Influenza dell'Esercizio Fisico sulla Neuroplasticità e sulle Reti Sensomotorie negli Anziani (EXOPLASTIC)

L'invecchiamento è associato a cambiamenti strutturali e funzionali nel sistema nervoso centrale che possono influire negativamente sul controllo motorio, sulla stabilità posturale, sulla coordinazione degli arti superiori e sul comportamento motorio adattivo. Queste alterazioni funzionali sono in parte attribuite a cambiamenti nell'eccitabilità corticale e a una ridotta efficienza dei circuiti inibitori intracorticali e sensorimotori all'interno della corteccia motoria primaria (M1). Tali modifiche possono contribuire a un declino della neuroplasticità, definita come la capacità del cervello di riorganizzarsi in risposta a stimoli interni o esterni.

La neuroplasticità svolge un ruolo critico nell'apprendimento e nell'adattamento motorio ed è quindi essenziale per mantenere l'autonomia funzionale negli anziani. Identificare interventi in grado di migliorare o preservare la neuroplasticità con l'invecchiamento rappresenta un'importante sfida clinica e sociale. L'esercizio fisico aerobico è emerso come una strategia non farmacologica promettente per modulare l'eccitabilità corticale e promuovere la neuroplasticità.

L'obiettivo primario di questo studio è valutare l'effetto di una singola sessione di esercizio aerobico moderato sulla neuroplasticità indotta dalla stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) negli anziani, rispetto agli adulti giovani. L'obiettivo secondario è esaminare l'influenza dell'esercizio sui circuiti intracorticali intrinseci e sui meccanismi di integrazione sensorimotoria all'interno della M1.

Disegno dello studio:

Questo è uno studio esplorativo monocentrico in cui ogni partecipante completerà tre sessioni sperimentali separate da almeno una settimana:

Sessione 1 e Sessione 2 (disegno crossover randomizzato):

• Condizione A: 20 minuti di esercizio aerobico moderato seguito da tDCS.
• Condizione B: 20 minuti di riposo seduto seguito da tDCS. L'ordine di queste due condizioni sarà randomizzato. Ogni partecipante funge da proprio controllo.

Sessione 3:

• Valutazione degli effetti dell'esercizio aerobico da solo (senza tDCS).

Procedure sperimentali:

Dopo aver fornito il consenso informato scritto, i partecipanti si sottopongono a valutazioni basali che includono questionari che documentano il livello di attività fisica, la manualità e il livello di dolore.

I partecipanti sono seduti comodamente e gli elettrodi di elettromiografia di superficie (EMG) sono posizionati sul muscolo abduttore breve del pollice (APB) della mano dominante. La stimolazione magnetica transcranica (TMS) viene erogata sulla M1 corrispondente alla rappresentazione della mano dominante. Vengono determinati il sito di stimolazione ottimale (hotspot) e la soglia motoria a riposo (RMT).

L'eccitabilità corticospinale viene valutata utilizzando TMS a impulso singolo a intensità crescenti per costruire curve di reclutamento input-output (I/O). I potenziali evocati motori (MEP) vengono registrati dal muscolo APB. Una funzione sigmoidale di Boltzmann viene utilizzata per modellare le curve I/O ed estrarre parametri tra cui pendenza, plateau e S50. La misura di esito primaria è la pendenza della curva I/O, che riflette il guadagno di reclutamento corticospinale.

La neuroplasticità viene valutata confrontando l'eccitabilità corticospinale prima e dopo una sessione di 20 minuti di tDCS anodale applicata sulla M1 dominante (2 mA). Le variazioni nei parametri della curva I/O dopo la tDCS, con o senza esercizio fisico precedente, servono come indicatori di plasticità indotta.

I meccanismi inibitori e facilitatori intracorticali vengono valutati utilizzando protocolli TMS a impulso accoppiato:

• Inibizione intracorticale a intervallo breve (SICI)
• Facilitazione intracorticale (ICF)
• Inibizione intracorticale a intervallo lungo (LICI)

L'integrazione sensorimotoria viene valutata utilizzando la stimolazione periferica nervosa accoppiata (nervo mediano al polso) combinata con TMS per misurare:

• Inibizione afferente a latenza breve (SAI)
• Inibizione afferente a latenza lunga (LAI)
• Facilitazione indotta da afferenze (AIF) Le misure di esito sono espresse come rapporti delle ampiezze dei MEP condizionati rispetto a quelli non condizionati.

Intervento di esercizio aerobico:

L'esercizio aerobico moderato consiste in 20 minuti di ciclismo su un ergometro a 60-70 rivoluzioni al minuto. L'intensità dell'esercizio è individualizzata per corrispondere a circa il 50% della riserva della frequenza cardiaca (intensità moderata), monitorata durante tutta la sessione.

La durata stimata di ogni sessione sperimentale è la seguente:

• Sessione 1 (2h05): Informazioni, consenso e questionari (10 minuti), posizionamento degli elettrodi (5 minuti), registrazioni basali (35 minuti), 20 minuti di esercizio aerobico o riposo seduto (randomizzati), 20 minuti di tDCS e 35 minuti di registrazioni post-intervento.
• Sessione 2 (1h05): Stessa procedura della Sessione 1 senza informazioni, consenso o questionari. I partecipanti completano la condizione alternativa (esercizio o riposo), seguita da tDCS e registrazioni post-intervento.
• Sessione 3 (1h35): Preparazione (5 minuti), registrazioni basali (35 minuti), 20 minuti di esercizio aerobico e 35 minuti di registrazioni post-esercizio.