Camminare è un’attività che spesso si dà per scontata. Le persone in genere presumono di poter svolgere più attività contemporaneamente, ad esempio “camminare masticando un chewing gum” con un impegno minimo del loro sforzo mentale. In effetti, ogni gamba può muoversi ritmicamente indipendentemente dall’altra, controllata dal suo lato del midollo spinale.
Tuttavia, la capacità del cervello umano di coordinare l’andatura in modo tale che le gambe di un camminatore siano sfasate l’una rispetto all’altra di mezzo passo, la “relazione antifase“, non è così banale quando si incontra un ostacolo o si verifica un’asimmetria, come quando c’è una curva nel percorso.
Un nuovo studio dell’Università di Osaka fa luce su come viene mantenuto un normale ritmo di camminata, offrendo spunti che potrebbero migliorare le tecniche di riabilitazione per i pazienti che hanno subito traumi cerebrali o altri problemi neurologici.
Approfondimenti da uno studio recente sulla camminata
Nello studio, pubblicato di recente su Communications Biology, i ricercatori hanno catturato dati cinematici da pazienti sani che camminavano su un tapis roulant che veniva occasionalmente disturbato da un improvviso cambiamento di velocità. Ciò ha portato a una perdita momentanea della relazione antifase, rapidamente ripristinata quando i soggetti hanno riorientato i loro movimenti di camminata.
I dati di questo esperimento sono stati analizzati utilizzando un modello matematico di due oscillatori accoppiati, simili a due pendoli collegati da una molla, insieme a un metodo di inferenza bayesiana. L’approccio ha permesso ai ricercatori di calcolare la funzione più probabile che rappresenta il modo in cui il cervello ha applicato il suo controllo per coordinare i movimenti delle gambe.
Per semplificare ulteriormente il problema, è stata applicata la teoria della riduzione di fase, che presuppone che il sistema perturbato stia tornando a una soluzione periodica regolare, chiamata ciclo limite. “L’uso dell’inferenza bayesiana ci ha permesso di dedurre il controllo della coordinazione delle gambe in modo quantitativo“, afferma l’autore principale dello studio, Takahiro Arai.
Efficienza cerebrale nel coordinare il camminare
Sorprendentemente, i ricercatori hanno scoperto che la fase relativa non è controllata attivamente dal cervello finché la deviazione dall’orientamento corretto dell’antifase non supera una certa soglia. Vale a dire, il cervello non interviene attivamente per coordinare la posizione relativa delle gambe finché non sono un po’ fuori fase. Suggeriscono che non richiedere l’applicazione costante del controllo migliora sia l’efficienza energetica che la manovrabilità.
“Sulla base del nostro modello, vediamo che il cervello non è né eccessivamente controllante, il che limiterebbe la nostra capacità di superare gli ostacoli e consumerebbe anche molta energia cerebrale, né eccessivamente rilassato, il che potrebbe portare a cadere quando le gambe diventano troppo scoordinate“, afferma l’autore senior, Shinya Aoi.
Implicazioni per la riabilitazione e gli ausili per la mobilità
Questa ricerca potrebbe essere importante per aiutare a migliorare la deambulazione delle persone anziane o di individui che hanno sperimentato gli effetti neurologici di un ictus o del morbo di Parkinson. Potrebbe anche portare allo sviluppo di ausili fisici che aiutino le persone a camminare in modo più naturale.
Riferimento: “Interlimb coordination is not strictly controlled during walking” di Takahiro Arai, Kaiichiro Ota, Tetsuro Funato, Kazuo Tsuchiya, Toshio Aoyagi e Shinya Aoi, 20 settembre 2024, Communications Biology .
DOI: 10.1038/s42003-024-06843-w
