Neuromodulazione nella riabilitazione neuropsicologica: applicazioni, benefici e il futuro della stimolazione cerebrale non invasiva

Il neuropsicologo clinico Gabriel Perea Guzmán analizza come la neuromodulazione non invasiva (tDCS, tACS, tRNS, EMT) potenzia la riabilitazione neuropsicologica, le sue applicazioni cliniche e le sue prospettive future nella stimolazione cognitiva.

Introduzione

Da secoli l’umanità modifica la propria attività cerebrale attraverso diversi metodi e con vari scopi, per esempio l’uso rituale della mescalina e dell’ayahuasca, l’uso ludico dell’oppio o l’uso terapeutico della cannabis. La storia dell’uso di piante a fini rituali, medicinali o ricreativi è estesa. 

Tuttavia, l’umanità ha anche cercato di modificare l’attività cerebrale tramite l’elettricità. Gli egizi conoscevano le proprietà elettriche del pesce siluro, ma fu solo con Aristotele e Platone che si documentò l’uso medicinale del torpedine, il quale veniva usato per trattare l’emicrania, attacchi di gotta e altri mali. Sì, la prima fonte di elettricità per la neuromodulazione fu un pesce. 

Passarono diversi secoli prima che Otto von Guericke costruisse nel 1660 il generatore elettrostatico, considerato il primo stimolatore elettrico di origine non animale. Da quel momento, la storia della neuromodulazione è stata vertiginosa, in alcuni periodi più che in altri. 

Che cos’è la neuromodulazione nella neuroriabilitazione? 

Parte del funzionamento del sistema nervoso centrale e periferico si basa su due sottosistemi, uno elettrico e uno chimico. Entrambi sono interdipendenti e, se si altera uno, si altera l’altro. L’epilessia è il miglior esempio di come l’ipersincronizzazione eccitatoria modifichi i livelli di glutammato e dopamina. 

Naturalmente, altri quadri neuropsichiatrici comportano una profonda alterazione elettrochimica di diverse reti cerebrali che si traduce in alterazioni cognitive e comportamentali.

Definizione di neuromodulazione

La capacità di modificare l’attività cerebrale con fini terapeutici prende il nome di neuromodulazione e questo termine si riferisce all’induzione di cambiamenti nell’attività neuronale mediante la somministrazione di agenti elettrici o magnetici in aree più o meno specifiche per produrre cambiamenti nella cognizione, nella regolazione emotiva e comportamentale. 

Tipi di neuromodulazione: invasiva e non invasiva

Si distinguono due tipi di neuromodulazione, quella invasiva e quella non invasiva. 

All’interno della neuromodulazione invasiva si trova la Stimolazione Cerebrale Profonda o DBS per le sue sigle in inglese (Deep Brain Stimulation), una tecnica utilizzata da decenni in patologie come il morbo di Parkinson o il disturbo ossessivo-compulsivo (DOC), che comporta il posizionamento di uno o più stimolatori mediante un intervento chirurgico; tali stimolatori erogano impulsi elettrici che modificano l’attività cerebrale. 

D’altra parte, quando parliamo di neuromodulazione non invasiva, ci riferiamo principalmente alla stimolazione magnetica transcranica (EMT) e alla stimolazione elettrica transcranica (tES).

Entrambe utilizzano un campo elettrico per regolare o modificare l’attività di circuiti e reti cerebrali, ma lo fanno in modo distinto. 

Stimolazione magnetica transcranica (EMT)

L’EMT utilizza una bobina attraverso la quale si fa passare corrente ad alta intensità creando un campo magnetico; questa bobina viene posizionata sulla testa in modo che il vettore primario sia perpendicolare alla zona da stimolare. 

Questo campo magnetico viaggia attraverso la pelle, l’osso e le meningi e, una volta che raggiunge i neuroni, si trasforma in un campo elettrico secondario causando potenziali d’azione che si propagano attraverso circuiti o reti. A seconda di certi parametri come la frequenza, può essere indotta una maggiore o minore eccitabilità.

L’EMT ha ricevuto la prima approvazione dalla Food and Drug Administration FDA per il trattamento della depressione nel 2008 ed è la più utilizzata in ambito psichiatrico. 

Tuttavia, è stata utilizzata anche in ambito di neurologia clinica per la riabilitazione delle afasie e dei disturbi motori secondari a eventi cerebrovascolari. 

Stimolazione transcranica con corrente diretta (tDCS)

D’altra parte, la stimolazione elettrica transcranica (tDCS) utilizza una configurazione di elettrodi che forma un circuito attraverso il quale si porta uno stimolo elettrico ai neuroni della corteccia cerebrale. Il suo principale meccanismo d’azione è la modulazione sub-soglia dei potenziali di membrana a riposo. 

A differenza dell’EMT, che produce cambiamenti nei potenziali d’azione, la stimolazione elettrica transcranica (tDCS) modula l’attività neuronale spontanea, cioè modifica la soglia di scarica e con ciò cambia la probabilità di attivazione. Il meccanismo fisiologico alla base dell’induzione della plasticità è principalmente un processo glutammatergico che coinvolge i recettori NMDA. 

La riabilitazione dell’eminegligenza dopo l’ictus

Stimolazione transcranica con corrente alternata (tACS)

Esistono diversi modi di somministrare il campo elettrico, il che conferisce maggiore versatilità alla tecnica. 

La più usata, la stimolazione transcranica con corrente diretta (tDCS), fornisce una corrente a bassa intensità in modo continuo che modula i potenziali di membrana -eccitatori o inibitori-, a seconda della polarità degli elettrodi. 

La stimolazione con corrente alternata (tACS) utilizza una corrente elettrica oscillante o onda sinusoidale che influisce sul modo in cui si sincronizzano le oscillazioni a diverse frequenze cerebrali (beta, alfa, theta, ecc.). 

Stimolazione transcranica con rumore casuale (tRNS)

Infine, la stimolazione con rumore casuale (tRNS) utilizza una corrente la cui ampiezza e frequenza variano in modo casuale.

Delle tre, la tRNS è la meno studiata mentre la tDCS è quella con più evidenza, tuttavia la tACS comincia a guadagnare terreno nella riabilitazione neuropsicologica grazie alla sua capacità di modulare le oscillazioni cerebrali. Tutte le aree che ricevono la stimolazione -almeno le aree che si trovano tra i due elettrodi- vengono modulate in modo simile.

Integrazione della neuromodulazione con compiti di riabilitazione

Nella stimolazione elettrica transcranica (tES) è fondamentale integrare l’uso della tecnica con compiti o paradigmi di riabilitazione. 

Come sappiamo, quando si affronta un compito, una o più reti mostrano cambiamenti nella loro attività e tali cambiamenti vengono codificati in parametri spaziali e temporali. Attraverso le tecniche citate è possibile modulare l’eccitazione o l’inibizione di uno o più nodi di tali reti, mentre la persona affronta le richieste cognitive proprie di un compito e così aumenta o diminuisce la probabilità di un comportamento. 

Un esempio di ciò è implementare un protocollo di tDCS con stimolazione anodica sulla corteccia prefrontale sinistra a 1,5 mA che, durante quindici sessioni da 20 minuti, utilizza in modo concorrente compiti Go/no-Go per migliorare il controllo inibitorio in soggetti con Disturbo da Deficit di Attenzione (TDA) di presentazione prevalentemente iperattivo-impulsiva.

Non dobbiamo dimenticare che la tDCS, la tACS o la tRNS modificano unicamente la probabilità di scarica, ma il risultato finale dipende dallo stato fisiologico precedente della rete bersaglio così come dal tipo di stimolazione concomitante.

Parametri nella neuromodulazione cognitiva

L’esito di un programma di neuromodulazione dipenderà dai seguenti parametri:

• Montaggio: è la disposizione degli elettrodi sulla superficie di lavoro e abitualmente si utilizza il Sistema Internazionale 10/20 per EEG. La polarità degli elettrodi determinerà la probabilità di eccitazione (anodo) o inibizione (catodo). 
• Elettrodo: sono conduttori elettrici utilizzati per fare contatto con la parte non elettrica di un circuito. Esistono diverse dimensioni e forme che influenzano la densità di corrente, essendo gli elettrodi ad anello quelli che ottengono una maggiore focalizzazione dell’intensità. Si utilizza sempre una soluzione salina o gel conduttore per migliorare la conduttività.
• Ampere: è l’unità utilizzata per misurare la quantità di energia che scorre attraverso un circuito per secondo. I mA sono la millesima parte di un ampere e gli intervalli di stimolazione che solitamente si utilizzano sono di 1, 1.5 o 2 mA. In termini generali, nella neuromodulazione pediatrica si utilizza 1 o 1.5 mA mentre negli adulti si sceglie 2 mA.
• Tipo di corrente: esistono tre modalità per erogare la corrente elettrica. La corrente continua (tDCS), la corrente alternata o sinusoidale (tACS) e il rumore o flusso casuale (tRNS).
• Stimolazione concomitante: si riferisce alla presenza o assenza di un paradigma di stimolazione cognitiva, per esempio esercizi di denominazione mentre si effettua stimolazione anodica delle aree anteriori sinistre. Può essere on-line (avviene nello stesso momento della neuromodulazione) o off-line (avviene prima o dopo la neuromodulazione).
• Durata della sessione: la maggior parte delle sedute in ambito clinico ha una durata di 20 a 30 minuti.
• Numero di sedute e frequenza: in quasi tutti i protocolli di uso clinico, si effettuano tra le 15 e le 20 sedute con una frequenza massima di due sedute al giorno con un intervallo di riposo di due a tre ore.

Queste variabili si combineranno per strutturare un protocollo che risponda alle esigenze del paziente e agli obiettivi terapeutici.

È altamente consigliabile effettuare una valutazione prima e dopo l’applicazione del protocollo. La nostra raccomandazione è che tale valutazione comprenda un livello fisiologico con l’EEG o i Potenziali Cognitivi Evocati, un livello comportamentale con le scale e autovalutazioni, e il livello cognitivo da valutare mediante prove o batterie neuropsicologiche.

Conclusione

La combinazione tra la riabilitazione neuropsicologica tradizionale e la neuromodulazione non invasiva inizia a trasformare gli approcci terapeutici, aprendo uno scenario pieno di possibilità. Sempre più ospedali e centri specializzati integrano queste tecniche nei loro programmi, supportati da una crescente evidenza scientifica e dai risultati empirici che mostrano una progressione più rapida nel recupero dei pazienti.

Nella popolazione infantile e adolescenziale, la tecnica più utilizzata è la stimolazione elettrica transcranica. Il suo carattere non invasivo, la portabilità e la facilità di applicazione la rendono un’alternativa accessibile e sicura, specialmente se confrontata con la stimolazione magnetica transcranica, che richiede un maggiore controllo motorio da parte del paziente. La stimolazione elettrica, inoltre, si è evoluta verso varianti più specifiche come la tACS, la quale promette effetti positivi sulla cognizione dato il potenziale che ha per indurre sincronizzazione delle oscillazioni tra diverse reti che potenziano determinati processi cognitivi.

Tuttavia, per consolidare questi progressi diventa indispensabile disporre di sistemi di valutazione rigorosi che permettano di misurare l’impatto reale degli interventi. Questo implica valutare i cambiamenti su più livelli: il comportamentale, attraverso scale come il BRIEF o il SENA; l’elettrofisiologico, mediante registrazioni EEG; e il cognitivo, con l’applicazione di prove e compiti neuropsicologici. Solo in questo modo sarà possibile stabilire con chiarezza la portata della neuromodulazione nella pratica clinica.

È importante ricordare che queste tecniche, da sole, non costituiscono una terapia. Il loro vero potenziale emerge quando sono integrate in programmi di riabilitazione ampi e coordinati, dove la collaborazione di team multidisciplinari assicura un approccio integrato. Così, la neuromodulazione non invasiva si profila come una risorsa preziosa, non isolata, ma in sinergia con altre strategie, segnando l’inizio di una nuova era nella riabilitazione neuropsicologica.

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