Gli scienziati della Johns Hopkins Medicine che utilizzano scansioni RMN e modelli al computer, affermano di aver individuato ulteriormente le aree del cervello umano che regolano gli sforzi per affrontare la fatica. I risultati, affermano, potrebbero far avanzare lo sviluppo di strategie comportamentali e di altro tipo che aumentano le prestazioni fisiche nelle persone sane e illuminano anche i meccanismi neurali che contribuiscono alla fatica nelle persone con depressione, sclerosi multipla e ictus. Gli scienziati conoscono i processi fisiologici coinvolti nella fatica, come l’accumulo di acido lattico nei muscoli, ma sanno molto meno su come le sensazioni di fatica vengono elaborate nel cervello e su come il nostro cervello decide quanto e quale tipo di sforzo fare per superare fatica. Conoscere le regioni del cervello che controllano le scelte sugli sforzi per moderare la fatica può aiutare gli scienziati a trovare terapie che alterano precisamente quelle scelte. Potrebbe non essere l’ideale per il nostro cervello alimentarsi semplicemente attraverso la fatica. Potrebbe essere più vantaggioso per il cervello essere più efficiente sui segnali che sta inviando.
Per lo studio, gli scienziati hanno prima sviluppato un nuovo modo per quantificare oggettivamente come le persone “sentono” la fatica, un compito difficile perché i sistemi di valutazione possono variare da persona a persona. I medici spesso chiedono ai loro pazienti di valutare la loro fatica con scale verbali, ma come le scale del dolore, tali valutazioni sono soggettive. Per standardizzare la metrica per la fatica, i ricercatori hanno chiesto a 20 partecipanti allo studio di prendere decisioni basate sul rischio sull’esercizio di uno sforzo fisico specifico. Ai 20 partecipanti è stato chiesto di afferrare e spremere un sensore dopo averli addestrati a riconoscere una scala di sforzo. Ad esempio, zero era uguale a nessuno sforzo e 50 unità erano pari alla metà della forza massima del partecipante. I partecipanti hanno imparato ad associare le unità di sforzo con quanto spremere, il che ha aiutato a standardizzare il livello di sforzo tra gli individui. I partecipanti hanno ripetuto gli esercizi di presa per 17 blocchi per 10 prove ciascuno, fino a quando non sono stati affaticati, quindi è stata offerta una delle due scelte per fare ogni sforzo.
Una era una scelta casuale (“rischiosa”) basata sul lancio di una moneta, che offriva la possibilità di non esercitare alcuno sforzo o un livello di sforzo predeterminato. L’altra scelta era un livello di impegno prestabilito. Introducendo l’incertezza, i ricercatori stavano attingendo a come ogni soggetto valutava il proprio sforzo, un modo, in effetti, di far luce su come il loro cervello e la loro mente decidessero quanto sforzo fare. In base al fatto che il partecipante scegliesse un’opzione rischiosa rispetto a quella predeterminata, i ricercatori hanno utilizzato programmi computerizzati per misurare come i partecipanti si sentivano riguardo alla prospettiva di esercitando particolari sforzi mentre erano affaticati. E in realtà, non sorprende, ciò ha scoperto che le persone tendono ad essere più avverse al rischio, per evitare lo sforzo. La maggior parte dei partecipanti (19 su 20) ha optato per la scelta priva di rischio di un livello di sforzo predeterminato. Lo sforzo predeterminato doveva diventare piuttosto alto nello sforzo relativo affinché i partecipanti scegliessero l’opzione di lancio della moneta.
Ciò significa che, una volta affaticati, i partecipanti erano meno disposti a correre il rischio di dover esercitare grandi sforzi. Il team di ricerca ha anche valutato l’attività cerebrale dei partecipanti durante gli esercizi di presa utilizzando scansioni di risonanza magnetica funzionale (fMRI), che tracciano il flusso sanguigno attraverso il cervello e mostrano quali neuroni si attivano più spesso. L’attività cerebrale quando i partecipanti hanno scelto tra le due opzioni sembrava aumentare in tutti i partecipanti in un’area del cervello nota come insula. Usando anche le scansioni fMRI, hanno esaminato più da vicino la corteccia motoria del cervello quando i partecipanti erano stanchi. Questa regione del cervello è responsabile dello sforzo stesso e la corteccia motoria è stata disattivata nel momento in cui i partecipanti “hanno deciso” tra le due scelte di sforzo. Questa scoperta è coerente con studi precedenti che dimostrano che quando le persone eseguono ripetuti sforzi faticosi, l’attività della corteccia motoria è ridotta, associata a un minor numero di segnali inviati ai muscoli. I partecipanti la cui attività della corteccia motoria è cambiata di meno, in risposta a uno sforzo faticoso, sono stati quelli che hanno evitato il rischio nelle loro scelte di sforzo ed erano più stanchi.
Ciò suggerisce che la fatica potrebbe derivare da una errata calibrazione tra ciò che un individuo pensa di essere in grado di ottenere e l’attività effettiva nella corteccia motoria. In sostanza, il corpo si sintonizza con la corteccia motoria quando è affaticato, perché se il cervello continuasse a inviare più segnali ai muscoli per agire, i vincoli fisiologici inizierebbero a prendere il sopravvento, ad esempio, l’aumento dell’acido lattico, contribuendo ancora di più alla fatica. Tuttavia, questo potrebbe non essere l’intero quadro Gli investigatori del Brigham and Women’s Hospital hanno utilizzato l’imaging PET per cercare le cellule immunitarie del cervello che possono essere attivate erroneamente nella SM, portando alla fatica. Il team descrive un potenziale collegamento all’infiammazione cerebrale che può aiutare a spiegare la connessione tra SM e affaticamento. Così sono andati alla ricerca di qualcosa che fino ad ora era passato inosservato nel contesto della stanchezza. Hanno impiegato un radioligando di seconda generazione noto come [F-18] PBR06 per condurre l’imaging PET.
Una volta iniettato, il tracciante viaggia nel cervello, si lega alle cellule immunitarie attivate in modo anomalo chiamate microglia ed emette raggi gamma che possono essere rilevati da uno scanner. Il team ha eseguito scansioni PET su 12 pazienti con SM e 10 controlli sani, trovando forti correlazioni tra i punteggi di rischio di affaticamento auto-riportati dei pazienti con SM e l’attivazione delle cellule immunitarie in regioni molto specifiche del cervello. Queste regioni includevano la substantia nigra, il sito in cui viene prodotta la dopamina. La dopamina svolge molti ruoli nel corpo ed è necessaria nel cervello per dirigere movimento, attenzione e veglia. Diverse aree aggiuntive del cervello erano anche correlate in modo significativo con i punteggi di fatica, ma non c’era alcuna associazione tra i punteggi di fatica e atrofia cerebrale e carico di lesioni nei pazienti con SM. Tuttavia, si sa che l’infiammazione in aree corticali diffusa è stata associata alla gravità dei sintomi nei pazienti con sindrome da fatica cronica (CFS).
Quindi, il paziente con SM può avvertire fatica perché l’infiammazione cerebrale associata alla malattia condiziona la chimica del dialogo tra cervello e muscoli. Ma è possibile che condizioni anche quella dei suoi pensieri o delle sensazioni, aggiungendo una componente mentale che fa da freno a certe scelte.
- A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.
Pubblicazioni scientifiche
Singhal T et al. Neurol Neuroimmunol Neuroinflamm 2020; 7(5):e854.
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Dott. Gianfrancesco Cormaci
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