Ruolo dei deficit sensoriali sul controllo sensomotorio negli atleti con instabilità cronica della caviglia

Caratteristiche dell'instabilità cronica della caviglia (CAI): La distorsione laterale della caviglia è una delle lesioni muscoloscheletriche più comuni nelle cliniche sportive. L’elevata prevalenza di distorsioni laterali della caviglia, combinata con un alto tasso di recidiva e persistenti sintomi post-distorsione, rendono le distorsioni laterali della caviglia e le loro sequele un impatto significativo sulla salute e un onere sanitario. Sebbene le distorsioni laterali della caviglia siano generalmente considerate lesioni benigne, si stima che il 40% degli individui con distorsioni laterali della caviglia svilupperà successivamente un’instabilità cronica della caviglia entro il primo anno dopo una distorsione laterale della caviglia.

L'instabilità cronica della caviglia è caratterizzata da distorsioni ripetitive, instabilità percepita e cedimento, che possono essere classificati in due categorie: instabilità meccanica e funzionale della caviglia. L'instabilità meccanica della caviglia è il risultato della perdita dei vincoli strutturali meccanici (cioè i legamenti); mentre l'instabilità funzionale si riferisce all'instabilità correlata al controllo posturale alterato e alla ridotta capacità funzionale dovuta al controllo sensomotorio compromesso, compreso il reclutamento muscolare alterato attorno alla caviglia e la compromissione del sistema propriocettivo ecc.. Oltre a interferire con le prestazioni sportive, è stato riscontrato che la CAI è associata a una minore qualità della vita e a una maggiore probabilità (68%-75%) di sviluppare artrite alla caviglia. Hertel ha riferito che gli individui con instabilità della caviglia avevano un rischio maggiore di distorsioni ricorrenti della caviglia e che il trattamento dei sintomi della CAI poteva essere lungo e costoso. Sono stati segnalati numerosi disturbi associati alla CAI, che vanno dalla perdita di mobilità articolare e forza muscolare, compromissione della propriocezione e sensibilità, scarso controllo posturale e prestazioni neuromuscolari e schemi di movimento alterati. Tuttavia, i meccanismi e le strategie di gestione non sono ancora chiaramente compresi in molti aspetti. Pertanto, è stata proposta una grande varietà di interventi con risultati incoerenti riportati.

Modello concettuale per lo sviluppo della CAI: la teoria che collega lo scarso controllo neuromuscolare e la CAI è stata discussa per più di mezzo secolo. Si credeva che dopo la distorsione della caviglia, alcuni recettori articolari e le fibre nervose periferiche attorno all'articolazione della caviglia fossero colpiti, con conseguente compromissione delle risposte riflesse e della stabilità funzionale della caviglia. Altri ricercatori in seguito riferirono che la CAI non solo presentava deficit sensoriali, ma anche deficit nel controllo motorio, e questi cambiamenti nel sistema sensomotorio alla fine avrebbero portato alla perdita della funzione. Nel 2019, Hertel et al. (2019) hanno rivisto l’attuale modello per lo sviluppo del CAI. Si ipotizza che la lesione iniziale della caviglia possa influenzare il sistema neurale, disturbando l'equilibrio e la stabilità tra sensazione, percezione e funzione motoria. Questi disturbi porterebbero all’auto-adattamento del sistema sensomotorio per tentare di adattarsi alla condizione alterata e di conseguenza potrebbero provocare cambiamenti a lungo termine nella rete neurale ed esporre gli individui a sintomi persistenti di instabilità. Questo modello recentemente rivisto integra sia il sistema sensomotorio periferico che quello centrale per spiegare lo sviluppo della CAI; ma mostra chiaramente che l'elaborazione sensomotoria centrale negli individui con CAI è meno esplorata, in particolare per l'impatto della CAI sulla corteccia somatosensoriale.

Gli individui con CAI hanno prestazioni neuromuscolari inferiori: l'effetto della CAI sul controllo neuromuscolare e sulla stabilità della postura è stato ampiamente studiato. Gli argomenti di ricerca di interesse includevano riflessi alterati e inibizione neuromuscolare, modelli di attivazione muscolare (tempistiche, ordine di reclutamento e ampiezza) e meccanica articolare dei segmenti degli arti inferiori durante improvvise perturbazioni di inversione o atterraggio con salto e caratteristiche di controllo della postura durante compiti di test di equilibrio. È generalmente accettato che le persone con CAI avevano rapporti Hmax/Mmax (rapporti riflesso H/riflesso M) più bassi del muscolo soleo e peroneo lungo rispetto ai controlli non feriti, indicando che l'eccitabilità neurale del livello spinale in quelli con CAI era depressa ; questa popolazione presentava anche un'attivazione muscolare alterata dei muscoli peroneo, tibiale anteriore e soleo e modifiche delle strategie di controllo dell'equilibrio. Recenti pubblicazioni di revisione sistematica e meta-analisi di Hoch e McKeon (2014) e di Thompson et al. (2018) hanno dimostrato che esiste una forte evidenza a sostegno del deficit di equilibrio dinamico, reazione peroneale e forza di eversione che contribuiscono alla CAI. A causa della forte evidenza che mostra una compromissione motoria nella CAI, la strategia di intervento dominante per questa popolazione è stata finora guidata dalla prestazione motoria.

Deficit della somatosensazione nelle persone con CAI I deficit propriocettivi nel CAI sono stati l'obiettivo principale della ricerca per decenni. Thompson et al. (2018) hanno indicato che c'erano prove moderate a sostegno dei deficit di propriocezione sia attiva che passiva nel CAI rispetto ai controlli. Secondo l'ultima revisione sistematica e meta-analisi di Xue et al. (2021), le caviglie affette da CAI presentavano una cinestesia della caviglia più scarsa sia in inversione che in flessione plantare rispetto al lato controlaterale; e gli individui con CAI hanno mostrato difetti di cinestesia e deficit di riposizionamento articolare attivo nel movimento del piano frontale (sia inversione che eversione) rispetto ai controlli sani. Solo negli ultimi anni è stata attirata maggiore attenzione sui deficit della sensibilità cutanea. Hoch et al. (2012) hanno scoperto che la superficie plantare era meno sensibile alla stimolazione tattile vibratoria rispetto alle persone non CAI alla testa del primo metatarso, alla base del quinto metatarso e al tallone, lungo l'innervazione dei rami della surale e nervi tibiali. Burcal e Wikstrom hanno trovato risultati simili secondo cui le persone con CAI mostravano soglie più elevate del monofilamento di Semmes Weinstein alla testa del primo metatarso, alla base del quinto metatarso e al seno del tarso31. Il possibile coinvolgimento di una sensibilità cutanea compromessa nella CAI ha portato al recente approccio di un intervento mirato sul senso in questa popolazione.

Deficit nel controllo sensomotorio centrale nella CAI: come descritto nei paragrafi precedenti, la teoria classica dietro l'instabilità della caviglia si basava su danni dei recettori articolari e delle fibre nervose periferiche. Tuttavia, i dati emergenti hanno dimostrato che i deficit sensoriali propriocettivi non erano sufficienti per spiegare i deficit neuromuscolari nelle persone con CAI e che sono necessarie ulteriori ricerche per determinare come la CAI influenza il controllo sensomotorio centrale.

Studi precedenti hanno dimostrato che in individui con disfunzione muscoloscheletrica cronica come conflitto alla spalla e lombalgia, l'integrazione delle vie corticospinali può essere influenzata, presentandosi come soglia motoria attiva più elevata, periodo silenzioso corticale più lungo, area di mappatura corticale ridotta e centro di gravità spostato. dell'area di mappatura corticale. La possibile compromissione del controllo corticospinale nella CAI è stata recentemente esaminata in alcuni studi. Mentre Pietrosimone e Gribble (2012), Shih et al. (2017) e Terada et al. (2022) hanno riferito che i muscoli intorno all'articolazione della caviglia avevano un'eccitabilità corticospinale compromessa (ridotto potenziale motorio evocato dei muscoli peroneo lungo e soleo), le due revisioni sistemiche con meta analisi non hanno supportato questi risultati e hanno mostrato che le persone con o senza CAI avevano simile eccitabilità neurale sopraspinale. Queste incoerenze potrebbero essere correlate alle differenze nella progettazione dello studio, come il test delle posizioni e dei compiti.

Il ruolo dell'eccitabilità alterata del sistema motorio centrale nella CAI deve ancora raggiungere un accordo; e si sapeva poco circa l'effetto della CAI sulla corteccia somatosensoriale. Le misure di esito comuni per valutare l'attivazione corticale somatosensoriale utilizzano l'elettroencefalografia (EEG) per rilevare segnali elettrofisiologici di potenziali d'azione eccitatori e inibitori in varie aree della corteccia. Precedenti studi hanno riportato anomalie dei potenziali P27 e dei potenziali evocati somatosensoriali (SEP) in persone con deficit del legamento crociato anteriore (ACL), indicando la neuroplasticità della corteccia somatosensoriale a seguito di lesioni del legamento crociato anteriore. Solo uno studio ha valutato l'attivazione corticale somatosensoriale in persone con instabilità della caviglia e non ha riscontrato differenze nell'attività corticale somatosensoriale (desincronizzazione correlata all'evento (ERD) della frequenza alfa superiore) tra controlli sani e individui con caviglie instabili. Con forti evidenze che mostrano connessioni tra deficit sensomotori centrali e problemi muscoloscheletrici cronici come lombalgia e deficit ACL, crediamo che sia necessaria ricerca futura per comprendere il ruolo dei deficit sensoriali, in particolare l'attivazione somatosensoriale centrale nelle persone con CAI e per fornire ulteriori informazioni spiegazione dei meccanismi neurofisiologici dell’instabilità della caviglia.

Il ripristino delle prestazioni motorie è stato l'intervento popolare per la CAI: dalla revisione di cui sopra, è ovvio che i problemi alla base dell'instabilità cronica della caviglia riguardano sia il sistema sensoriale che quello motorio. Tuttavia, la maggior parte delle strategie di intervento si sono concentrate sul ripristino dei difetti nei percorsi motori, tra cui il rafforzamento muscolare, l’allenamento neuromuscolare, l’allenamento per il controllo della postura e dell’equilibrio. Sebbene molti studi abbiano riscontrato effetti positivi di questi interventi di ripristino motorio, la sintesi delle prove ha supportato solo parzialmente (a livello da limitato a moderato) l’efficacia dell’allenamento neuromuscolare o dell’equilibrio sulla prestazione muscolare, sulla stabilità posturale o sul miglioramento autopercepito.

Prove emergenti che dimostrano l’efficacia dell’intervento sensoriale per la CAI: con una maggiore comprensione del coinvolgimento dei deficit sensoriali nella CAI, alcuni ricercatori hanno iniziato a descrivere metodi di intervento utilizzando principalmente input sensoriali, come il massaggio planare e la mobilizzazione articolare. È stato riscontrato che la mobilizzazione articolare migliora le prestazioni della postura dinamica, inclusa la cinematica dell'atterraggio, il raggiungimento delle distanze del test dell'equilibrio Y, la mobilità della caviglia e i questionari sulla disfunzione percepita. Sebbene sia stato proposto che la mobilizzazione articolare abbia l'effetto di "ripristinare il controllo sensomotorio", il riflesso spinale e l'eccitabilità corticospinale del soleo e del peroneo lungo non sono stati alterati dopo una sessione di mobilizzazione articolare. Inoltre, la mobilizzazione articolare non solo fornisce stimolazione sensoriale ma offre anche la correzione dell’allineamento per le persone con CAI. L’efficacia della mobilizzazione articolare potrebbe derivare dal miglioramento della mobilità della caviglia piuttosto che dall’intervento sensoriale. Diversi studi hanno studiato l’effetto degli input sensoriali puri, il massaggio plantare, nelle persone con CAI e hanno scoperto che il massaggio plantare ha effettivamente migliorato il controllo posturale statico. Tuttavia, questi studi hanno misurato solo la disfunzione percepita o la prestazione funzionale. Nessun meccanismo neurofisiologico di intervento sensoriale nella CAI è stato esplorato prima.

Stimolazione elettrica come forma di trattamento per la CAI: tradizionalmente, la stimolazione neuromuscolare è stata utilizzata come forma di trattamento per varie condizioni, dalle lesioni dei nervi periferici, alle condizioni che comportano l'inibizione artrogenica come l'insufficienza del legamento crociato anteriore o il dolore femoro-rotuleo, alle condizioni neurologiche tra cui ictus o disturbi spinali. lesione del cordone. Numerose prove hanno dimostrato che la stimolazione neuromuscolare è efficace nel ripristinare le funzioni motorie in queste condizioni. Un altro approccio di stimolazione elettrica consiste nell'utilizzare il livello di stimolazione sensoriale nel tentativo di migliorare il controllo sensomotorio. La logica è che la stimolazione somatosensoriale migliorerebbe la plasticità corticale nelle persone dopo un ictus. Pan et al. hanno reclutato 12 pazienti post-ictus e hanno valutato l'effetto di 40 minuti di stimolazione elettrica sensoriale, combinati con un programma di riabilitazione della mano. I cambiamenti nel controllo sensomotorio sono stati valutati utilizzando la coerenza corticomuscolare (CMC). Dopo 4 settimane di trattamento, il valore CMC del gruppo di stimolazione elettrica è superiore a quello del gruppo di controllo, indicando che la corteccia motoria cerebrale e i muscoli corrispondenti hanno una connessione funzionale maggiore e fisiologicamente significativa. Sebbene sia stato scoperto che le persone con CAI hanno tratto beneficio da interventi sensoriali come il massaggio plantare, non è stato studiato alcun meccanismo neurofisiologico. Inoltre, l’applicazione della stimolazione elettrica transcutanea sensoriale (TENS) è una modalità relativamente priva di rischi e facile da implementare per la riabilitazione. Tuttavia, nessuno studio ha indagato gli effetti e i meccanismi di trattamento della TENS nelle persone con CAI.

Lacuna nella ricerca e contributo dello studio: le prove attuali della ricerca supportano che le persone con instabilità cronica della caviglia hanno deficit nei sistemi sensomotori periferici e disturbi motori centrali, con conseguenti difetti nel controllo sensomotorio e nelle prestazioni funzionali. Tuttavia, si sapeva poco su come la CAI influenza l’attivazione corticale somatosensoriale. Gli effetti dell'allenamento della forza, dell'allenamento del controllo neuromuscolare e dell'allenamento della postura/equilibrio sono stati ampiamente studiati per la CAI e sono stati riscontrati effetti positivi sul controllo neuromuscolare, sull'eccitabilità corticospinale e sulle prestazioni funzionali per questo gruppo di persone. Recentemente è stato proposto un intervento sensoriale per la CAI e sono stati segnalati i suoi effetti terapeutici sul controllo della postura statica e dinamica e sulle funzioni. Sulla base dell’efficacia dell’intervento sensoriale e delle strategie di adattamento della postura mostrate negli individui con CAI, è ragionevole ipotizzare che l’elaborazione somatosensoriale centrale potrebbe avere un ruolo nell’alterata prestazione neuromuscolare e nel recupero (effetto dell’intervento sensoriale) della CAI. Tuttavia, questi meccanismi neurofisiologici non sono mai stati studiati prima.

Per affrontare le questioni di cui sopra, vorremmo richiedere una borsa di studio triennale per indagare innanzitutto l'effetto del CAI sull'attivazione corticale somatosensoriale, sulla coerenza corticomuscolare, sulla propriocezione, sulla sensazione cutanea delle superfici plantari e sulla prestazione neuromuscolare. Queste variabili verranno confrontate tra 45 giovani adulti attivi con CAI e 15 controlli per lo studio del primo anno. In secondo luogo, quelli con CAI saranno randomizzati in tre gruppi, il gruppo di stimolazione sensoriale, il gruppo di stimolazione fittizia e il gruppo di controllo. I partecipanti riceveranno 40 minuti di stimolazione elettrica a livello sensoriale o stimolazione fittizia o niente, e l'effetto immediato sarà esaminato per comprendere l'effetto della stimolazione a livello sensoriale sui meccanismi neurofisiologici e sulle prestazioni neuromuscolari. Successivamente, l'intervento (stimolazione sensoriale con esercizio, stimolazione fittizia con esercizio ed esercizio solo) verrà effettuato per 5 sessioni in due settimane e verrà valutato l'effetto dell'intervento a breve termine della stimolazione sensoriale aggiuntiva.

I risultati di questo studio forniranno una migliore comprensione del controllo sensomotorio nella CAI e dell'effetto dell'intervento di stimolazione sensoriale nella popolazione con CAI. I dati di questa indagine forniranno a medici, allenatori e ricercatori una base eccellente per la gestione e la prevenzione degli infortuni della CAI tra gli atleti e per ulteriori ricerche in questo campo di studio.