Il ruolo dell’osservazione delle azioni nel recupero e nell’acquisizione delle abilità motorie

The observation of an action is able to trigger in the observer’s motor system an activity similar to that evoked by the correspondent action execution. Such a capacity to transform the sensory representations of other’s actions into one’s own motor representation concerning the same action – i.e. mirror mechanism – plays a key role in action understanding and imitation-driven motor learning. Action observation is able to access the cortical motor system even when limb motor function is impaired, favoring cortical reorganization and ultimately affecting motor abilities in action execution. On this basis, a rehabilitative approach grounded on action observation (i.e. Action Observation Treatment – AOT) have proven effective in improving motor function in several neurological disorders. The aim of the thesis is to discuss the role of action observation in driving the recovery and the perfectioning of motor abilities. The first part of the thesis reports a clinical pilot study demonstrating the effectiveness of AOT for the improvement of upper limb motor function in children with cerebral palsy. This study presents two main elements of novelty. The first is the remote treatment delivery and monitoring, allowing the implementation of rehabilitative sessions at patient’s own home. The second is the introduction of child-to-child remote interaction as driving-factor of motor improvement. In particular, child-to-child difference in hand motor ability is linked to improvement, suggesting that it is preferable for a child to observe a leading peer with superior motor skills to his own. This study extends traditional AOT approaches to novel social-enriched scenarios by which children could simultaneously be both recipient and leader within the motor learning process. The second part of the thesis aim to investigate the neurophysiological substrates of observational learning in healthy subjects, by means of a Transcranial Magnetic Stimulation study (TMS). Since the recent interruption of the experimental activities due to the pandemic, this part needs additional time to be completed. Thus, a six-months extension for the completion of the thesis has been requested.

L’osservazione delle azioni è in grado di evocare nel sistema motorio dell’osservatore un’attività comparabile a quella associata all’esecuzione della stessa azione. Tale capacità d trasformare la rappresentazione sensoriale delle azioni altrui nella propria rappresentazione motoria concernente la medesima azione – i.e. meccanismo specchio – gioca un ruolo fondamentale nella comprensione delle azioni e nell’apprendimento motorio tramite imitazione. L’osservazione delle azioni è in grado di favorire l’accesso al sistema motorio anche quando sussistono deficit motori agli arti, favorendo i processi di riorganizzazione corticale motoria e migliorando le abilità d’esecuzione del movimento. Sulla base di questo principio, un approccio riabilitativo basato sull’osservazione delle azioni (Action Observation Treatment – AOT) si è dimostrato efficace nel migliorare le funzioni motorie in diverse patologie neurologiche. Lo scopo di questa tesi è quello di discutere il ruolo dell’osservazione delle azioni nel favorire il recupero e il perfezionamento delle abilità motorie. La prima parte della tesi riporta uno studio clinico pilota che ha dimostrato l’efficacia della AOT nel miglioramento delle funzioni motorie dell’arto superiore nei bambini affetti da paralisi cerebrale infantile. Questo studio presenta due principali elementi innovativi. Il primo consiste nella somministrazione e nel monitoraggio da remoto del trattamento, in modo da permettere l’implementazione delle sessioni riabilitative direttamente a casa del bambino. Il secondo è l’introduzione dell’interazione remota fra bambini partecipanti come fattore attivo di trattamento. La differenza di abilità manuali fra pari è risultata essere associata all’efficacia del trattamento, indicando che è preferibile per il bambino osservare un compagno con abilità superiori alle proprie al fine di incrementare le probabilità di miglioramento. Questo studio apre l’AOT tradizionale a nuovi scenari, in cui i bambini possono simultaneamente essere beneficiari ed erogatori all’interno del processo di apprendimento motorio. La seconda parte della tesi ha lo scopo di esplorare i substrati neurofisiologici dell’apprendimento motorio delle azioni tramite la loro osservazione attraverso uno studio di Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS). In relazione alla recente interruzione delle attività sperimentali conseguente alla pandemia, questa parte della tesi richiederà un tempo aggiuntivo per essere ultimata. Pertanto, è stata richiesta una proroga semestrale per la consegna finale della tesi.