AUTISMO E NEURONI SPECCHIO – Il futuro delle applicazioni cliniche nel trattamento dell’autismo.

Sara Longobardi – Dott.ssa in Neuroscienze

Introduzione

Il disturbo dello spettro autistico (ASD) è un disturbo dello sviluppo che colpisce la comunicazione e il comportamento. Sebbene l’autismo possa essere diagnosticato a qualsiasi età, si dice che sia un “disturbo dello sviluppo” perché i sintomi generalmente compaiono nei primi due anni di vita. Secondo  il  Manuale  Diagnostico  e  Statistico  dei  Disturbi  Mentali  (DSM-5),  una  guida  creata dall’American Psychiatric Association utilizzata per diagnosticare i disturbi mentali, le persone con ASD hanno:

–  Difficoltà di comunicazione e interazione con altre persone;

–  Interessi limitati e comportamenti ripetitivi;

–  Sintomi che danneggiano la capacità della persona di funzionare correttamente a scuola, al lavoro e in altri settori della vita;

I bambini con disturbi dello spettro autistico (ASD) sono, dunque, spesso ostacolati da disturbi motori, con difficoltà che vanno dall’imitazione delle azioni al riconoscimento delle intenzioni motorie. È probabile che una così diffusa inefficienza del sistema motorio interferisca sull’ontogenesi sia della pianificazione motoria che della comprensione degli obiettivi delle azioni, producendo così i suoi effetti ultimi sull’emergere della cognizione sociale e sui canonici sintomi dell’autismo.

La scoperta dei neuroni specchio, avvenuta negli anni ’90, ha permesso di ridefinire e meglio  comprendere  le  basi  neurobiologiche  dell’autismo  e  ha  dato  vita  alla  ricerca  di  nuovi approcci clinici.

Ma cosa sono questi neuroni specchio? Perchè sono così importanti ?

I neuroni specchio rappresentano una classe distintiva di neuroni che attivano sia quando un individuo esegue un atto motorio sia quando osserva un altro individuo compiere lo stesso o un atto motorio simile.

Negli esseri umani, l’attività cerebrale coerente con quella dei neuroni specchio è stata trovata  nella  corteccia  premotoria,  nell’area  motoria  supplementare,  nella  corteccia somatosensoriale primaria e nella corteccia parietale inferiore (Fogassi 2008).

Neuroni specchio e autismo

I neuroni specchio sono stati probabilmente selezionati durante il processo evolutivo perché forniscono il vantaggio di comprendere gli stati mentali di altre persone in modo semplice e automatico (Iacoboni et al. 1999).   Pertanto, si può presumere che i neuroni specchio abbiano implicazioni significative sul modo in cui gli esseri umani socializzano e apprendono attraverso l’osservazione sia a livello conscio che inconscio. Inoltre, questi meccanismi neurali possono essere alla  base  della  nostra  capacità  di  comprendere  intenzioni,  emozioni  e  comportamenti  di  altre persone, che ci rendono esseri empatici e sociali.

Diversi ricercatori stanno ora cercando di definire le cause neurologiche alla base delle menomazioni sociali nell’ASD. Alcuni hanno suggerito la presenza di un’organizzazione e una connettività neurali anormali durante la crescita cerebrale. Particolarmente interessante è la constatazione che queste regioni includono aree coinvolte nella cognizione sociale, nell’ espressione e nel riconoscimento facciale e quelle caratterizzate dai meccanismo specchio.

Sebbene i neuroni specchio possano permetterci di comprendere e imitare il comportamento di altre persone a livello neurologico, tutti gli individui potrebbero non essere ugualmente attrezzati per eseguire tale azione. Ad esempio, gli individui con disturbo dello spettro autistico (ASD) tendono a mancare di comprensione dell’azione essenziale e capacità imitative (Marsh e Hamilton,

2011). Secondo il Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (DSM-IV-TR; American Psychiatric Association, 2000), gli individui con ASD mostrano chiaramente un’interazione sociale e abilità comunicative alterate o anormali, oltre ad avere difficoltà impegnarsi in semplici giochi di imitazione o giochi di fantasia. Sebbene l’insorgenza di questi disturbi non sia stata completamente individuata, la comprensione dei neuroni specchio e delle loro normali funzioni può fornire informazioni su come gli individui con ASD possano mancare di determinati strumenti neurologici che consentono il normale funzionamento sociale.

Queste idee portano direttamente all’ipotesi che qualche disfunzione nel sistema dei neuroni specchio potrebbe essere implicata nella generazione della costellazione di caratteristiche cliniche che costituiscono la sindrome autistica. L’ipotesi più basilare sarebbe che ci sia un fallimento o una distorsione nello sviluppo del sistema dei neuroni specchio. Ciò potrebbe essere dovuto a cause genetiche o ad altre cause endogene, a condizioni esterne avverse al funzionamento dei sistemi specchio o ad alcune interazioni tra questi. Tali fattori potrebbero influenzare tutti i gruppi neuroni specchio essere legati solo a determinati gruppi come quelli della corteccia parietale.

Applicazioni cliniche

Musica

Alcuni studi hanno messo in evidenza che nei bambini con autismo, oltre alle difficoltà nelle aree linguistiche, sociali e relazionali, la presenza di una compromissione dei meccanismi di simulazione incarnata, ossia di quei comportamenti imitativi del corpo che permettono di attribuire un contenuto esperienziale alle emozioni proprie e altrui (Di Renzo M 2016).

Tuttavia, gli individui con ASD non sembrano avere  difficoltà  a  riconoscere  semplici emozioni nella musica, mostrando invece una particolare affinità che si manifesta con abilità superiori nell’elaborazione musicale.

Questo implica una possibile via per lo sviluppo di interventi terapeutici per migliorare il funzionamento socio-emotivo nell’autismo. I sistemi specchio umano, creando un collegamento a livello  neurale  tra  due  agenti  interagenti  (ad  esempio  il  terapeuta  e  il  paziente),  offrendo  un substrato neurale per il potenziale terapeutico della musica. Tuttavia, sono ancora necessari studi empirici – sia neurali che comportamentali – per chiarire ulteriormente il possibile ruolo benefico della musica per gli individui con ASD. In particolare, saranno cruciali studi comportamentali che indagano il ruolo della musica nel miglioramento dei deficit sociali, come l’utilizzo di segnali musicali per insegnare il significato di altre informazioni socialmente salienti, agli individui con ASD. Gli studi di neuroimaging saranno anche essenziali per aiutarci a capire come i sistemi cerebrali, come l’MNS, che secondo quanto riferito sono alla base dei deficit sociali nell’ASD, possono essere attivati dalla musica per supportare la comprensione sociale.

Robotica

I  robot  socialmente  assistivi  hanno  mostrato  potenziali  benefici nella  terapia  di  pazienti  bambini  e  anziani  con  deficit sociali  e cognitivi.

In particolare, per i bambini autistici, i robot umanoidi potrebbero aumentare il coinvolgimento e l’attenzione, grazie al loro aspetto simile a un giocattolo semplificato e alla serie ridotta di possibili movimenti ed espressioni.

L’attenzione alle limitazioni motorie legate all’autismo ha aumentato l’interesse per lo sviluppo di nuovi strumenti robotici volti a migliorare non solo le capacità sociali ma anche le capacità motorie dei bambini autistici. A questo scopo, è stato progettato il robot umanoide NAO che utilizza diverse configurazioni di mirroring per rispecchiare i movimenti di base degli arti superiori di soggetti sani.

Un prototipo di un gioco di mirroring interattivo è stato sviluppato e testato con successo con la piattaforma basata su Kinect, aprendo la strada allo sviluppo di uno strumento versatile e potente per l’uso clinico con i bambini autistici.

Neurofeedback Training

Il neurofeedback è una tecnica riabilitativa non invasiva che consente di intervenire sulle frequenze cerebrali al fine di poterle modulare per produrre un cambiamento che possa apportare   benefici   a   livello   cognitivo   o motorio.

I   deficit   riscontrati   nell’autismo   possono derivare da connessioni funzionali alterate che influiscono       sulla       sincronizzazione       e sull’efficacia   della   comunicazione   neurale.

L’addestramento    al    neurofeedback    (NFT), indirizzato  sull’allenamento  del  sistema  dei neuroni specchio evidenzia nei soggetti con ASD miglioramenti :

–  nella consapevolezza sensoriale, sociale e cognitiva;

–  nella cognizione sociale

–  nella socievolezza/socializzazione,

–  nel linguaggi;

–  nella comunicazione social;

–  nella motivazione sociale

–  nelle stereotipie

Ciò suggerisce che l’induzione di cambiamenti neuroplastici tramite NFT può normalizzare le reti di mirroring disfunzionali nei bambini con autismo.

Conclusioni

La scoperta dei neuroni specchio è stata riconosciuta come uno dei maggiori sviluppi nelle neuroscienze, con possibili implicazioni per la spiegazione di molte importanti funzioni cognitive, tra cui la comprensione dell’azione e della percezione, l’imitazione e l’empatia.

La plasticità dimostrata dal sistema specchio in   diversi studi suggerisce possibilità di progettare interventi di tipo riabilitativo su base osservativa in una vasta gamma di situazioni cliniche come autismo, parkinson, ictus, afasia, schizofrenia, demenza..

“La nostra scoperta rivela che c’è un meccanismo naturale che in qualche modo ci rende sociali, ci porta a considerare l’altro come noi stessi. È chiaro che questo meccanismo è poi influenzato dalla società.”

-Giacomo Rizzolatti

Reference

-Neuroni specchio e funzioni cognitivo-motorie

Mirror  neurons  and  cognitive  and  motoric  functions  L.  Fogassi  Gior  Neuropsich  Età  Evol

2008;28:329-350

–Iacoboni M, Woods RP, Brass M, Bekkering H, Mazziotta JC, Rizzolatti G. Cortical mechanisms of human imitation. Science. 1999 Dec 24;286(5449):2526-8. doi: 10.1126/science.286.5449.2526. PMID: 10617472.

-Two systems for action comprehension in autism: mirroring and mentalising – Marsh e Hamilton,

2011Di

-Renzo M., Bianchi di Castelbianco F., Petrillo M., Racinaro L., Donaera F., Rea M., “The emotional contagion in children with Autism Spectrum Disorder”, Austin Journal of Autism & Related Disabilities, 2016, 2, 2:1020, pp. 1-7.

-Molnar-Szakacs  I,  Wang  MJ,  Laugeson  EA,  Overy  K,  Wu  WL,  Piggot  J.  Autism,  emotion recognition and the mirror neuron system: the case of music. Mcgill J Med. 2009 Nov 16;12(2):87. PMID: 21264050; PMCID: PMC2997252.

-Geminiani A, Santos L, Casellato C, Farabbi A, Farella N, Santos-Victor J, Olivieri I, Pedrocchi A. Design and validation of two embodied mirroring setups for interactive games with autistic children using the NAO humanoid robot. 2019

-Pineda JA, Carrasco K, Datko M, Pillen S, Schalles M. Neurofeedback training produces normalization in behavioural and electrophysiological measures of high-functioning autism. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2014;369(1644):20130183. Published 2014 Apr 28. doi:10.1098/rstb.

2013.0183

Sara Longobardi – Dott.ssa in Neuroscienze