Analisi dell’attivazione corticale valutata tramite fNIRS durante test di cammino a difficoltà crescente: confronto tra persone con sclerosi multipla e soggetti sani

Abstract

La sclerosi multipla (SM) è una patologia cronica del sistema nervoso centrale che compromette funzioni motorie e cognitive, influenzando la capacità di cammino. Evidenze recenti indicano che, in presenza di danno neurologico, il controllo del cammino possa spostarsi da processi automatici a strategie più esecutive, richiedendo un maggiore coinvolgimento corticale. L’obiettivo di questo studio è stato analizzare, mediante spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso (fNIRS), l’attivazione corticale durante due test di cammino a diversa difficoltà - il Timed 25-Foot Walk (T25FW) e il Six Spot Step Test (SSST) - confrontando persone con sclerosi multipla (PcSM) e soggetti sani (HS, Healthy Subjects). La fNIRS è stata utilizzata per registrare in tempo reale le variazioni di ossigenazione corticale nelle principali aree coinvolte nel controllo motorio, nell’equilibrio e nei processi esecutivi, incluse regioni prefrontali, premotorie, sensori-motorie e parietali, tra cui la corteccia prefrontale (PFC, Prefrontal Cortex), la corteccia premotoria (PMC, Premotor Cortex) e l’area motoria supplementare (SMA, Supplementary Motor Area), considerate fondamentali nel controllo del cammino secondo la letteratura. I risultati hanno mostrato che, come previsto, entrambi i gruppi hanno eseguito il T25FW in tempi significativamente inferiori rispetto al SSST, coerentemente con la maggiore complessità del secondo compito. Sul piano corticale, negli HS il SSST ha determinato un coinvolgimento superiore rispetto al T25FW, mentre nelle PcSM anche il T25FW ha richiesto un maggiore reclutamento di risorse nelle aree PMC, PFC e SMA. Tali risultati suggeriscono che la SM possa modificare le modalità di controllo del cammino, determinando una maggiore dipendenza da processi corticali esecutivi. Alla luce di ciò, futuri sviluppi prevedono un confronto sistematico tra PcSM e HS e l’esplorazione di condizioni di cammino più ecologiche, in contesti realistici, per verificarne l’applicabilità.

Multiple sclerosis (MS) is a chronic disease of the central nervous system that affects both motor and cognitive functions, compromising walking ability. Recent evidence indicates that, in the presence of neurological damage, gait control may shift from automatic processes to more executive strategies, requiring greater cortical involvement. The aim of this study was to analyze, through functional near-infrared spectroscopy (fNIRS), cortical activation during two walking tests of different difficulty - the Timed 25-Foot Walk (T25FW) and the Six Spot Step Test (SSST) - comparing people with multiple sclerosis (PwMS) and healthy subjects (HS). fNIRS was used to record in real time changes in cortical oxygenation in the main areas involved in motor control, balance, and executive processes, including prefrontal, premotor, sensorimotor, and parietal regions, among which the prefrontal cortex (PFC), premotor cortex (PMC), and supplementary motor area (SMA) are considered fundamental for gait control according to the literature. Results showed that, as expected, both groups performed the T25FW significantly faster than the SSST, consistent with the higher complexity of the latter. At the cortical level, the SSST induced greater activation than the T25FW in HS, whereas in PwMS even the T25FW required higher recruitment of resources in the PMC, PFC, and SMA. These findings suggest that MS may alter gait control mechanisms, leading to greater reliance on executive cortical processes. In light of this, future developments should include a systematic comparison between PwMS and HS and the exploration of more ecological walking conditions, in realistic contexts, to verify their applicability.