Compromissione della comunicazione neuromuscolare nella malattia del motoneurone: un biomarcatore per una diagnosi precoce e personalizzata (MotorMarker)

La sclerosi laterale amiotrofica (SLA) o malattia del motoneurone (MND) è una malattia neurodegenerativa terminale, che porta alla progressiva perdita della funzione motoria. Il trattamento della SLA rimane una sfida irrisolta e, nonostante l'intensa attività di ricerca, la diagnosi e la terapia non sono ancora adeguatamente personalizzate. Le nuove terapie e la qualità dell'assistenza dopo la diagnosi possono essere migliorate dalla diagnosi precoce a livello del singolo paziente, consentendo cure su misura e trattamenti personalizzati.

Per personalizzare la diagnosi, sono necessari biomarcatori quantitativi affidabili, per la diagnosi precoce dell'insorgenza della malattia e per distinguere i diversi sottotipi della malattia. In particolare, sono stati studiati diversi biomarcatori per l'uso nella SLA, tra cui la stima del numero di unità motorie (MUNE), l'indice del numero di unità motorie (MUNIX), l'eccitabilità corticale nella stimolazione magnetica transcranica (TMS), la coerenza intermuscolare EMG, la risonanza magnetica (MR) e altre tecniche di imaging e firme EEG. Tuttavia, l'utilità diagnostica di queste tecniche, in particolare le registrazioni poco invasive e non invasive dell'attività muscolare elettrica - elettromiografia di superficie bipolare o ad alta densità (sEMG) e dell'attività cerebrale elettrica - elettroencefalografia di superficie (sEEG) -, è limitata: i biomarcatori sono non fortemente legato ai meccanismi neurofisiologici coinvolti nella SLA.

Il sistema motorio umano comprende 2 sottosistemi: il sistema motorio α innerva direttamente i motoneuroni e gli interneuroni spinali e il sistema γ che modula i sensori dei circuiti riflessi di feedback dei muscoli per contribuire indirettamente alle attivazioni muscolari. Questi 2 sistemi formano una rete di comunicazione e controllo neuromuscolare, attraverso la quale i segnali neurali vengono comunicati da e verso i muscoli per un movimento coordinato. Nella SLA, c'è un'interruzione della funzione dei motoneuroni superiori e inferiori. Nei motoneuroni inferiori, la degenerazione del sistema α-motore inizia prima del sistema γ, modificando così il contributo relativo del sistema α e γ che distorce i modelli di comunicazione neuromuscolare nei movimenti. È quindi interessante distinguere e dissociare le firme elettrofisiologiche che riflettono i modelli di comunicazione della rete sensomotoria relativi a ciascun sottosistema in funzione e disfunzione, che a loro volta possono agire come biomarcatori. In specifici sottogruppi di SLA, ad es. Sclerosi Laterale Primaria (PLS) e Atrofia Muscolare Progressiva (PMA) - c'è rispettivamente una degenerazione selettiva dei motoneuroni superiori o inferiori. Pertanto, sono prevedibili cambiamenti più specifici nei modelli di comunicazione di rete.

Per analizzare le caratteristiche cibernetiche (comunicazione, controllo e trasferimento di informazioni), i segnali elettrofisiologici devono essere analizzati da diversi punti del sistema neuromuscolare come una rete interconnessa. Ciò può essere ottenuto mediante registrazione congiunta e analisi avanzata della co-variabilità dei pattern nell'EMG/EEG, ad es. coerenza cortico-muscolare (direzionale) e influenze della rete direzionale, durante compiti motori funzionali. Si ipotizza che le misure di comunicazione neuromuscolare basate su EEG ed EMG (indicatori di cambiamento fisiopatologico, misurati come rete) riflettano meglio l'insorgenza e i sottotipi di SLA rispetto alle misure basate su EEG o EMG in isolamento (indicatori di cambiamento strutturale, misurati ai nodi) .

Una corretta discriminazione delle firme elettrofisiologiche può essere utilizzata per diagnosticare la SLA che può essere utile anche in termini di migliore cura del paziente e sviluppo di una nuova riabilitazione neuromotoria.