentito la misurazione non invasiva dei sintomi motori della MP con un'accuratezza paragonabile alle metodiche tradizionali (Zampogna et al. 2020). In precedenti studi abbiamo già utilizzato proficuamente dispositivi indossabili nella valutazione della marcia nei FOG+ (Suppa et al. 2017, Mazzetta et al. 2019). L'applicazione di questa strumentazione in ambito laboratoristico è la premessa per la migrazione di queste tecnologie in ambito domestico per ottenere un monitoraggio oggettivo, continuo e a lungo termine dei disturbi del paziente. La valutazione delle sinergie muscolari durante la marcia nei FOG+ offre la prospettiva di integrare tale analisi in sistemi closed-loop per interventi di biofeedback sensoriale da attivare contestualmente al riconoscimento di pattern locomotori anomali nei FOG+. Questa strategia aiuterebbe a migliorare la marcia nei FOG+, in accordo con l'osservazione clinica che il FOG beneficia di stimoli sensoriali ritmici di varia natura (Ginis et al. 2018).