Efficienza della rete cerebrale pre e post trattamento durante l'equilibrio negli adulti anziani

The efficient regulation of posture ensures proper control of muscle tone necessary for maintaining balance and posture, thereby avoiding the risk of falls. The aging process affects the ability to effectively manage balance, increasing reaction times and the execution of motor tasks. Physical exercise and correct posture contribute to maintaining the musculoskeletal system functioning, reducing the risk of falls in the elderly. In this thesis, electroencephalographic data collected during a clinical test used to evaluate reactive, static, and dynamic balance (Mini-BESTest) before (T0) and after (T1) a three-week physiotherapy treatment aimed at improving posture and balance in elderly individuals at higher risk of falls (5 women over 65 years old with osteoporosis) were analyzed. The Mini-BESTest has a maximum score of 28 points derived from 14 tasks, each with a score from 0 (lowest level of functionality) to 2 (highest level of functionality). These 14 tasks are divided into 4 sections aimed at evaluating: anticipatory postural control, reactive postural control, sensory orientation, and walking. In this preliminary study, EEG data related to the assessment of sensory orientation were analyzed. Specifically, participants had to maintain balance, for a total duration of 30 seconds, on a foam surface with closed eyes. The alpha brain rhythm ([8-13] Hz) plays a crucial role in attentional orientation in the visual space and is actively involved in coordinating and communicating within the brain network. For this reason, spectral power values and effective connectivity (squared Partial Directed Coherence) in the alpha band were analyzed. From the obtained connectivity matrices, two indices derived from graph theory were calculated at T0 and T1 to evaluate the effect of treatment on brain dynamics during this postural task: the local and global efficiency indices of the brain network. Subsequently, the correlation between the overall scores obtained in the Mini-BESTest by the subjects at T0 and T1 and the global efficiency of the network was calculated. The results showed a common trend of desynchronization of alpha band power at time T1 in the sensorimotor area and a parallel increase in local efficiency values in this area. The Mini-BESTest scores showed an average increase of 2.5 points for participants at time T1, suggesting that the treatment induced benefits in maintaining balance. This was confirmed by evaluating the correlation between Mini-BESTest scores and the global efficiency of the network, indicating that post-treatment, greater brain integration corresponds to better motor performance in performing the proposed postural tasks, as evidenced by an increase in the overall scores of the Mini-BESTest for each subject.

L’efficiente regolazione posturale assicura un corretto controllo del tono muscolare necessario per mantenere l’equilibrio e la postura evitando il rischio di cadute. Il processo di invecchiamento incide sulla capacità di gestire in modo efficace l’equilibrio, aumentano i tempi di reazione e di esecuzione di compiti motori. L’esercizio fisico e una corretta postura contribuiscono a mantenere l’apparato muscolo-scheletrico funzionante riducendo il rischio di caduta negli anziani. In questa tesi sono stati analizzati i dati elettroencefalografici raccolti durante un test clinico utilizzato per valutare l’equilibrio reattivo, statico e dinamico (Mini-BESTest) prima (T0) e dopo (T1) un trattamento fisioterapico di tre settimane volto a migliorare la postura e l’equilibrio negli anziani a maggiore rischio di caduta (5 donne di età maggiore a 65 anni con osteoporosi).  Il Mini-BESTest ha un punteggio massimo di 28 punti derivanti da 14 compiti, ciascuno con un punteggio da 0 (livello più basso di funzionalità) a 2 (livello più alto di funzionalità). Questi 14 compiti sono suddivisi in 4 sezioni che mirano a valutare: il controllo posturale anticipatorio, il controllo posturale reattivo, l’orientamento sensoriale e il cammino.  In questo studio preliminare sono stati analizzati i dati EEG relativi alla valutazione dell’orientamento sensoriale. In particolare, i partecipanti dovevano mantenere l’equilibrio, per una durata complessiva di 30 secondi, su una superficie di gommapiuma ad occhi chiusi. Il ritmo cerebrale alpha ([8-13] Hz) ha un ruolo determinante nell’orientamento dell’attenzione nello spazio visivo e svolge un ruolo attivo nel coordinamento e nella comunicazione della rete cerebrale. Per questo motivo, sono stati analizzati i valori della potenza spettrale e di connettività effettiva (squared Partial Directed Coherence) in banda alpha. Dalle matrici di connettività ottenute, al fine di valutare l’effetto del trattamento sulle dinamiche cerebrali durante questo compito posturale, sono stati calcolati a T0 e T1, due indici derivanti dalla teoria dei grafi: l’indice di efficienza locale e globale della rete cerebrale. Successivamente, è stata calcolata la correlazione tra i punteggi complessivi ottenuti nel Mini-BESTest dai soggetti a T0 e T1 e l’efficienza globale della rete. Dai risultati ottenuti si è registrato un trend comune di desincronizzazione della potenza in banda alpha al tempo T1 in area sensomotoria ed un parallelo incremento dei valori di efficienza locale in quest’area. I punteggi ottenuti dal Mini-BESTest hanno mostrato in media un aumento di 2.5 punti per i partecipanti al tempo T1 suggerendo che il trattamento ha indotto benefici sul mantenimento dell’equilibrio. Ciò è stato confermato valutando la correlazione tra i punteggi del Mini-BESTest e l’efficienza globale della rete, da cui emerge che nel post trattamento ad una maggiore integrazione cerebrale corrispondono migliori prestazioni motorie nell’eseguire i compiti posturali proposti, evidenziate da un aumento dei punteggi complessivi del Mini-BESTest per ciascun soggetto.