CREDITO: Paulo Barbosa de Freitas Júnior
I diabetici esercitano meno forza per tenere un oggetto rispetto alle persone con altre malattie che colpiscono il sistema nervoso. La forza di presa è un biomarcatore comportamentale chiave per rilevare la neuropatia diabetica incipiente
La ricerca condotta presso l’Università Cruzeiro do Sul di San Paolo, in Brasile, può contribuire alla diagnosi precoce della neuropatia diabetica, un disturbo caratterizzato da danni ai nervi periferici, con sintomi come dolore e parestesia (puntura, bruciore e intorpidimento), principalmente alle gambe e piedi.
Nello studio, un gruppo guidato dal professor Paulo Barbosa de Freitas Júnior ha misurato la forza di presa nei pazienti diabetici mentre tenevano e maneggiavano oggetti. I risultati sono stati confrontati con i dati di soggetti sani e pazienti con altre malattie neurologiche, come la sclerosi multipla, il Parkinson e la sindrome del tunnel carpale (dolore, intorpidimento e formicolio alla mano e al braccio causati da un nervo schiacciato al polso).
Freitas e il suo gruppo hanno testato volontari per misurare la forza di presa esercitata dai diabetici con e senza una diagnosi di neuropatia, nonché da soggetti sani, e hanno sviluppato una metodologia che può essere utilizzata per produrre apparecchiature da utilizzare nella pratica clinica. In futuro, l’innovazione dovrebbe aiutare i medici a diagnosticare il disturbo in modo rapido e semplice non molto tempo dopo l’insorgenza dei sintomi iniziali della neuropatia nei diabetici.
L’analisi si è concentrata sulla forza di presa utilizzata per trattenere e manipolare gli oggetti, e sul relativo margine di sicurezza, ovvero la forza di presa normalizzata dal coefficiente di attrito tra la pelle a contatto con l’oggetto e la superficie del materiale manipolato. Il sistema nervoso centrale “calcola” la quantità di forza necessaria per trattenere un oggetto, imparando a farlo meglio nel tempo. “Ogni oggetto ha una superficie di contatto con la quale le nostre dita creano attrito quando lo teniamo. Più liscia è la superficie, maggiore è la forza di presa necessaria per tenerla. Se è ruvido, possiamo usare meno forza di presa grazie all’attrito”, ha spiegato Freitas.
Considerando la forza di presa e il margine di sicurezza, le persone con disturbi neurologici come la sclerosi multipla e il Parkinson tendono a usare più forza per afferrare gli oggetti rispetto alle persone sane. La forza necessaria per manipolare un oggetto è moderatamente maggiore della forza minima necessaria per tenerlo nella posizione desiderata. “Nel caso di persone con alterazioni neurologiche, la nostra ipotesi è che afferrino gli oggetti con maggiore forza come strategia conservativa”, ha detto Freitas. “Il sistema nervoso rileva una deficienza neurologica e invia un comando affinché la mano usi più forza mentre afferra gli oggetti. Questo processo è del tutto inconscio, ovviamente”.
I risultati del test hanno mostrato che i volontari sani usavano tra il 100% e il 120% della forza minima richiesta per tenere un oggetto, mentre la forza usata dai partecipanti con alterazioni neurologiche era da due volte e mezzo a tre volte maggiore.
Freitas e il suo team hanno quindi studiato le prestazioni dei diabetici, che in genere soffrono di neuropatia quando la malattia peggiora. “Non c’era alcuna ricerca precedente sui diabetici che coinvolgesse il tipo di esperimento che abbiamo usato nel nostro studio”, ha detto.
L’ipotesi era che i diabetici stringessero più saldamente gli oggetti, come nel caso delle persone che soffrono di sindrome del tunnel carpale, sclerosi multipla e Parkinson. “Tuttavia, quello che abbiamo scoperto è stato il contrario: i diabetici hanno usato metà della forza per tenere un oggetto rispetto ai controlli nel compito più semplice, che era il test statico, in cui il soggetto deve semplicemente tenere un oggetto senza manipolarlo”, ha detto Freitas. .
Un articolo pubblicato sulla rivista Human Movement Science riporta i principali risultati dello studio, che è stato finanziato da FAPESP tramite un Regular Research Grant e una borsa di studio di iniziazione scientifica .
Calcolo della forza di presa
Sono stati condotti tre tipi di test con 36 volontari, tra cui 24 diabetici divisi in due gruppi: 12 che avevano sviluppato neuropatia e 12 a cui non era stata diagnosticata la neuropatia né mostravano segni clinici del disturbo. Gli altri 12 partecipanti erano sani e formavano il gruppo di controllo. Prima dell’inizio dei test, i ricercatori hanno misurato la sensibilità della pelle di ogni partecipante, poiché il senso del tatto è un fattore chiave per trasmettere al sistema nervoso centrale le informazioni necessarie al cervello per calcolare la forza necessaria per trattenere e manipolare gli oggetti.
Ai volontari è stato chiesto di svolgere tre compiti utilizzando lo stesso tipo di oggetto strumentato per misurare la forza. Nel test di tenuta statica, dovevano tenere l’oggetto con la mano dominante come se stessero tenendo un bicchiere d’acqua. Dopo dieci secondi è stato emesso un segnale acustico e dovevano slacciare lentamente le dita in modo da rilasciare l’oggetto, mentre un ricercatore misurava l’attrito tra le dita e l’oggetto. Il secondo compito consisteva nel prendere un oggetto da un tavolo, sollevarlo di circa 5 cm, tenerlo per 10 secondi e rimetterlo sul tavolo. Nel terzo compito, chiamato oscillazione, i volontari dovevano afferrare l’oggetto, tenerlo davanti all’ombelico e spostarlo di circa 20 cm su e giù per 15 secondi.
Nel secondo e nel terzo compito, i risultati per diabetici e diabetici con neuropatia erano simili a quelli dei controlli. La sorpresa è arrivata nel compito più semplice di tutti, che era la tenuta statica, poiché diabetici e diabetici con neuropatia usavano metà della forza applicata dai controlli.
La spiegazione non è esattamente una perdita di sensibilità nelle dita dei diabetici, hanno spiegato i ricercatori, ma informazioni tattili carenti inviate dai polpastrelli al sistema nervoso centrale. Non ci sono abbastanza informazioni di alta qualità perché il cervello possa fare i calcoli necessari e la mano per usare la giusta quantità di forza. “Inoltre, ci sono studi che dimostrano che alcune aree del midollo spinale e della corteccia che ricevono ed elaborano queste informazioni sensoriali sono più piccole nei diabetici che nelle persone sane”, ha detto Freitas.
Lo studio suggerisce che il diabete non colpisce solo la periferia del corpo, causando la perdita di sensibilità delle dita dei piedi e delle dita, per esempio, ma colpisce anche il sistema nervoso centrale. “Questo accade all’inizio del diabete. Le persone tendono a pensare che queste complicazioni si verifichino solo dopo una certa età o quando una persona ha il diabete da qualche tempo, ma in realtà i pazienti hanno il problema prima che venga diagnosticata la neuropatia”, ha detto Freitas.
Nuovo dispositivo per una rapida diagnosi precoce
Gli scienziati non comprendono appieno le cause della neuropatia nei diabetici. Un’ipotesi riguarda la morte del neurone o la perdita di funzione dovuta ad alterazioni dei vasi sanguigni e del metabolismo. “A causa delle alterazioni metaboliche, il sangue non raggiunge le estremità nervose delle piante dei piedi, dei palmi, delle dita dei piedi e delle mani, portando alla morte dei neuroni in queste regioni periferiche”, ha ipotizzato Freitas. Con il progredire della malattia, anche i neuroni in altre regioni più vicine al busto, alle ginocchia e così via, subiscono danni e possono morire.
Data questa mancanza di conoscenza, la prevenzione è l’opzione migliore e lo studio qui discusso aiuterà in questo senso, secondo Freitas. “La nostra ricerca fornisce una base su cui sviluppare un dispositivo semplice da utilizzare nello studio medico con risultati rapidi”, ha affermato. La presa e la forza di carico possono fungere da biomarcatori comportamentali per rilevare alterazioni neurologiche anche prima che il paziente manifesti chiari sintomi di neuropatia. “L’idea è di avere un dispositivo che permetta ai medici di misurare la forza in un test diretto e vedere se il paziente mostra segni di alterazioni neurologiche incipienti”.
La neuropatia viene attualmente diagnosticata mediante un esame doloroso invasivo utilizzando una tecnica chiamata elettroneuromiografia, in cui una corrente elettrica viene fatta passare attraverso piccoli elettrodi a forma di aghi inseriti nei muscoli del paziente e viene misurato il tempo di reazione per valutare la velocità di conduzione nervosa. Freitas propone una procedura che può essere utilizzata durante una regolare visita dal medico. Il paziente tiene un oggetto strumentato per misurare la forza di presa. “Dopo 10-15 secondi di questo test, il medico avrebbe il risultato: l’oggetto è stato tenuto con questo o quel livello di forza e il valore misurato è inferiore o superiore al livello considerato sicuro per l’atto di tenere l’oggetto. Potrebbe evidenziare alterazioni neurologiche derivanti dal diabete”, ha detto.
I prossimi passi previsti da Freitas includono lo sviluppo dell’oggetto strumentato per l’uso in tale test, che potrebbe essere più semplice di quello utilizzato nella ricerca. Per fare ciò, deve determinare la migliore combinazione tra il peso dell’oggetto e la levigatezza o rugosità della superficie, in modo da evidenziare la differenza tra diabetici e non diabetici. “Abbiamo bisogno di varie combinazioni di levigatezza e rugosità, oltre a pesi più leggeri e più pesanti, al fine di misurare le differenze tra le combinazioni e scegliere la migliore da utilizzare nei test futuri”, ha affermato. Sta perseguendo partnership con ospedali e aziende interessate a partecipare allo sviluppo di una soluzione, nonché volontari per studi futuri. Può essere contattato a Paulo.deFreitas@cruzeirodosul.edu.br o defreitaspb@gmail.com .