LA MARCIA: UN MIRACOLO D’EQUILIBRIO

LA MARCIA: UN MIRACOLO D’EQUILIBRIO GIORGIO GUIDETTI, DANIELE MARCHIONI, MASSIMO TRANI, MARIO DAIDONE Servizio di Vestibologia e Rieducazione vestibolare Clinica ORL - Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia E-mail: guidetti.g@policlinico.mo.it
La marcia è davvero un miracolo d’equilibrio: consiste infatti in una successione di appoggi bipodalici e monopodalici in cui il baricentro corporeo viene proiettato in avanti al di fuori del poligono di sostegno in una sorta di “sequenza di cadute evitate” (1, 2). Secondo Ducroquet (3) questa successione di slanci e di frenate può essere scomposta in quattro tempi (Fig.1): Un ciclo di marcia è l’attività di un solo arto inferiore dal contatto del tallone al suolo sino al contatto successivo e può essere suddiviso (4) in due periodi:	1. la fase di appoggio in cui il piede riposa al suolo e sopporta il peso del marciatore; 2. la fase di oscillazione durante il quale l’arto si trova sospeso e si porta dall’indietro all’avanti. L’unità di misura della marcia è il passo che corrisponde in pratica ad un ciclo di marcia. Le caratteristiche del passo variano tra i vari individui in base a numerosi fattori. Durante la marcia vari movimenti avvengono in successione tra loro e interessano
Fig. 1 - Le fasi della marcia secondo Ducroquet.
tutti i segmenti corporei. Il coinvolgimento in successione delle diverse articolazioni dipende in gran parte dalla situazione anatomica delle stesse e dei relativi muscoli e legamenti. Lo spostamento del centro di gravità è sia sul piano verticale che orizzontale, con una traiettoria di tipo sinusoidale, di piccola ampiezza su entrambi i piani, di carattere semielicoidale. Le componenti biomeccaniche scheletriche fanno sì che questo spostamento sia “economico”. Le funzioni del piede durante la marcia sono la stabilizzazione e la propulsione. La parte posteriore del piede è soprattutto adibita alla stabilizzazione e la parte anteriore alla propulsione. Durante la marcia si assiste ad una trasformazione continua di energia potenziale in energia cinetica e viceversa. In questa trasformazione intervengono in modo evidente i fattori d’inerzia e di gravità. Quando il piede si appoggia al suolo la forza registrata è superiore al peso del corpo del 40% e rimane ancora superiore quando il piede si stacca dal suolo. Non siamo attualmente del tutto a conoscenza della complessa rete che regola la marcia. L’acquisizione di questa funzione è comunque progressiva e solo verso i 6-7 anni la marcia diviene armonica e ben allineata. Questa relativa lentezza nell’acquisizione è dovuta al fatto che necessita di un sistema complesso di comandi e controlli: 1. misura dello spazio e valutazione degli ostacoli, comprese le caratteristiche del suolo; 2. mantenimento dell’equilibrio e dell’appoggio monolaterale; 3. comando delle differenti sequenze motrici tra loro strettamente concatenate; 4. analisi propriocettiva, vestibolare e visiva dell’efficacia del comando motorio per garantire aggiustamenti e regolazioni.	La marcia diventa possibile dunque solo dopo l’acquisizione di alcuni automatismi, garantiti da meccanismi di feed back e feed forward. Nel corso dei ripetuti tentativi vengono selezionati i circuiti nervosi e le sinergie più efficaci, vengono soppresse progressivamente le contrazioni inutili o esagerate e vengono definiti i compiti degli organi di percezione. L’apprendimento comporta anche una diminuzione progressiva del ruolo della coscienza, con trasferimento delle funzioni a livello dei centri di comportamento automatico che elaborano il comando sotto forma di un ciclo ripetitivo. La coscienza non deve fissare che degli obiettivi e un numero limitato di elementi di controllo (ad esempio: direzione e velocità). Il controllo corticale interviene soprattutto quando si richiede un particolare livello di attenzione: ad esempio) su terreni irregolari o in ambienti sconosciuti. Il programma motorio viene regolato in funzione dell’innervazione reciproca degli agonisti e degli antagonisti, della lotta automatica contro la forza di gravità, dell’utilizzo della forza di inerzia e della fissazione dei segmenti prossimali per permettere l’azione di quelli distali. Il perfetto aggiustamento è garantito dalle diverse informazioni coscienti. Una marcia normale richiede dunque l’integrità dell’apparato muscolo-scheletrico e dell’intero sistema nervoso. Per ottimizzare la marcia, l’uomo utilizza anche i processi cognitivi che coinvolgono i meccanismi della memoria. È infatti possibile memorizzare in ogni istante un gran numero di informazioni. In parte esse entreranno nel bagaglio di esperienza (long term memory o LTM), necessaria per creare archetipi di comportamento automatico, e in parte saranno mantenute in memoria solo per brevissimo intervallo di tempo operativo (working memory o WM). La WM rappresenta un primo livello di memorizzazione delle informazioni cognitive sensoriali, destinate a decadere dopo


pochi secondi, facilmente richiamabili all’attenzione e utilizzate per la formazione di un programma motorio a breve termine. Queste attività di memorizzazione sono indispensabili per l’orientamento spaziale e temporale, cioè per i processi cognitivi che permettono: • di posizionarsi in uno spazio tridimensionale in base ad una direzione specifica o ad un sistema che prenda come riferimento noi stessi (egocentrico) o gli oggetti vicini (esocentrico o allocentrico); • di valutare la durata di un lasso di tempo e di situare in esso eventi relativamente brevi, senza l’ausilio di strumenti particolari, quali ad esempio teorici recettori temporali, che non esistono in natura. Probabilmente il rapporto temporale fra vari eventi è organizzato dalla stessa memoria, che determina le relazioni tra le esperienze vissute. L’orientamento spazio-temporale richiede (5-12) un continuo updating on-line sensoriale proprio- ed esterocettivo ed un network neuronale in grado di immagazzinare questi inputs, di confrontarli con esperienze passate e di sviluppare strategie adattative di orientamento spaziale con i relativi programmi motori. In particolare la WM mantiene on-line gli stimoli immagazzinati per “guidare” in tempi brevi (memoria “cache”) il movimento anche in loro assenza. È questo il caso ad esempio dei piloti che debbono mantenere il volo livellato anche alla scomparsa dei riferimenti visivi. Tecniche di neuroimaging, la functional RMN (fRMN) e la PET, associate a tests neuropsicologici, hanno dimostrato che i processi cognitivi spazio-temporali nel loro insieme possono attivare numerose aree corticali, la corteccia parietale, frontale, occipitale e temporale, ed alcune regioni subcorticali. La WM visuo-spaziale pare attivare soprattutto la corteccia prefrontale dorso-laterale (DLPFC) (13).	Lo studio della marcia La marcia viene studiata con diverse tecniche, sia cliniche che strumentali. L’alto numero dei fattori coinvolti (struttura osteo-artro-muscolare, abitudini ed esperienze di vita, sensori periferici, SNC sotto- e sovratentoriale, situazione psicologica) e la loro interferenza reciproca, rendono comunque complesso lo studio della marcia. La componente osteo-artro-muscolare rappresenta sia l’elemento effettore che una fonte di inputs propriocettivi. Le eventuali patologie delle ossa, dei muscoli e delle articolazioni modificano l’assetto posturale, interferendo in modo costante sui risultati dei vari tests sino a rendere talora pressoché impossibile una loro interpretazione in chiave neurologica. Questo fenomeno è evidente soprattutto nei tests strumentali più raffinati, che sono stati infatti utilizzati spesso al solo scopo di valutare i problemi ortopedici del paziente. L’interferenza dei fattori visivi viene valutata confrontando i dati ad occhi aperti e ad occhi chiusi. Tutti i tests vengono infatti abitualmente effettuati anche ad occhi chiusi o al buio, per eliminare l’eventuale correzione apportata dagli inputs visivi e per evidenziare dunque meglio l’interferenza dell’apparato vestibolare. In questo modo non si riesce però ad escludere l’interferenza degli inputs propriocettivi. La chiusura degli occhi può inoltre slatentizzare eventuali stati ansiosi o fobici. L’effettuazione di un “retest” riduce le componenti ansiose, soprattutto quelle reattive, nei casi meno gravi. Le componenti corticali interagiscono soprattutto quando il comando impartito prevede l’esecuzione di un compito complesso (ad esempio: marciare su un percorso prestabilito).

Il test di Unterberger o della marcia sul posto Il paziente viene invitato a marciare sul posto, con le braccia tese in avanti, per almeno 40 passi, staccando bene i piedi da terra (Fig. 2). Viene considerato indice di patologia vestibolare uno spin di almeno 45° in senso orario od antiorario (in genere omolaterale comunque al lato deficitario), specialmente se preceduto da una certa latenza (anche 15-20 sec). Nei pazienti con patologia centrale, a seconda della sede interessata, si possono osservare movimenti atassici, oscillazioni più irregolari o pluridirezionali, slivellamenti delle braccia, andatura steppante, latero- o retropulsioni, in genere con breve latenza. Spesso tali fenomeni sono evidenti anche ad occhi aperti. Lo stesso test può essere effettuato con l’ausilio di una registrazione fotografica o	video e prende il nome di Cranio-Corpo- Grafia. Una variante di questo test è rappresentata dal test di Fukuda in cui il paziente viene invitato, in tempi successivi, a marciare anche col capo ruotato a destra o a sinistra. Nel soggetto normale la rotazione del capo induce un movimento di spin controlaterale alla rotazione, di pari entità nei due sensi. In ambiente chinesiologico è stato suggerito di effettuare il test della marcia sul posto anche con un rullo di cotone interdentario nelle due emiarcate o in una sola di esse: test di Nahmani. Se nel test di base è presente uno spin significativo e tale spin scompare con lo svincolo occlusale, si può ipotizzare una interferenza destabilizzante di fattori stomatognatici sul controllo posturale dinamico. Marcia a stella Il paziente viene invitato a marciare ripetutamente in avanti e all’indietro per almeno 5-6 metri. Se è presente una patologia vestibolare, la tendenza a deviare dal lato deficitario può far effettuare al paziente una sorta di tracciato a stella. Nel caso dei pazienti centrali saranno invece più probabili le alterazioni della marcia già descritte per il test di Unterberger. La marcia del funambolo Il paziente viene invitato a marciare come su di un filo, mettendo progressivamente il calcagno di un piede davanti alla punta dell’altro. Si tratta di una marcia del tutto innaturale, molto difficile da effettuare da parte di soggetti non giovani o con problemi osteo-artro-muscolari. Le eventuali risposte “anormali” sono pertanto in genere di difficile interpretazione.
Fig. 2 - Il test della marcia secondo Unterberger.

Una tendenza alla caduta ripetuta verso lo stesso lato può essere considerata un indice di probabile deficit vestibolare omolaterale. La marcia su percorsi memorizzati Si tratta di una tecnica sinora non standardizzata, da noi utilizzata da vari anni a scopo riabilitativo (14, 15) ma che ha dimostrato di fornire informazioni molto interessanti qualora effettuata con il nostro attuale protocollo. Il paziente viene invitato a percorrere a piedi nudi tre figure geometriche, disegnate su di un tappeto di plastica grigio (Fig. 3): a. un quadrato di colore rosso con lato di 222 cm; b. un cerchio di colore giallo con diametro di 212 cm; c. un triangolo di colore azzurro con lato di 109 cm. Non è possibile per i soggetti esaminati distinguere con la sensibilità tattile la linea che costituisce la figura geometrica dalla superficie del tappeto. L’esercizio viene ripetuto per ciascuna figura nei due sensi	di marcia (orario e antiorario), nelle seguenti condizioni: – ad occhi chiusi – ad occhi aperti – ad occhi chiusi. Vengono rilevati i tempi di percorrenza per ogni figura e per ogni senso di marcia, con correzione verbale degli eventuali errori e senza arrestare il paziente. Alla fine dei percorsi viene richiesta anche una valutazione soggettiva della difficoltà nell’esecuzione dei singoli percorsi. Il primo percorso ad occhi chiusi ha un effetto “priming” sull’esecuzione dei successivi e si basa sui dati immagazzinati nella WM. I successivi percorsi ad occhi aperti e chiusi forniscono ulteriori informazioni e aggiornano l’esperienza precedente. I percorsi memorizzati potrebbero quindi essere considerati un tipo di navigazione basata sulla conoscenza dello spazio circostante che viene aggiornato dai dati sensoriali istante per istante. La baropodometria Il baropodometro è un sistema computerizzato per il rilevamento delle pressioni e
Fig. 3 - Il test della marcia su percorsi memorizzati.
dell’impronta podalica sia in fase statica che durante una deambulazione. Esso consta di una pedana della lunghezza di 200 cm, al centro della quale vi è un sensore (cosiddetta “pelle artificiale”), della lunghezza di 120 cm, che consta di una matrice di 1024 elettrodi resistivi in platino, ricoperta da uno strato di gomma conduttrice a spessore noto, la cui resistenza varia a seconda del carico applicato. L’alimentazione degli elettrodi è a tensione costante (10 V), la corrente passante attraverso ognuno di essi è modulata in funzione della pressione esercitata. La risposta del sensore (corrente/pressione) è di tipo sigmoide. Per valutare la marcia si invita il paziente ad eseguire una deambulazione rilassata all’interno della pedana (16). I sensori della piattaforma registrano una serie di passi con i relativi carichi pressori di ogni arto. Durante la deambulazione nella fase di appoggio monopodalico il baricentro assume posizioni sequenziali dal dietro verso l’avanti; la sommatoria di tali posizioni descrive la curva di srotolamento del passo che racchiude in sé tutti gli eventi relativi alle risultanze sul piano orizzontale delle forze e dei momenti di gioco. La traslazione latero-mediale di questa curva sull’impronta podalica costituisce l’oggetto fondamentale dello studio della dinamica del passo. Viene misurata a livello dell’articolazione tibio-tarsica (retropiede) ed a livello delle teste metatarsali (avampiede). È quindi possibile calcolare lo svolgimento dinamico del piede ed il baricentro delle pressioni per tutte le fasi della dinamica, fino ad ottenere una linea globale collegante tutti i baricentri. L’apposito software di trattamento dei dati fornisce vari parametri quantitativi e qualitativi, relativi ad ogni arto, quali: – superficie dell’ impronta podalica; – percentuale di carico; – curva di distribuzione globale della superficie; dell’impronta podalica, in funzione del tempo;	Fig.4 - La rappresentazione dei picchi di forza su ciascuna impronta podalica durante il test baropodometrico (sistema Diagnostic Support).
	– curva di distribuzione del punto di massima pressione, o curva di srotolamento podalica, in funzione del tempo; – curva di distribuzione del punto di pressione media dell’impronta podalica, in funzione del tempo. La nostra routine prevede: • una prova ad occhi aperti, senza rilevamento dei dati, per familiarizzare col compito; • due prove ad occhi aperti con rilevazioni baropodometriche, di cui l’ultima viene considerata la definitiva; • due prove ad occhi chiusi, con le stesse modalità precedentemente descritte. Lo studio foto-cinematografico Il paziente viene fatto marciare in modo libero o con compiti precisi in una stanza debitamente attrezzata con una serie di videocamere che registrano la dinamica delle articolazioni su cui in genere viene posto un marker rifrangente. Un apposito software ricostruisce le traiettorie, consentendone uno studio particolarmente raffinato.

La marcia nel paziente con patologia vestibolare Nei pazienti con patologia del SNC la funzione della marcia è spesso compromessa, in modo diverso a seconda della sede della patologia ed è spesso accompagnata dal rischio di cadute. Tale rischio è presente anche nei momenti immediatamente successivi ad un deficit vestibolare acuto, quando la marcia è pressoché impossibile. L’instaurarsi progressivo del compenso garantisce però in genere una progressiva normalizzazione della funzione. Nondimeno l’eventuale persistenza del deficit e della relativa asimmetria degli inputs labirintici modifica in modo permanente i programmi che sovraintendono alla marcia. Un nostro recente studio su un campione di 140 soggetti (81 affetti da patologia vestibolare	periferica in attuale compenso e 59 normali) (Fig.5) mostra infatti che un deficit vestibolare periferico cronico, ancorché clinicamente silente e compensato: • lascia una sorta di “cicatrice” nella funzione della marcia; • determina una nuova strategia del controllo posturale durante il passo; • non interferisce significativamente con La baropodometria rivela infatti che il paziente con un deficit vestibolare periferico tende a dislocare definitivamente il baricentro durante la marcia in modo significativo da un lato, in genere quello deficitario (Fig. 6). Nella grande maggioranza dei casi ciò non implica però una deviazione della marcia, nemmeno ad occhi chiusi, se non nelle fasi iniziali del compenso (test di Unterberger nella norma in un’ alta percentuale di casi). Si tratta quindi di una vera e propria modificazione dei programmi di controllo posturale dinamico, con un buon adattamento
Fig.5 - Percentuale di alterazione dei diversi tests di studio della marcia (Unterberger, baropodometria, percorsi memorizzati) nei soggetti normali o con patologia vestibolare cronica.

Fig. 6 - Evidente asimmetria dei picchi di forza nelle impronte podaliche durante il test baropodometrico (sistema Diagnostic Support) in un paziente con deficit vestibolare cronico.	Bibliografia 1. Vandervael F: Analyse des mouvements du corp humain. I vol. Maloine, Paris 1966. 2. Piéra J.B, Grossiord A: La marche. E.M.C.. Kinésithérapie. Paris, 4.4.02, 26013 A-10; A-15. 3. Ducroquet R, Ducroquet J, Ducroquet P: La marche et les boiteries. I vol. Masson, Paris 1965. 4. Murray M.P: Gait as a movement pattern. Amer J Physiol Med. 1967; 1: 46. 5. Ivanenko Y, Grasso R, Israel I, Berthoz A: Spatial orientation in humans: perception of angular wholebody displacements in two-dimensional trajectories. Exp Brain Res 1997; 117: 419-27. 6. Berthoz A, Israel I, Georges François P, Grasso R, Tsuzuku T: Spatial memory of body linear displacement: what is being stored? Science 1995; 269(5220), 95-8. 7. Colby CL, Goldberg ME: Space and attention in parietal cortex: Annual Review of Neuroscience 1999; 22: 319-49. 8. Cabeza R, Nyberg L: Imaging cognition II: an empirical rewiev of 275 PET and fMRI studies. J Cogn Neurosci 2000; 12: 1-47. 9. Andersen RA, Shenoy KV, Snyder LH, Bradley DC, Crowell JA: The contributions of vestibular signals to the representations of space in the posterior parietal cortex. Ann NY Acad Sci 1999; 871: 282-92. 10. Duff SC, Logie RH: Storage and processing in visuospatial working memory. Scand J Psychol 1999; 40: 251-9. 11. Berthoz A, Viaud Delmon I: Multisensory integration in spatial orientation. Curr Opin Neurobiol 1999; 9: 708-12. 12. Baddeley AD: Working Memory. Oxford University Press, New York 1986. 13. Diwadkar VA, Carpenter PA, Just MA: Collaborative activity between in dynamic spatial working memory revealed by fMRI. Neuroimage 2000; 12: 85-99. 14. Guidetti G: Diagnosi e terapia dei disturbi dell’equilibrio. Marrapese, Roma 1996. 15. Guidetti G: Rehabilitation techniques for balance disorders. In: Rehabilitative management of the dizzy patient. Guidetti G (ed). Excerpta Medica, Milano 2000; 103-32. 16. Villani C, Mantegna N, Ruo P, Chiozzi F: L’appoggio plantare fisiologico, valutazione baropodometrica. Chirurgia del Piede 2000; 24:1.

funzionale alla nuova costante del sistema rappresentata dall’asimmetria stabilizzata degli input vestibolari. Questa “riprogrammazione” adattativa risulta molto efficace anche nel caso di compiti più complessi e che richiedono l’attivazione della working memory, come nella marcia su percorsi memorizzati, Suggerimenti Nello studio della marcia riteniamo necessario: • effettuare preventivamente un esame obiettivo posturologico; • ridurre il più possibile le interferenze sensoriali durante i tests; • effettuare sia test che “retest”; • evitare di fornire riferimenti ambientali, reali (segnali luminosi, sonori, tattili, ecc.) o anche solo virtuali (pareti o arredi vicini di cui il paziente può memorizzare la posizione); • valutare i tests della marcia nel contesto degli altri momenti dello studio clinico otoneurologico, psico-affettivo e posturale. Tralasciare uno di questi aspetti della valutazione può comportare un errore diagnostico.