Effetti dell'esercizio sulle autocorrelazioni a lungo raggio nella malattia di Parkinson

SFONDO

Una delle caratteristiche più comuni del movimento umano è la sua variabilità attraverso la ripetizione multipla dello stesso compito ritmico (1). Nell'uomo, molti segnali periodici, come l'andatura, il battito cardiaco, le attività respiratorie e neuronali sono caratterizzati dalla loro complessità temporale, fluttuando in modo complesso nel tempo. Sebbene le fluttuazioni tra i cicli possano sembrare variare in modo casuale, senza apparenti correlazioni tra i cicli, i sistemi sani possiedono la memoria dei valori precedenti della serie che mostrano una struttura temporale complessa.

Per valutare la variabilità nelle serie temporali fisiologiche, è possibile utilizzare diversi metodi matematici. Da un lato, metodi matematici classici, solitamente applicati su serie temporali più brevi (decine di punti dati), quantificano l'ampiezza della fluttuazione in un insieme di valori indipendentemente dal loro ordine nella distribuzione, calcolando la deviazione standard (SD) e il coefficiente di variazione (CV). D'altra parte, metodi matematici più complessi, applicati su serie temporali più lunghe (≥512 cicli), possono essere utilizzati per valutare le dinamiche di fluttuazione nel tempo (3). Questi ultimi metodi hanno dimostrato che la variabilità di numerosi segnali fisiologici (ritmo cardiaco e respiratorio o attività locomotorie, ad esempio) mostra autocorrelazioni a lungo raggio, per cui l'interdipendenza statistica tra i cicli si estende su un numero molto elevato di cicli (14).

Questa organizzazione temporale della variabilità è quindi una proprietà intrinseca all'interno di numerosi sistemi biologici. Inoltre, potrebbe fornire informazioni sull'organizzazione neurofisiologica e sulla regolazione di questi sistemi (32). Studi recenti hanno affermato che queste fluttuazioni, comprese in un intervallo ottimale, rappresenterebbero la capacità fisiologica sottostante di effettuare adattamenti flessibili alle sollecitazioni quotidiane poste sul corpo umano (32). Pertanto, la presenza di tali dinamiche temporali è ritenuta un indicatore critico di salute e il loro cedimento un indice di condizione patologica (18, 25, 32). Nella frequenza cardiaca umana, ad esempio, le deviazioni da un valore ottimale di variabilità nella direzione della casualità (fibrillazione atriale, ad esempio) o dell'eccessiva regolarità (insufficienza cardiaca congestizia, ad esempio) indicano la perdita delle capacità adattative del sistema (9, 32) .

Inoltre, alcune malattie del sistema nervoso centrale influenzano la variabilità, in particolare, dell'andatura. Infatti, i disturbi neurodegenerativi come le malattie di Parkinson e Huntington sono caratterizzati, tra gli altri, da una modificazione della variabilità del cammino (osservata da una rottura delle autocorrelazioni a lungo raggio) e da un alto rischio di caduta. Sebbene l'origine dell'autocorrelazione a lungo raggio rimanga sconosciuta, la loro rottura in tali malattie suggerisce un meccanismo di controllo centrale (8, 11, 13, 16, 17, 36).

PROGETTO DI RICERCA

Colpisce circa l'1% della popolazione di età superiore ai 60 anni, il morbo di Parkinson (MdP) è una delle malattie neurodegenerative più comuni. Il morbo di Parkinson è di natura progressiva e quindi i pazienti affrontano maggiori difficoltà con le attività della vita quotidiana e vari aspetti della mobilità come l'andatura, i trasferimenti, l'equilibrio e la postura. In definitiva, ciò porta a una diminuzione dell'indipendenza, dell'inattività e dell'isolamento sociale, con conseguente riduzione della qualità della vita. Di conseguenza, il miglioramento della locomozione è uno degli obiettivi più importanti della gestione del PD.

La gestione del morbo di Parkinson è tradizionalmente incentrata sulla terapia farmacologica, con la levodopa considerata il trattamento "gold standard". Tuttavia, anche con una gestione medica ottimale, i pazienti parkinsoniani sperimentano un deterioramento della funzione corporea, delle attività quotidiane e della partecipazione. Per questo motivo è aumentato il sostegno all'inclusione di terapie riabilitative come coadiuvanti del trattamento farmacologico e neurochirurgico. Infatti, un'attività fisica regolare rallenta la progressione e diminuisce il rischio di caduta. Inoltre, l'esercizio ha dimostrato la sua efficacia sia per la conservazione delle capacità funzionali che per la prevenzione delle complicanze (cardiovascolari, osteoporosi,…).

Fino ad ora, pochi studi hanno incluso l'analisi della variabilità nella valutazione funzionale dei pazienti che presentano una malattia neurologica, come il PD. Tuttavia, i disturbi della deambulazione e le cadute rappresentano non solo un costo importante per la società, ma anche un considerevole rischio individuale di morbi/mortalità. Un adeguato programma riabilitativo dovrebbe consentire di ridurre immediatamente i rischi ei costi derivanti da questi disturbi. Il ricercatore ipotizza che l'analisi della variabilità della deambulazione possa essere utile come strumento clinico nella valutazione del rischio di caduta e come strumento di valutazione dell'efficacia terapeutica (farmaci e/o esercizio fisico) nel PD. Pertanto, gli obiettivi di questo studio sono (1) valutare l'influenza dell'esercizio fisico sulla variabilità della deambulazione umana e (2) studiare le sue potenziali correlazioni con le capacità di deambulazione e le menomazioni neurologiche dei pazienti parkinsoniani.

Pazienti

I ricercatori recluteranno 50 pazienti con malattia di Parkinson idiopatica dal dipartimento di Neurologia delle Cliniques universitaires Saint-Luc (Bruxelles, Belgio) Lo studio è approvato dal comitato etico. Tutti i pazienti forniranno il consenso scritto informato allo studio. I criteri di ammissibilità sono: diagnosi di Parkinson idiopatico (secondo i criteri Brain Bank della United Kingdom Parkinson's Disease Society), gravità della malattia (secondo gli stadi da I a IV modificati di Hoehn & Yahr), assenza di demenza (punteggio Minimal Mini Mental State Examination di 24 o superiore), uso stabile di droghe nelle ultime 4 settimane e vista e udito adeguati, ottenuti utilizzando lenti correttive e/o apparecchi acustici, se necessario. I pazienti saranno esclusi se presentano gravi comorbilità, altri problemi neurologici, problemi medici acuti (ad es. infarto del miocardio, diabete) e problemi articolari che interessano la mobilità e periodi "Off" imprevedibili (punteggio >2, MDS-UPDRS item 4.5).

Procedura

Il presente studio è uno studio clinico controllato, randomizzato, in singolo cieco con un disegno crossover. Il gruppo di controllo non cambierà la sua attività fisica abituale, mentre il gruppo di intervento beneficerà del programma di esercizio fisico. Quest'ultimo includerà 30 sessioni di allenamento di gruppo in circuito di 60 minuti (due volte a settimana) distribuite su 15 settimane. Quindi, i due gruppi saranno incrociati. Secondo le recenti linee guida, il programma prevederà un lavoro specifico su equilibrio, postura, andatura, fitness, dual task e stretching. Tutte le sessioni saranno eseguite ad un'intensità adeguata (es. 60-80% della frequenza cardiaca massima prevista). Verranno registrati almeno 512 cicli (ad un'elevata frequenza di campionamento (512 Hz)) su un tapis roulant a una velocità confortevole autoselezionata utilizzando un accelerometro unidimensionale registrato sul malleolo laterale destro.

Valutazione funzionale basata sui 3 domini della classificazione internazionale del funzionamento, della disabilità e della salute (ICF)

I pazienti saranno valutati prima dell'intervento (T0) e a 15 (T1), 30 (T2), 45 (T3) e 60 settimane (T4) tra i 3 domini ICF:

Le menomazioni saranno valutate mediante MDS-UPDRS, un'analisi strumentale dell'andatura (cinematica, cinetica, elettromiografica ed energetica) (18), la distanza percorsa in 6 minuti, il test del cammino in 10 metri, la scala ABC e il BESTest (incluso il test di portata funzionale , il test Push & Release e Get Up & Go).

Le attività, la partecipazione e la qualità della vita saranno valutate tramite il questionario di impatto sulla partecipazione e l'autonomia (IPAQ) e un diario autunnale.

Analisi della variabilità del cammino

La variabilità del tempo di rivoluzione sarà apprezzata con metodi matematici classici e complessi. Metodi matematici classici (deviazione standard, coefficiente di variazione) consentono di valutare l'entità della fluttuazione, mentre metodi matematici complessi (autocorrelazioni a lungo raggio) valutano la dinamica delle fluttuazioni nel tempo (3).

La presenza di autocorrelazioni a lungo raggio sarà valutata utilizzando l'approccio integrato proposto da Rangarajan e Ding e validato da Crevecoeur et al. nel contesto delle serie temporali fisiologiche. Questi metodi sono descritti in maggiore dettaglio altrove. In breve, l'esponente di Hurst (H) sarà calcolato utilizzando l'analisi dell'intervallo riscalato e l'esponente α sarà valutato utilizzando la densità spettrale di potenza delle serie temporali. Per ciascuna serie temporale, entrambi i metodi saranno applicati a sequenze di 512 andature consecutive.

In teoria, gli esponenti H e α sono correlati asintoticamente dalla relazione H. Quindi, l'approccio integrato consiste nel calcolare separatamente H e α, e verificare che questi due parametri siano coerenti attraverso l'equazione d=H-(1+α)/ 2=0. Un valore di d ≤ 0.10 è considerato accettabile in quanto i parametri asintotici sono valutati su serie temporali finite.

In sintesi, le seguenti tre condizioni devono essere soddisfatte per concludere per la presenza di autocorrelazioni a lungo raggio:

H > 0,5; α è significativamente diverso da 0 e inferiore a 1; e d ≤ 0,10

Quando compaiono incoerenze tra H e α, gli investigatori useranno il test dei dati surrogati mescolati casualmente per rifiutare l'ipotesi nulla che la serie in esame non abbia una struttura temporale (es. processo casuale non correlato).

PROSPETTIVE

Studiando l'influenza dell'esercizio fisico sulla variabilità della deambulazione umana e le sue potenziali correlazioni con le capacità di deambulazione e le menomazioni neurologiche dei pazienti parkinsoniani, i ricercatori sperano di dimostrare che l'analisi della variabilità della deambulazione potrebbe essere utilizzata come strumento clinico nella valutazione del rischio di caduta e come strumento di valutazione dell'efficacia terapeutica (farmaci e/o esercizio fisico) nel PD.