Uno studio dell’Università di Osaka rivela come il cervello regoli il movimento delle gambe durante la camminata, aprendo la strada a nuove terapie per chi ha subito traumi neurologici.

Camminare è un gesto quotidiano che spesso diamo per scontato, una routine talmente automatica che è difficile immaginare le complesse operazioni che il nostro cervello e il nostro corpo mettono in atto per coordinarlo. Eppure, la scienza del cammino umano è un campo di studio affascinante e pieno di misteri, soprattutto per quanto riguarda il controllo del movimento delle gambe. Un nuovo studio condotto dai ricercatori dell’Università di Osaka ha svelato interessanti scoperte sul funzionamento del nostro cervello durante la camminata, offrendo nuove prospettive per la riabilitazione motoria, specialmente per le persone colpite da disturbi neurologici come ictus o Parkinson.
La ricerca: analizzare la camminata con modelli avanzati
Pubblicato recentemente su Communications Biology, lo studio ha esaminato il modo in cui le persone coordinano il movimento delle gambe durante la camminata, focalizzandosi sulla relazione “antifase“, in cui le gambe sono sfasate di mezzo passo l’una rispetto all’altra. I ricercatori hanno utilizzato dati cinematici raccolti da soggetti sani che camminavano su un tapis roulant, con occasionali variazioni improvvise di velocità, per indurre disturbi nel loro schema di camminata. Questa condizione sperimentale ha simulato situazioni reali, come affrontare un ostacolo o camminare su un terreno irregolare, fornendo preziose informazioni su come il cervello reagisce e corregge la coordinazione motoria.
Per analizzare i dati raccolti, i ricercatori hanno impiegato un sofisticato modello matematico basato su due oscillatori accoppiati, simili a pendoli collegati da una molla. Questo ha permesso di simulare il movimento delle gambe, considerando il loro comportamento sincronizzato o sfasato. Per perfezionare ulteriormente l’analisi, è stato impiegato un metodo di inferenza bayesiana, che ha consentito di dedurre quantitativamente la modalità di controllo del cervello sulla coordinazione degli arti durante la camminata.
La scoperta cruciale: il cervello interviene solo quando necessario
Uno dei risultati più sorprendenti dello studio riguarda il modo in cui il cervello gestisce il movimento delle gambe. Contrariamente a quanto si potrebbe pensare, non vi è un controllo continuo e attivo durante la camminata. Invece, il cervello interviene solo quando la disordinazione tra le gambe supera una certa soglia. In altre parole, se il disallineamento tra i movimenti delle gambe rimane entro un certo margine di tolleranza, il cervello non richiede un aggiustamento attivo. Questo tipo di controllo ottimizzato sembra essere un meccanismo per risparmiare energia e migliorare l’efficienza del movimento.
Secondo Takahiro Arai, autore principale dello studio, “l’uso dell’inferenza bayesiana ci ha permesso di dedurre in modo quantitativo come il cervello controlla la coordinazione delle gambe. Sorprendentemente, la fase relativa non è controllata attivamente finché la deviazione dall’antifase non supera una certa soglia”.
Implicazioni per la riabilitazione
Questa scoperta ha implicazioni significative nel campo della riabilitazione motoria. La capacità del cervello di non intervenire fino a quando non è strettamente necessario suggerisce che l’efficienza energetica potrebbe giocare un ruolo cruciale nella capacità di mantenere una corretta deambulazione, soprattutto in situazioni complesse o impegnative. Questo tipo di controllo adattivo potrebbe essere sfruttato per sviluppare nuovi metodi di riabilitazione per pazienti che hanno subito danni neurologici, come quelli causati da un ictus o dal morbo di Parkinson.
La riabilitazione neurologica è spesso complicata da deficit nella capacità di coordinare i movimenti, rendendo difficile per i pazienti recuperare una camminata fluida e naturale. Le terapie attuali cercano di migliorare la coordinazione e la forza muscolare, ma raramente considerano l’efficienza energetica o la naturalezza del movimento. I risultati di questo studio potrebbero portare a una svolta in questo campo, consentendo ai terapisti di sviluppare programmi di riabilitazione che non solo migliorano la coordinazione, ma lo fanno in modo che rispecchi il comportamento naturale del cervello.
Un futuro per le tecnologie assistive
Oltre alle implicazioni per la riabilitazione tradizionale, i risultati di questo studio potrebbero anche influenzare lo sviluppo di dispositivi assistivi per la deambulazione, come esoscheletri e protesi intelligenti. Se il cervello umano regola il movimento in modo così efficiente, è possibile che i dispositivi futuri possano essere progettati per integrarsi con questo controllo naturale, anziché sostituirlo completamente. Questo approccio potrebbe migliorare l’interazione tra l’utente e il dispositivo, rendendo la camminata assistita più naturale e meno faticosa.
Shinya Aoi, autore senior dello studio, afferma: “Il cervello non è né eccessivamente controllante, il che limiterebbe la nostra capacità di superare gli ostacoli e consumerebbe anche molta energia, né eccessivamente rilassato, il che potrebbe portare a cadute. Questo equilibrio potrebbe essere la chiave per sviluppare dispositivi di assistenza che migliorano la sicurezza e l’efficienza della deambulazione”.
Conclusioni
Lo studio dell’Università di Osaka rappresenta un importante passo avanti nella comprensione del controllo motorio umano, con implicazioni potenzialmente rivoluzionarie per la riabilitazione neurologica e la tecnologia assistiva. La scoperta che il cervello regola il movimento delle gambe solo quando necessario apre nuove strade per lo sviluppo di terapie e dispositivi che potrebbero aiutare milioni di persone a migliorare la loro capacità di camminare, mantenendo al contempo l’efficienza energetica e la naturalezza del movimento.
La ricerca prosegue, ma già ora appare chiaro che camminare, un’attività apparentemente semplice, nasconde una complessità sorprendente.
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