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L'ictus rimane una delle principali cause di mortalità e disabilità a lungo termine per gli adulti in tutto il mondo1. Tra le sue sequele debilitanti, le menomazioni motorie della mano compromettono significativamente le attività quotidiane essenziali e l'indipendenza funzionale, diminuendo così la partecipazione sociale e la qualità della vita nei sopravvissuti all'ictus 2,3. Mentre la medicina fisica e la riabilitazione sono fondamentali per il recupero motorio, gli approcci terapeutici convenzionali spesso producono risultati incoerenti a causa della complessità e della variabilità interindividuale della riorganizzazione neurale post-ictus4.
Negli ultimi anni, la terapia robotica assistita (RAT) ha guadagnato un'attenzione significativa per la sua capacità di fornire un allenamento ad alta intensità, ripetitivo e specifico per facilitare il recupero motorio5. Per adattare tali interventi in modo più efficace, una migliore comprensione dei biomarcatori neurali è fondamentale per la modulazione diretta da parte di interventi robotici. Questo può in definitiva aiutare a ottimizzare le strategie terapeutiche e promuovere la destrezza della mano. In uno studio precedente, la mappatura dei sintomi della lesione basata su voxel ha indicato che le menomazioni prossimali post-ictus dell'arto superiore potrebbero essere associate a deficit nei tratti discendenti dalle aree corticomotorie e dallo striato. A differenza di ciò, le menomazioni della mano derivano da lesioni isolate alla corteccia cerebrale6. Tuttavia, gli esiti clinici per la funzione della mano rimangono variabili e i meccanismi neurali alla base del recupero motorio non sono ancora completamente chiariti 7,8,9. Inoltre, la maggior parte dell'addestramento robotico commerciale segue protocolli predefiniti con adattabilità limitata. Non riesce a soddisfare le esigenze specifiche del paziente e potenzialmente ne limita l'efficacia clinica10.
Negli ultimi decenni, gli studi di neuroimaging hanno evidenziato il ruolo fondamentale della riorganizzazione della rete cerebrale nel recupero dall'ictus, caratterizzata da alterazioni dell'attività funzionale e della connettività. La spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso (fNIRS), una tecnica non invasiva per il monitoraggio dell'emodinamica corticale, è emersa come uno strumento prezioso per valutare le dinamiche neurali e guidare i contesti riabilitativi11. La sua portabilità e robustezza contro gli artefatti del movimento lo rendono particolarmente adatto per il monitoraggio in tempo reale e il trasferimento di informazioni durante la terapia robotica12. Mentre studi precedenti hanno documentato cambiamenti nell'interconnettività corticale dopo l'allenamento motorio, gli effetti del RAT sulla topologia della rete dell'intero cervello rimangono non sufficientemente esplorati13.
La caratterizzazione dei cambiamenti nella topologia della rete cerebrale offre una preziosa finestra sui processi neuroplastici che sono alla base del recupero funzionale dopo lesioni ischemiche o emorragiche cerebrali. Il cervello umano funziona come una rete complessa, in cui la funzione o la riparazione neurologica si basa sia sull'integrità regionale che sulle interazioni dinamiche tra più aree14. In queste circostanze, la teoria dei grafi fornisce un quadro robusto per quantificare l'architettura della rete cerebrale su larga scala, offrendo intuizioni sull'organizzazione corticale a livelli nodali15. Calcolando le metriche chiave della rete come il coefficiente di clustering, la lunghezza media del percorso e l'efficienza globale, i ricercatori possono valutare in che modo il RAT influenza l'elaborazione e la capacità di trasferimento delle informazioni neurali. Come mostrato nella letteratura precedente, le interruzioni dell'integrità della rete indotte dall'ictus si manifestano spesso come alterazioni delle proprietà del piccolo mondo e dell'organizzazione topologica generale16,17. La riabilitazione, in particolare l'allenamento ripetitivo e specifico per il compito, è stata associata alla riorganizzazione corticale. Tuttavia, l'impatto preciso dei vari interventi robotici su queste dinamiche di rete rimane inadeguatamente compreso18.
Questo studio mira a indagare la fattibilità di un robot pneumatico morbido programmabile nella modulazione delle dinamiche della rete cerebrale nelle persone che hanno avuto un ictus. Rispetto all'esercizio di flessione/estensione della mano nei paradigmi robotici esistenti, l'attuale robot pneumatico presenta vantaggi nella personalizzazione della modalità di lavoro, del tempo di azione e della durata dell'interazione per i movimenti desiderati, come afferrare, rilasciare e pizzicare19,20. Queste diverse modalità di interazione uomo-robot possono fornire una stimolazione più mirata alle aree corticali sensomotorie. Un tale paradigma può potenzialmente promuovere la neuroplasticità nelle regioni associate al recupero della funzione della mano13. Inoltre, è stata utilizzata l'analisi della teoria dei grafi basata su fNIRS in diverse condizioni terapeutiche per valutare in che modo le strategie robotiche individualizzate possano ottimizzare il recupero motorio della mano. Inoltre, i meccanismi neurali alla base della riabilitazione robotica morbida potrebbero essere chiariti preliminarmente. La comprensione di questi adattamenti a livello di rete può informare lo sviluppo di protocolli di riabilitazione mirati e guidati dalla neurofisiologia, migliorando in ultima analisi il recupero della mano nei sopravvissuti all'ictus.