Indagare su come il sonno dopo l'allenamento può influenzare l'apprendimento di un'abilità motoria in individui con lesioni cerebrali

La memoria procedurale è di vitale importanza per l'efficacia della riabilitazione dopo una lesione cerebrale traumatica (TBI). Nello specifico, durante la riabilitazione, le persone con trauma cranico devono riapprendere molte abilità motorie associate alle attività della vita quotidiana per migliorare i risultati funzionali. La ricerca emergente sulla neuroplasticità dopo il danno cerebrale sta iniziando ad aumentare la nostra comprensione dei principi dell'apprendimento motorio e di come interagiscono con l'allenamento che si svolge nella neuroriabilitazione.

C'è un forte corpus di prove che dimostrano l'importanza del sonno nell'apprendimento procedurale tra individui sani. All'interno di questo corpo di ricerca sul sonno e sull'apprendimento procedurale, ci sono prove sostanziali che dimostrano la neuroplasticità dipendente dal sonno. I partecipanti formati su un compito di apprendimento motorio mostrano miglioramenti durante il periodo di formazione, come previsto. Tuttavia, quando il test viene ripetuto dopo un periodo di sonno, le prestazioni sono significativamente migliori rispetto a quando il test viene ripetuto dopo un periodo di veglia equivalente. L'effettivo potenziamento di un'abilità motoria appresa in assenza di ulteriori prove pratiche suggerisce che si può ridurre il tempo necessario per l'apprendimento di un'abilità motoria incorporando un pisolino diurno dopo un periodo di allenamento. Le implicazioni di questi risultati possono essere rivoluzionarie se applicate alla riabilitazione da lesioni cerebrali in cui l'apprendimento motorio può essere uno degli obiettivi principali delle terapie fisiche e occupazionali. Ci sono prove di un impatto positivo del sonno sulla memoria procedurale e sul progresso della riabilitazione tra gli individui più anziani dopo l'ictus, e i ricercatori hanno dati pilota che mostrano un sostanziale effetto positivo di un pisolino post-allenamento sull'apprendimento motorio in un campione di lesioni cerebrali acquisite. Tuttavia, i meccanismi neurali coinvolti in questo processo dopo una lesione cerebrale traumatica sono meno conosciuti.

Tra gli individui sani, ci sono numerosi studi che esaminano i biomarcatori neurali in grado di quantificare l'effetto del sonno sull'apprendimento motorio. Gli studi hanno riportato che i cambiamenti nella fisiologia del sonno e nell'attivazione neurale dopo l'allenamento sono correlati al grado di miglioramento nei test post-intervento. Gli studi hanno dimostrato che, dopo un pisolino di 60-90 minuti, la velocità delle prestazioni è migliorata e il grado di miglioramento è stato associato alla durata del sonno NREM (non-rapid eye movement) della fase 2. Questa relazione con la fase 2 del sonno NREM è stata dimostrata anche dopo un pisolino di 20 minuti. Inoltre, i cambiamenti nell'attivazione neurale nello striato sono risultati più pronunciati quando gli individui dormivano dopo l'allenamento rispetto a quando rimanevano svegli. In un altro studio in cui si è verificata una notte di sonno tra l'allenamento e la ripetizione del test, i cambiamenti nell'attività striatale sono stati correlati con l'aumento delle prestazioni nel compito di apprendimento motorio. Questo studio ha anche mostrato prove di cambiamenti EEG durante il sonno dopo il periodo di allenamento nella quantità di attività del fuso del sonno, una forma d'onda associata allo stadio 2 del sonno NREM.

Mentre i nostri risultati preliminari mostrano prove di apprendimento motorio off-line dopo un pisolino tra gli individui con lesioni cerebrali acquisite, manca la ricerca sui meccanismi di azione che guidano questa risposta tra gli individui con trauma cranico. Una migliore comprensione della neurofisiologia e della sua influenza sull'entità dell'effetto è un passo cruciale nel determinare quali individui potrebbero beneficiare di questo intervento comportamentale.

Obiettivo specifico 1-Intervento comportamentale: in un campione di individui con trauma cranico che vivono nella comunità, dimostrare un miglioramento maggiore in un compito di apprendimento della sequenza motoria dopo un pisolino diurno rispetto a un tempo equivalente trascorso sveglio e riposando. Questo obiettivo esplorerà anche le differenze individuali in termini di dati demografici e caratteristiche degli infortuni che contribuiscono all'entità dell'effetto.

Ipotesi 1. Gli individui esposti a un pisolino dopo un periodo di allenamento sul compito di apprendimento della sequenza motoria dimostreranno un miglioramento maggiore nella velocità e nella precisione dalla fine dell'allenamento al test post-pisolino.

Domanda di ricerca 1. In che modo l'entità dell'effetto è correlata ai fattori demografici e alle caratteristiche degli infortuni? Obiettivo specifico 2-Neuroimaging funzionale: esaminare i correlati neurali dell'apprendimento motorio off-line tra individui con trauma cranico a cui è stato concesso un pisolino dopo l'allenamento sull'attività di apprendimento della sequenza motoria utilizzando la risonanza magnetica funzionale rispetto a un gruppo di controllo che ha ricevuto un periodo di tempo equivalente sveglio.

Ipotesi 2. Gli individui nel gruppo del pisolino mostreranno cambiamenti più pronunciati nell'attivazione all'interno dello striato e della corteccia motoria rispetto a quelli che sono rimasti svegli e riposati.

Obiettivo specifico 3-Fisiologia del sonno: esaminare gli aspetti della fase 2 del sonno associati ai miglioramenti delle prestazioni (durata della fase 2 e grado di attività del fuso) che si verificano durante il periodo di pisolino dopo l'allenamento.

Ipotesi 3a. Tra i partecipanti al gruppo del pisolino, ci sarà una significativa correlazione positiva tra il grado di miglioramento e la durata della fase 2 del sonno.

Ipotesi 3b. Tra i partecipanti al gruppo del pisolino, ci sarà una significativa correlazione positiva tra il grado di miglioramento e la densità dei fusi del sonno.