L'effetto dell'immersione nella realtà virtuale sulla funzionalità degli arti superiori nei soggetti con malattia di Parkinson: studio clinico randomizzato

La malattia di Parkinson (PD) è caratterizzata come un disturbo neurologico complesso, con sintomi motori classici che sono principalmente associati allo sviluppo di corpi di Lewy all'interno delle cellule nervose e alla perdita di neuroni dopaminergici nella substantia nigra. Tra i sintomi motori più caratteristici della malattia si annoverano tremore, rigidità, bradicinesia, instabilità posturale e difficoltà di deambulazione. Di conseguenza, tali comorbidità motorie hanno un impatto diretto sulla vita del paziente, influenzando la qualità della vita, aumentando il rischio di cadute e diminuendo l'indipendenza in generale. Il morbo di Parkinson è attualmente la seconda malattia neurodegenerativa più diffusa (dopo il morbo di Alzheimer), con un tasso di 14 colpiti ogni 100.000 abitanti; se si considera la popolazione con più di 65 anni, i valori salgono a 160 colpiti ogni 100.000 abitanti. Ogni anno negli Stati Uniti vengono diagnosticati circa 60.000 nuovi casi di PD, che si aggiungono agli oltre un milione di casi già diagnosticati. In Brasile, si stima che 200.000 persone abbiano PD nella popolazione generale, con un'alta prevalenza nelle persone di età compresa tra 60 e 79 anni. Ogni anno nel paese si verificano circa 36.000 nuovi casi. Il tasso di incidenza Uomini-Donne varia tra 1,3 e 2,0 nella maggior parte dei dati registrati. Nel 2012 Noyce et al. ha analizzato 30 fattori ambientali che potrebbero essere correlati allo sviluppo del PD, tra cui quelli altamente significativi: esposizione a pesticidi, precedenti lesioni alla regione del cranio, vivere in un'area rurale, uso di beta-bloccanti. , lavoratori nelle zone rurali e consumo di acqua dai pozzi. Tra i fattori protettivi riscontrati vi sono: il fumo, l'uso di farmaci antinfiammatori non steroidei, il consumo di caffeina, l'uso di calcio-antagonisti e il consumo di alcol. Tra i fattori genetici meglio descritti in letteratura vi sono i geni SNCA, che codificano per la proteina alfa-sinucleina; mutazioni in LRRK2; mutazioni nel gene GBA, che codifica per l'enzima beta-glucocerebrosidasi, che è il principale fattore di rischio genetico trovato fino ad allora per lo sviluppo del morbo di Parkinson.

I corpi di Lewy furono descritti per la prima volta nel 1912 da Friedrich Henrich Lewy, diventando un importante marker patologico del morbo di Parkinson. Si trovano all'interno dei neuroni e sono costituiti da neurofilamenti con aggregati di alfa-sinucleina e ubiquitina. Nel 2007, attraverso lo studio di Wakabayashi, dimostrò che i corpi di Lewy non erano direttamente correlati alle cause del morbo di Parkinson, ma ai suoi sintomi.

In generale, la fisiopatologia del PD è caratterizzata da una progressiva perdita neuronale della parte compatta della substantia nigra del mesencefalo, che richiede una perdita superiore al 60% per la comparsa dei principali sintomi della malattia. Tuttavia, oltre al deficit nella via dopaminergica, anche altri neurotrasmettitori possono essere coinvolti nella fisiopatologia del morbo di Parkinson. Nel sistema noradrenergico, il locus coeruleus, presenta la perdita dal 50 all'80% dei neuroni pigmentati, oltre alla riduzione dei neuroni nel nucleo vago dorsale e nei nuclei ipotalamici sopraottico e paraventricolare, accompagnata da una diminuzione della funzione di le proiezioni noradrenergiche; Nel sistema serotoninergico si osserva una riduzione del 57,8% dei neuroni nel nucleo del rafe dorsale; E nel sistema colinergico è stata osservata una riduzione dal 50 al 60% dei neuroni colinergici nel nucleo del rafe dorsale.

Nel 2003, uno studio sviluppato da Braak et al. ha dimostrato che il PD inizia nel plesso autonomo gastrico di Meissner e nelle terminazioni neurali olfattive, propagandosi al tronco encefalico (mesencefalo), precisamente nei nuclei del vago dorsale, nel nucleo glossofaringeo, nell'olfatto e nell'area intermedia. Da lì, l'evoluzione è divisa in altre 5 fasi, vale a dire: 1 - nuclei del rafe, nucleo gigantocellulare e locus coeruleus; 2 - parte compatta della substantia nigra; 3 - aree del cervello anteriore della mesocorteccia temporale; 4 - aree di associazione della neocorteccia frontale; 5 - aree associative della neocorteccia, aree premotorie e motorie.

I principali sintomi motori del morbo di Parkinson sono la bradicinesia, l'ipocinesia, l'acinesia, il tremore e la rigidità, così come i deficit dell'equilibrio e dell'andatura. Inoltre, sono spesso presenti disturbi cognitivi, deficit di memoria, problemi legati alla disfunzione visuospaziale, difficoltà nell'eseguire movimenti sequenziali e ripetitivi, congelamento e risposte psicologiche lente. Si possono anche osservare diminuzione della scrittura e problemi nella voce e nella deglutizione degli individui. Tra i principali sintomi clinici della MP c'è il tremore, che in circa il 50% dei casi inizia nelle estremità distali. Nelle situazioni di riposo si nota la diminuzione o la scomparsa di questo sintomo, che ritorna se l'individuo mantiene un'azione o una postura più prolungata. La bradicinesia (lentezza del movimento) è dovuta a uno squilibrio tra i sistemi inibitorio ed eccitatorio, derivante dall'assenza di dopamina nello striato, che colpisce principalmente i movimenti automatici, generando una generale povertà di movimento e frequente denuncia di debolezza. I pazienti con PD hanno un'alta probabilità di acquisire una postura con il baricentro in avanti, generando una postura piegata o flessa. C'è anche una diminuzione dei riflessi posturali, come l'estensione protettiva, l'equilibrio e le reazioni di raddrizzamento. L'andatura si presenta come un'andatura lenta e strascicata con una lunghezza del passo ridotta.

Il trattamento farmacologico consiste in farmaci che aumentano le concentrazioni intracerebrali di dopamina o ne stimolano i recettori. Nella prima linea di trattamento c'è la Levodopa, che corrisponde a un precursore immediato della dopamina, che, a differenza di essa, può attraversare la barriera emato-encefalica. Bromocriptina, Lissuride, Pergolide e Paramixepol sono farmaci agonisti del recettore della dopamina (D-2), essendo dopaminomimetici, usati da soli o in associazione con Levodopa. La Cardidopa viene solitamente associata alla Levodopa per facilitare l'azione del farmaco sul sistema nervoso centrale, diminuendo così i suoi effetti collaterali, come nausea, vomito, perdita di appetito e battito cardiaco accelerato, oltre ad aumentarne l'efficacia terapeutica. Nella seconda linea di trattamento ci sono gli anticolinergici centrali, che esercitano i loro effetti terapeutici bloccando la trasmissione colinergica centrale dell'acetilcolina, ripristinando l'equilibrio con la dopamina. Nella terza linea di trattamento ci sono gli inibitori della catecol-o-metil transferasi (COMT), che agiscono bloccando la conversione della levodopa in 3-O-metildopa, aumentando così l'emivita nel plasma e la frazione della dose che raggiunge il cervello. Anche nella terza linea di trattamento ci sono gli inibitori irreversibili dell'enzima MAO di tipo B, che inibiscono anche la ricaptazione della dopamina dallo spazio sinaptico.

Tuttavia, anche con un adeguato trattamento farmacologico per la gestione del PD, il paziente può ancora presentare significative perdite funzionali, che influenzeranno direttamente le sue attività della vita quotidiana e la sua partecipazione alla società. Il trattamento fisioterapico mira a consentire all'individuo con PD di mantenere il massimo livello di attività e mobilità, essendo una terapia aggiuntiva al trattamento farmacologico isolato. La fisioterapia applicata ai pazienti con PD finisce per concentrarsi principalmente su: aggiustamenti posturali, manovre di trasferimento, miglioramento della funzionalità degli arti superiori, equilibrio, capacità fisica, capacità cognitiva e deambulazione; sempre alla ricerca dell'indipendenza del paziente e al miglioramento della qualità della sua vita. Tra alcune delle terapie adiuvanti già studiate nel PD, possiamo citare: la terapia contenitiva indotta, la danza, le arti marziali, il nordic walking, le terapie acquatiche e la musicoterapia. Le disfunzioni degli arti superiori sono frequentemente presenti nei soggetti con malattia di Parkinson. Tra i primi segni motori possiamo evidenziare microfotografia e tremore a riposo. Il tremore a riposo è definito come un tremore di frequenza da 4 a 6 Hertz in un arto completamente a riposo, che scompare temporaneamente durante il movimento e può aggravarsi in situazioni di stress emotivo. Accompagnata da una lentezza e da movimenti progressivamente più piccoli (ipocinesia) che caratterizzano la bradicinesia, e da una rigidità involontaria durante un movimento passivo di un'articolazione (fenomeno della ruota dentata). Si osserva anche una grande perdita di destrezza manuale, che è indipendente dalla presenza di bradicinesia o tremore. Questo fenomeno è coniato come "aprassia cinetica dell'arto", che è una perdita delle capacità motorie fini non spiegata da deficit motori elementari, come debolezza o atassia.

Con il progredire della malattia, tali disfunzioni finiscono per avere un impatto sulle attività della vita quotidiana come vestirsi, lavarsi i denti, mangiare, abbottonarsi i bottoni, usare il cellulare e, di conseguenza, si percepisce un peggioramento della qualità della vita delle persone con PD. Inoltre, nonostante i noti benefici della terapia dopaminergica per la gestione dei sintomi del morbo di Parkinson, si è dimostrato inefficace nel migliorare i movimenti coordinati delle braccia e delle mani, che influiscono sulla portata funzionale dell'individuo e sui movimenti di presa.

Tra i trattamenti presentati in letteratura per la gestione dei deficit dell'arto superiore nei soggetti con PD ci sono tecniche basate sull'addestramento alla ripetizione in compiti singoli e doppi; terapia dello specchio; terapia indotta dalla contenzione; e allenamento sensomotorio. Così come diverse pubblicazioni negli ultimi anni hanno descritto l'uso della VR per il trattamento dei deficit degli arti superiori nei pazienti con PD, mostrando risultati promettenti nell'area.

Negli ultimi anni, l'interesse per la Realtà Virtuale (VR) è cresciuto in modo esponenziale, ma la tecnologia è stata utilizzata per alcuni decenni. VR era un termine proposto e reso popolare nel 1989 da Jaron Laurier. La realtà virtuale è generata dall'elaborazione della computer grafica, in cui simulazioni di oggetti, spazi ed eventi vengono offerte al campo visivo dell'utente per imitare un'esperienza reale. Oltre all'offerta visiva può essere presente una componente uditiva, tattile o anche olfattiva al fine di garantire un maggiore stimolo multisensoriale insieme alla possibilità di interazione in tempo reale tra di loro. Esiste poi una relazione diretta tra il numero di canali sensoriali generati dal computer che vengono offerti all'utente e il livello di immersione generato, che può variare a seconda del tipo di hardware utilizzato. L'ambiente virtuale può essere consegnato all'utente attraverso display tradizionali in due dimensioni (2D), proiettato attraverso occhiali in tre dimensioni (3D) o in dispositivi chiamati display montati sulla testa (HMD).

Tra gli elementi in cui la realtà virtuale è modellata, "Interattività" rappresenta la capacità dell'utente di partecipare attivamente all'esperienza generata dalla realtà virtuale. È influenzato dalla reattività del sistema, dalla grafica, dai suoni e dai gradi di libertà forniti all'utente nell'ambiente virtuale (AV). "Presenza" è la percezione che l'ambiente e gli oggetti virtuali siano realmente presenti e che l'utente sia inserito tra di essi; In cui non c'è nulla che separi l'io e l'AV. Un'altra caratteristica è la "realtà percepita" in cui l'AV è in una certa misura simile al mondo reale. Infine, l'immersione può essere amplificata anche quando è presente una componente affettiva emotiva e/o cognitiva durante l'esperienza, essendo correlata a fattori intrinseci dell'utente, inclusi parametri fisiologici come la frequenza cardiaca, la conduttanza cutanea e fattori psicologici, come tratti di personalità di l'utente.

Pertanto, il termine Realtà Virtuale può essere più correlato all'esperienza dell'utente che a un dispositivo stesso.

Nel 1997, Mel Slater e Sylvia Wilbur hanno anche proposto cinque caratteristiche in base alle quali strutturano un ambiente virtuale (VE): (a) inclusivo; si riferisce ad un AV che elimina i segnali che indicano l'esistenza di un mondo fisico separato dal mondo virtuale (es. rumore esterno, peso del joystick); (b) Esteso; si riferisce al numero di modalità sensoriali stimolate (ad esempio, tattili, uditive.); (c) Dintorni; si riferisce alla presentazione visiva dell'AV, incluso il campo visivo oculare (CVO) e il grado di esclusione del mondo reale (ad es. display montato sulla testa, schermo del computer). (d) Vivido; si riferisce alla risoluzione e fedeltà dell'immagine generata dal dispositivo (es. informazioni visive); (e) Corrispondente; si riferisce a come il VE viene modificato in risposta alla prospettiva e alle azioni dell'utente. L'uso della realtà virtuale è stato utilizzato in diversi settori, nell'ambito dell'intrattenimento, della formazione professionale, dell'area militare, tra le più diverse applicazioni. Le prime notizie del suo utilizzo in ambito medico risalgono ai primi anni '90, ed attualmente è stato ampiamente utilizzato sia per la didattica in ambito sanitario che per la pratica clinica, trovando risultati promettenti nell'ambito della riabilitazione fisica ed intellettiva.

Il processo di riabilitazione motoria è influenzato da tre fattori principali: (a) intervento precoce; (b) formazione orientata al compito; (c) intensità e ripetizione. I compiti che includono vari processi sensoriali (udito, propriocezione, visione, tatto) sono necessari per promuovere un miglioramento della funzione. Un altro fattore importante per il successo del trattamento si basa sull'impegno del paziente nei compiti a lui orientati e sulla sua motivazione a svolgerli. Tuttavia, l'impegno del paziente nei tradizionali programmi di riabilitazione neurologica sembra essere basso e spesso la dose di intensità utilizzata durante le sessioni sembra essere insufficiente per generare il massimo miglioramento clinico possibile. La mancata aderenza al trattamento può, oltre a generare una scarsa efficacia nel risultato, avere un elevato costo economico.

In questo contesto, la terapia riabilitativa che utilizza la VR si rivela una valida alternativa per la popolazione neurologica, risultando in alcuni casi più efficace della terapia convenzionale oggi largamente utilizzata. La realtà virtuale si distingue per essere un approccio tecnologico consigliato per migliorare l'apprendimento del movimento, attraverso feedback visivi, uditivi o tattili, l'utente è in grado di lavorare contemporaneamente sui processi motori e cognitivi, attraverso un ambiente stimolante e motivante. . Tra i vantaggi della realtà virtuale vi è la possibilità di modificare la VE per scenari di situazioni reali del paziente e di personalizzare le esigenze di trattamento. Inoltre, un osservatore esterno può attivare l'attività e registrare l'intero svolgimento del compito proposto all'utente, analizzandone così lo stato di avanzamento. Anche nell'ultimo decennio, la VR è stata utilizzata con successo nell'ambito della teleriabilitazione, una modalità che è stata costantemente richiesta negli ultimi anni.

I sistemi di design progettati in Head-Mounted Display sono stati concepiti per la prima volta negli anni '60 durante la trasformazione dello Utah dall'allora prima trasformazione grafica di Ivan Sutherland. È definito come un casco in cui, utilizzando due lenti, le immagini vengono viste dall'individuo che le indossa, rendendone possibile l'utilizzo per veicoli elettrici immersivi in ​​VR. Negli ultimi decenni, con le tecnologie a basso costo, l'uso di HMD per VR ha diverse applicazioni per il grande pubblico, nell'istruzione, nell'intrattenimento e in campo medico. Tra i modelli HMD disponibili per l'uso da parte del pubblico possiamo citare l'HTC VIVE (HTC Corporation¸ Taiwan); Valve Index (Valve Corporation¸ Washington, USA); e Meta Quest 2 (Meta Inc.¸California, USA). Grazie alla portabilità e al basso costo del sensore, LMC è adatto per eseguire esercizi in un ambiente terapeutico e domestico, senza un'ampia supervisione. Gran parte della letteratura attuale incentrata sulla riabilitazione ha utilizzato dispositivi VR non immersivi e le revisioni nell'area indicano un ampio divario negli studi che utilizzano dispositivi più immersivi per il trattamento di tali condizioni. L'uso di un LV più immersivo per il trattamento tramite HMD può essere molto più intuitivo con cui interagire rispetto agli ambienti proiettati su schermi piatti e generare risultati migliori nella riabilitazione degli arti superiori, riducendo le distrazioni esterne, aumentando la concentrazione dell'individuo immerso, e generare una maggiore motivazione degli utenti. A causa della mancanza di studi nel settore, lo studio in questione si propone di indagare i possibili benefici che una terapia basata su un protocollo di esposizione a diversi gradi di immersione in VR impatta sugli aspetti funzionali degli arti superiori dei soggetti con PD.

Il morbo di Parkinson è attualmente la seconda malattia neurodegenerativa più diffusa al mondo e, nonostante i progressi nel controllo della malattia, i disturbi motori degli arti superiori sembrano mostrare poca risposta al trattamento farmacologico. Negli ultimi anni, con il progresso della tecnologia e il suo accesso sempre più facile alla popolazione generale, l'uso della riabilitazione neurologica basata sulla realtà virtuale ha acquisito sempre più notorietà. L'utilizzo della VR in riabilitazione si è già dimostrato un'alternativa valida e sicura, con risultati simili o superiori alle terapie convenzionali adottate da Fisioterapisti e/o Terapisti Occupazionali. Tra le caratteristiche della VR in cui già la letteratura ne dimostra l'uso, ci sono l'individualizzazione del trattamento, la possibilità di modificarlo per mimare le attività quotidiane, l'uso in teleriabilitazione e la capacità di fornire un feedback istantaneo al paziente e al terapista, caratteristiche essenziali per una maggiore efficacia in un protocollo riabilitativo.

Nonostante i crescenti progressi della ricerca, mancano ancora studi di buona qualità metodologica in questo settore. Inoltre, diverse recensioni sull'argomento sottolineano la mancanza di studi che confrontino i diversi tipi di immersione nel trattamento delle condizioni neurologiche. Inoltre, sono necessari più studi di qualità per sviluppare linee guida per la pratica clinica utilizzando la realtà virtuale, generando una maggiore sicurezza del paziente e un miglioramento del costo e dell'efficacia del trattamento.

L'obiettivo generale dello studio sarà quello di verificare gli effetti di un protocollo di intervento che utilizza un dispositivo di Realtà Virtuale non immersiva (Leap Motion Controller e Flat Display) e Realtà Virtuale Immersiva (Leap Motion Controller e HMD) sulla funzionalità degli arti superiori di individui con malattia di Parkinson.