Università degli Studi Magna Græcia di Catanzaro
Scuola Dottorati
Scuola Dottorati
Università degli Studi Magna Græcia di Catanzaro
Dettaglio Ricerca

Trattamenti sperimentali per i disordini di coscienza: Neuromodulazione e stimolazione sensoriale per un recupero ottimale

Dottorato di Ricerca in Psicologia - 40 Ciclo

FT
Tutor

Francesco Tomaiuolo

...
Co-Tutor

Simona Raimo

DC
Dottorando

Davide Cardile

I disordini di coscienza (DOC) includono condizioni cliniche come coma, stato vegetativo/stato di veglia non responsiva (VS/UWS) e stato di minima coscienza (MCS), caratterizzate da alterazioni dell'arousal e della consapevolezza [1]. L'eziopatogenesi di questi disturbi può essere "strutturale" (dovuta a gravi cerebrolesioni acquisite, ABI) o "non strutturale" (causata da disturbi tossici o squilibri metabolici), con danni focali o diffusi [2]. Attualmente non esistono trattamenti che garantiscano una completa guarigione per i pazienti con DOC post-ABI. Le terapie riabilitative mirano a migliorare la mobilità, la forza muscolare, il linguaggio e l'autonomia [3-5], ed includono la riabilitazione neuropsicologica per intervenire sui domini cognitivi compromessi [6].

In quest’ambito, gli interventi di stimolazione sensoriale (SS) promuovono l'arousal e aumentano le risposte comportamentali [7]. La SS può essere somministrata tramite dispositivi come il Neurowave, che permette di registrare l'attività cerebrale e i potenziali evento-relati (ERP) utilizzando l'EEG [8]. La P300, un ERP evocato da stimoli sensoriali differenti, è studiato nei DOC per differenziare tra pazienti sani, MCS e VS/UWS [9-14].

La stimolazione transcranica a corrente continua (tDCS) è una metodica di neuromodulazione non invasiva che favorisce la plasticità cerebrale e la riorganizzazione delle reti neurali [15,16]. Il ripristino delle vie cortico-corticali e frontocortico-talamo-corticali è fondamentale per il recupero clinico nei DOC, e l'entità di questo recupero può essere misurata tramite i neurofilamenti, proteine strutturali neuronali [17-21]. I neurofilamenti, specialmente i NfL, sono specifici per il danno neuronale e possono essere utilizzati per valutare l’efficacia dei trattamenti riabilitativi [22,23].

Vorremmo valutare l’impatto di protocolli di stimolazione sensoriale e neuromodulazione nei pazienti con DOC, analizzando gli outcome clinici, neurofisiologici e biologici, per determinare se un approccio combinato sia superiore a uno unimodale.

Bibliografia

  1. Zeman A. Consciousness. Brain. 2001 Jul;124(Pt 7):1263-89. doi: 10.1093/brain/124.7.1263. PMID: 11408323.
  2. Giacino, J. T., Fins, J. J., Laureys, S., & Schiff, N. D. (2014). Disorders of consciousness after acquired brain injury: the state of the science. Nature Reviews Neurology, 10(2), 99-114.
  3. Iqbal M, Arsh A, Hammad SM, Haq IU, Darain H. Comparison of dual task specific training and conventional physical therapy in ambulation of hemiplegic stroke patients: A randomized controlled trial. J Pak Med Assoc. 2020 Jan;70(1):7-10. doi: 10.47391/JPMA.10443. PMID: 31954014.
  4. Huang J, Ji JR, Liang C, Zhang YZ, Sun HC, Yan YH, Xing XB. Effects of physical therapy-based rehabilitation on recovery of upper limb motor function after stroke in adults: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Ann Palliat Med. 2022 Feb;11(2):521-531. doi: 10.21037/apm-21-3710. PMID: 35249330.
  5. Gibson E, Koh CL, Eames S, Bennett S, Scott AM, Hoffmann TC. Occupational therapy for cognitive impairment in stroke patients. Cochrane Database Syst Rev. 2022 Mar 29;3(3):CD006430. doi: 10.1002/14651858.CD006430.pub3. PMID: 35349186; PMCID: PMC8962963.
  6. Wilson BA. Neuropsychological rehabilitation. Annu Rev Clin Psychol. 2008;4:141-62. doi: 10.1146/annurev.clinpsy.4.022007.141212. PMID: 17716045.
  7. Giacino JT. Sensory stimulation: theoretical perspectives and the evidence for effectiveness. NeuroRehabilitation. 1996;6(1):69-78. doi: 10.3233/NRE-1996-6108. PMID: 24525687.
  8. De Luca R, Pollicino P, Rifici C, de Cola C, Billeri L, Marino S, Trifirò S, Fiumara E, Randazzo M, Bramanti P, Torrisi M. Improving motor and cognitive recovery following severe traumatic brain injury using advanced emotional audio-video stimulation: Lessons from a case report. Medicine (Baltimore). 2021 Aug 6;100(31). doi: 10.1097/MD.0000000000026685. PMID:
  9. De Luca R, Lauria P, Bonanno M, Corallo F, Rifici C, Castorina MV, Trifirò S, Gangemi A, Lombardo C, Quartarone A, De Cola MC, Calabrò RS. Neurophysiological and Psychometric Outcomes in Minimal Consciousness State after Advanced Audio-Video Emotional Stimulation: A Retrospective Study. Brain Sci. 2023 Nov 22;13(12):1619. doi: 10.3390/brainsci13121619. PMID: 38137067; PMCID: PMC10741433.
  10. Perrin, F.; Schnakers, C.; Schabus, M.; Degueldre, C.; Goldman, S.; Brédart, S.; Faymonville, M.-E.; Lamy, M.; Moonen, G.; Luxen, A.; et al. Brain response to one’s own name in vegetative state, minimally conscious state, and locked-in syndrome. Arch. Neurol. 2006, 63, 562–569.
  11. Li, R.; Song, W.-Q.; Du, J.-B.; Huo, S.; Shan, G.-X. Connecting the P300 to the diagnosis and prognosis of unconscious patients. Neural Regen. Res. 2015, 10, 473–480.
  12. Wu, M.; Li, F.; Wu, Y.; Zhang, T.; Gao, J.; Xu, P.; Luo, B. Impaired Frontoparietal Connectivity in Traumatic Individuals with Disorders of Consciousness: A Dynamic Brain Network Analysis. Aging Dis. 2020, 11, 301–314
  13. Sitt, J.D.; King, J.-R.; El Karoui, I.; Rohaut, B.; Faugeras, F.; Gramfort, A.; Cohen, L.; Sigman, M.; Dehaene, S.; Naccache, L. Large scale screening of neural signatures of consciousness in patients in a vegetative or minimally conscious state. Brain J. Neurol. 2014, 137, 2258–2270.
  14. Kempny, A.M.; James, L.; Yelden, K.; Duport, S.; Farmer, S.F.; Diane Playford, E.; Leff, A.P. Patients with a severe prolonged Disorder of Consciousness can show classical EEG responses to their own name compared with others’ names.
  15. Kronberg, G., Bridi, M., Abel, T., Bikson, M., and Parra, L. (2017). Direct current stimulation modulates LTP and LTD: Activity dependence and dendritic effects. Brain Stimul. 10, 51–58. doi: 10.1016/j.brs.2016.10.001 
  16. Luppi AI, Hansen JY, Adapa R, Carhart-Harris RL, Roseman L, Timmermann C, Golkowski D, Ranft A, Ilg R, Jordan D, Bonhomme V, Vanhaudenhuyse A, Demertzi A, Jaquet O, Bahri MA, Alnagger NLN, Cardone P, Peattie ARD, Manktelow AE, de Araujo DB, Sensi SL, Owen AM, Naci L, Menon DK, Misic B, Stamatakis EA. In vivo mapping of pharmacologically induced functional reorganization onto the human brain's neurotransmitter landscape. Sci Adv. 2023 Jun 16;9(24):eadf8332. doi: 10.1126/sciadv.adf8332. Epub 2023 Jun 14. PMID: 37315149; PMCID: PMC10266734.
  17. Khalil M, Teunissen CE, Otto M, et al. Neurofilaments as biomarkers in neurological disorders. Nat Rev Neurol. 2018;14(10): 577-589.
  18. Gordon BA. Neurofilaments in disease: what do we know? Curr Opin Neurobiol. 2020 Apr;61:105-115. doi: 10.1016/j.conb.2020.02.001. Epub 2020 Mar 6. PMID: 32151970; PMCID: PMC7198337.
  19. Mak G, Menon S, Lu JQ. Neurofilaments in neurologic disorders and beyond. J Neurol Sci. 2022 Oct 15;441:120380. doi: 10.1016/j.jns.2022.120380. Epub 2022 Aug 13. PMID: 36027641.
  20. Mariotto S, Sechi E, Ferrari S. Serum neurofilament light chain studies in neurological disorders, hints for interpretation. J Neurol Sci. 2020;416:116986.
  21. Alagaratnam J, von Widekind S, De Francesco D, et al. Correlation between CSF and blood neurofilament light chain protein: A systematic review and meta-analysis. BMJ Neurol Open. 2021;3(1): e000143.
  22. Yuan A, Nixon RA. Neurofilament Proteins as Biomarkers to Monitor Neurological Diseases and the Efficacy of Therapies. Front Neurosci. 2021 Sep 27;15:689938. doi: 10.3389/fnins.2021.689938. PMID: 34646114; PMCID: PMC8503617.

Disanto G, Villa M, Maleska Maceski A, Prosperetti C, Gobbi C, Kuhle J, Cassina T, Agazzi P. Longitudinal serum neurofilament light kinetics in post-anoxic encephalopathy. Ann Clin Transl Neurol. 2023 Dec;10(12):2407-2412. doi: 10.1002/acn3.51903. Epub 2023 Sep 25. PMID: 37743737; PMCID: PMC10723239.