Organizzazione posturale dell'iniziazione dell'andatura per l'analisi biomeccanica mediante registrazioni della piattaforma di forza

L’iniziazione dell’andatura (GI), la fase transitoria tra la postura ortograda e la locomozione stazionaria, è un compito funzionale e un paradigma sperimentale che viene classicamente utilizzato in letteratura per studiare il controllo posturale durante un compito motorio complesso che richiede la propulsione e la stabilità simultanee di tutto il corpo¹. I pazienti con condizioni neurologiche, come il morbo di Parkinson², l’ictus³, la paralisi sopranucleare progressiva⁴ e i “disturbi dell’andatura di livello superiore”⁵, sono noti per avere difficoltà a iniziare l’andatura, il che li espone ad un aumentato rischio di caduta. È quindi importante sia per le scienze di base che per quelle cliniche sviluppare concetti e metodi per comprendere i meccanismi di controllo posturale in gioco durante l’iniziazione del cammino, acquisire conoscenze scientifiche e una migliore comprensione della fisiopatologia dei disturbi dell’andatura e dell’equilibrio ed essere in grado di porvi rimedio attraverso interventi adeguati.

Il concetto di organizzazione biomeccanica dell’iniziazione dell’andatura è descritto di seguito e il metodo classico progettato per indagare questa organizzazione è dettagliato nella sezione del protocollo. L’IG può essere suddiviso in tre fasi successive: la fase di “aggiustamenti posturali anticipatori” (APA) corrispondente ai fenomeni dinamici che si verificano in tutto il corpo prima dello swing heel-off, la fase di “scarico” (tra swing heel-off e toe-off) e la fase di “swing” che termina al momento del contatto del piede oscillante con il piano di appoggio. Questa suddivisione classica del processo gastrointestinale ha origine dagli studi pionieristici di Belenkii et ^al.6 e altri^7,8, concentrandosi sulla coordinazione tra postura e movimento durante il sollevamento volontario del braccio in orizzontale nella postura eretta. In questo paradigma, i segmenti corporei che sono direttamente coinvolti nel sollevamento del braccio corrispondono alla catena “focale”, mentre i segmenti corporei che si interpongono tra la parte prossimale della catena focale e la superficie di appoggio corrispondono alla catena “posturale”⁹. Questi autori hanno riferito che il sollevamento del braccio è stato sistematicamente preceduto da fenomeni dinamici ed elettromiografici nella catena posturale, che hanno chiamato “aggiustamenti posturali anticipatori”. Per GI, lo swing heel-off (o swing toe-off, a seconda degli autori) è considerato come l’inizio del movimento dell’andatura¹⁰. Di conseguenza, i fenomeni dinamici che si verificano prima di questo istante corrispondono all’APA e l’arto oscillante è considerato un componente della catena focale¹¹. Questa affermazione è in accordo con la concezione classica dell’organizzazione biomeccanica del movimento, secondo la quale ogni atto motorio deve coinvolgere una componente focale e una posturale^12,13.

Da un punto di vista biomeccanico, l’APA associato a GI si manifesta come uno spostamento all’indietro e mediolaterale (orientato lateralmente alla gamba oscillante) del centro di pressione, che agisce per spingere il centro di gravità nella direzione opposta – in avanti e verso il lato della gamba della posizione. Maggiore è il centro di spostamento anticipatorio all’indietro della pressione, maggiori sono le prestazioni del motore in termini di velocità del baricentro in avanti al contatto con il piede^10,14. Inoltre, spingendo il baricentro verso il lato della gamba in posizione, gli APA contribuiscono a mantenere la stabilità mediolaterale durante la fase di oscillazione di GI 1,15,16,17. La letteratura attuale sottolinea che l’alterazione di questo controllo anticipatorio della stabilità è una delle principali fonti di cadute negli anziani¹. La stabilità durante GI è stata quantificata in letteratura con un adattamento del “margine di stabilità”¹⁸, una quantità che tiene conto sia della velocità che della posizione del baricentro all’interno della base di appoggio. Oltre allo sviluppo dell’APA, è stato riportato che la caduta del centro di gravità durante la fase di oscillazione del GI sotto l’effetto della gravità è attivamente frenata dai tricipiti della gamba in posizione. Questa frenata attiva facilita il mantenimento della stabilità dopo il contatto con il piede, consentendo un atterraggio regolare del piede sulla superficie di appoggio⁴.

L’obiettivo di questo lavoro è quello di fornire a studiosi, clinici e studenti di istruzione superiore informazioni sul materiale e sul metodo sviluppato nel nostro laboratorio per studiare l’organizzazione posturale del GI attraverso un approccio biomeccanico. Questo metodo “globale” (che può anche essere assimilato a un metodo “cinetico” per le ragioni descritte di seguito) è stato iniziato da Brenière e collaboratori^10,19. Si basa sul principio diretto della meccanica per calcolare sia l’accelerazione del centro di gravità, sia le posizioni istantanee del centro di pressione. Ognuno di questi punti è un’espressione globale specifica del movimento.

Uno è l’espressione istantanea dei movimenti di tutti i segmenti del corpo relativi allo scopo del movimento (il centro di gravità; ad esempio, la velocità di progressione del corpo durante GI); l’altro (il centro di pressione) è l’espressione delle condizioni di supporto necessarie per raggiungere questo obiettivo. Le posizioni istantanee di questi due punti riflettono le condizioni posturo-dinamiche da soddisfare per l’iniziazione dell’andatura. La piattaforma di forza è lo strumento appropriato per questo modello perché consente la misurazione diretta delle forze esterne e dei momenti che agiscono sulla superficie di appoggio durante il movimento. Permette anche l’esecuzione di movimenti naturali e non richiede una preparazione speciale.

Molti fattori sono noti per influenzare l’organizzazione posturale del GI, compresi i fattori biomeccanici, (neuro)fisiologici, psicologici, ambientali e cognitivi ^1,20. Questo articolo si concentra sull’influenza di due fattori – velocità del GI e pressione temporale – e fornisce valori tipici ottenuti in giovani adulti sani.