Effetti della stimolazione cerebrale profonda sulla pianificazione motoria nella malattia di Parkinson

Abstract

La pianificazione motoria rappresenta un processo complesso che integra informazioni temporali e spaziali per organizzare in modo coerente l’esecuzione del movimento. Nella malattia di Parkinson (PD), la disfunzione dopaminergica dei gangli della base compromette i meccanismi di temporizzazione interna, determinando alterazioni nella sincronizzazione e nella regolarità del movimento. La stimolazione cerebrale profonda del nucleo subtalamico (STN-DBS) migliora i sintomi motori, ma i suoi effetti sul controllo temporale e sulla pianificazione cognitiva restano poco chiari. Scopo di questo studio è stato valutare l’impatto della DBS-STN sulla precisione temporale e sull’immaginazione motoria in 11 pazienti con PD, mediante un paradigma di sincronizzazione–continuazione eseguito con un guanto sensorizzato, in condizioni DBS-ON e DBS-OFF. I compiti prevedevano la riproduzione reale (CONT-EXE) o immaginata (CONT-MI) di sequenze ritmiche a due frequenze (0.5 Hz e 1.5 Hz). La DBS ha determinato un miglioramento clinico dei sintomi motori e della capacità immaginativa. A livello comportamentale, la stimolazione ha aumentato la precisione nei compiti di sincronizzazione a 0.5 Hz, mentre non ha modificato in modo significativo la performance nei compiti di continuazione. Indipendentemente dalla stimolazione, la riproduzione è risultata più accurata alle frequenze rapide, suggerendo una preservazione dei meccanismi automatici sub-secondo. Il confronto tra esecuzione reale e immaginazione motoria ha mostrato a 0.5 Hz una minore accuratezza in immaginazione e, al contrario, a 1.5 Hz una maggiore regolarità del ritmo immaginato. Nel complesso, la DBS-STN appare modulare selettivamente la sincronizzazione guidata da stimoli esterni, senza influenzare la rappresentazione temporale interna, delineando un ruolo specifico della stimolazione subtalamica nel miglioramento del motor timing esogeno.

Motor planning is a complex cognitive process that integrates temporal and spatial information to organize movement execution coherently. In Parkinson’s disease (PD), dopaminergic dysfunction within the basal ganglia disrupts internal timing mechanisms, leading to impaired synchronization and movement regularity. Deep brain stimulation of the subthalamic nucleus (STN-DBS) effectively improves motor symptoms, but its impact on temporal control and cognitive planning remains unclear. This study aimed to evaluate the effects of STN-DBS on temporal accuracy and motor imagery in 11 PD patients, using a synchronization–continuation paradigm performed with a sensor-engineered glove, under DBS-ON and DBS-OFF conditions. Tasks involved real (CONT-EXE) and imagined (CONT-MI) reproduction of rhythmic finger tapping sequences at two frequencies (0.5 Hz and 1.5 Hz). DBS produced a clear clinical improvement in motor symptoms and in the ability to generate motor imagery. Behaviorally, stimulation enhanced temporal precision during synchronization at 0.5 Hz, while it did not significantly affect performance in continuation tasks. Regardless of stimulation, reproduction was more accurate at faster rhythms, suggesting relative preservation of automatic sub-second mechanisms. The comparison between real execution and motor imagery revealed lower accuracy during imagery at 0.5 Hz, and conversely, greater temporal regularity during imagery at 1.5 Hz. Overall, STN-DBS appears to selectively modulate externally guided synchronization without substantially influencing internal temporal representation, supporting its role as a specific modulator of exogenous motor timing in Parkinson’s disease.