Search

Converging evidence shows that individual differences in cognitive abilities are partly driven by neuroanatomical constraints determined during fetal life and largely unaffected by postnatal events. For instance, the large degree of intersubject variability in sulcal anatomy of the Anterior Cingulate Cortex has been associated with long-term differences in executive performance and functional activity. The consequences of these observations are far-reaching and represent a new perspective on the neural architecture of behavioral differences. On the other hand, neuroplastic processes continuously modify the brain organization in response to internal and external demands. This dissertation provides a systematic investigation on the dynamic interplay between early neuroanatomical constraints, environmental neuroplastic factors, brain activity, and cognitive performance across age. This work adopts a combination of complementary multimodal neuroimaging techniques (i.e., surface-based morphometry, structural and functional connectivity, and task-based fMRI), neuropsychological testing, and psycholinguistic assessment to better understand this complex relationship. Converging evidence shows that individual differences in cognitive abilities are partly driven by neuroanatomical constraints determined during fetal life and largely unaffected by postnatal events. For instance, the large degree of intersubject variability in sulcal anatomy of the Anterior Cingulate Cortex has been associated with long-term differences in executive performance and functional activity. The consequences of these observations are far-reaching and represent a new perspective on the neural architecture of behavioral differences. On the other hand, neuroplastic processes continuously modify the brain organization in response to internal and external demands. This dissertation provides a systematic investigation on the dynamic interplay between early neuroanatomical constraints, environmental neuroplastic factors, brain activity, and cognitive performance across age. This work adopts a combination of complementary multimodal neuroimaging techniques (i.e., surface-based morphometry, structural and functional connectivity, and task-based fMRI), neuropsychological testing, and psycholinguistic assessment to better understand this complex relationship.

Scopo di questa revisione della letteratura è quello di indagare le più attuali evidenze scientifiche che danno prova della positiva relazione tra attività fisica e funzioni cognitive. Nel presente lavoro gli Autori presentano una breve rassegna di studi riguardanti gli effetti dell’allenamento aerobico, fornendo una panoramica dei potenziali meccanismi neurobiologici da essi derivati.Nonostante la ricerca scientifica emergente sottolinei la relazione negativa tra bassi livelli di attività fisica e funzione cognitiva nei bambini, la Scuola ha sempre più sottovalutato l’importanza di fornire i livelli raccomandati di attività fisica durante la giornata scolastica, con la tendenza generalizzata nella maggior parte dei Paesi Europei ad attribuirle un valore minore rispetto ad altre materie curricolari. Considerando i recenti risultati che supportano l’ipotesi che l’esercizio e l’attività fisica abbiano un effetto sulla crescita strutturale del cervello e sul suo sviluppo funzionale neurocognitivo, l’Educazione fisica scolastica rappresenta un’occasione vantaggiosa per promuovere uno stile di vita attivo tra i ragazzi e per rafforzare la consapevolezza dell’importanza delle attività motorie.

INTRODUZIONE La Broncopneaumopatia cronico ostruttiva (BPCO) è una sindrome complessa, eterogenea e multifattoriale responsabile del deterioramento della funzionalità respiratoria, a cui si sommano comorbidità extrapolmonari aventi un significativo effetto sulla prognosi. Tra queste ultime, il declino cognitivo, di cui ne è affetto il 77% dei soggetti broncoostruiti; in questi, è stato osservato un danno neuronale causato dalla riduzione del trasporto di ossigeno nell'area cerebrale. Il soggetto con patologia respiratoria ostruttiva è caratterizzato da deficit funzionale dovuto a sintomi respiratori limitati il movimento: la dispnea e debolezza/fatica muscolare, che si traducono in intolleranza allo sforzo determinando decondizionamento fisico; il tutto si riversa negativamente sulla qualità di vita. Nell'ultimo decennio è diventato sempre più evidente, l'importanza e l'efficacia dell'esercizio fisico nel programma di riabilitazione per i soggetti BPCO, tanto che è inserito a tutti gli effetti tra gli interventi non farmacologici di questa patologia. Infatti i PRF sono considerati come l'intervento più efficace nel determinare e garantire un recupero tale da permettere il ripristino dei livelli di autonomia in soggetti affetti da broncostruzione, anche in condizioni gravi. Diverse tipologie e modalità di allenamento, differenti intensità di lavoro sono state sperimentate, ma ad oggi ancora non è stato definito un protocollo ottimale per il ricondizionamento fisico e miglioramento delle capacità cognitive dei pazienti con BPCO1. Lo scopo di questo studio è stato quello di osservare gli effetti di due diversi protocolli di riallenamento fisico: uno di tipo combinato (esercizi aerobici + esercizi di forza) AC e uno di tipo aerobico AA; e determinare se l'allenamento combinato è più efficace dell' allenamento aerobico sulle performance fisiche , sulle capacità cognitive e sulla qualità della vita in soggetti con BPCO a diversi stadi della malattia . METODI Per la ricerca sono stati reclutati complessivamente 14 soggetti BPCO di sesso maschile ( 68,35 ± 9,64 ), ricoverati in un centro di riabilitazione cardio-respiratoria. Lo studio è stato composto da tre fasi .  1° FASE: reclutamento di 7 soggetti BPCO (65 ± 8.26): (GRUPPO 1). Questi sono stati indirizzati a riallenamento fisico respiratorio di tipo combinato: esercizio aerobico + esercizi di forza, svolto ad intensità vigorosa e associato ad esercizi respiratori, d'equilibrio e mobilità articolare (AC).  2° FASE: reclutamento di 7 soggetti BPCO (69 ±7.39): (GRUPPO 2). Questi sono stati indirizzati a riallenamento fisico respiratorio di tipo aerobico condotto ad alta intensità e associato ad esercizi respiratori, d'equilibrio e mobilità articolare (AA)  3° FASE: comparazione dell'efficacia del protocollo di tipo combinato (AC) rispetto a quello aerobico (AA). Entrambe i gruppi sperimentali sono stati sottoposti a ricondizionamento fisico per 4 settimane, con una frequenza dell’allenamento di 5 sedute settimanali. Il GRUPPO 1 (sperimentale) (AC), ha svolto un allenamento della durata di circa 60 minuti, suddiviso in due sessioni giornaliere (una aerobica e l'altra di forza) di 30 minuti, ad un intensità progressivamente vigorosa dell' 70- 90% della FCmax e del 1RM. Il GRUPPO 2 (AA), ha condotto un allenamento composto da una sola sessione d' allenamento giornaliera ( solo aerobica) di circa 30 minuti, ad un intensità progressivamente vigorosa al 70-90% della FCmax. Prima, durante (solo test del motore) e dopo il protocollo di riqualificazione, tutti i soggetti di gruppi sono stati valutati con test di laboratorio, test respiratori, test da sforzo fisico , prova neuropsichiatrico : batteria deterioramento mentale ( MDB) e con un questionario specifico per valutare la qualità di vita: S. George Questionnaire. RISULTATI I risultati del T-test mostrano come entrambi i protocolli sono efficaci per il ricondizionamento fisico e per il miglioramento delle capacità cognitive. Ma il Gruppo 1, nell'analisi dell' ANAVA, mostra differenze significative per la prova di forza degli arti superiori e la resistenza muscolare degli arti inferiori , il test cardio-respiratorio Stair Climb , il grado di dispnea a riposo (scala MRC) e il livello di SpO2 dopo esercizio . Anche la percentuale di miglioramento per la maggior parte delle variabili sono maggiori per la riqualificazione del combinato. Per le funzioni mentali, sia hanno miglioramenti per la fluidità verbale, memoria a lungo termine e attenzione; ma in T-Test i Gruppi 1 ha riportato benefici anche per l'intelligenza non- verbale e l'aprassia costruttiva. DISCUSSIONE I risultati dello studio suggeriscono che entrambi i protocolli, sia quello sperimentale di tipo combinato ( AC ) sia quello aerobico ( AA ), sono efficaci per ricondizionamento fisico del paziente con BPCO. Ciò conferma i benefici dell'attività fisica in questa popolazione. Inoltre, è stata dimostrata la possibilità di utilizzare un allenamento ad alta intensità nei soggetti con BPCO rispetto a quelli raccomandati dalle linee guida per questa patologia. Il Gruppo 1 di AC raggiunge notevoli vantaggi più del gruppo 2 di AA, per la componente di forza che migliora i muscoli, incrementando la resistenza e la tolleranza allo sforzo , infatti risulta significativo anche il test stair climb, che è indica anche il grado di potenza delle gambe. Altrettanto importante è stata la variazione positiva dei valori di emogas analisi, per effetto della componente aerobica dell'allenamento , che già a intensità moderata , aumenta la quantità dell'ossigeno atero-venoso, indicando un migliore adattamento metabolico dei muscoli allenati. Questo potrebbe essere un dato per rafforzare l'effetto del riallenamento fisico sui soggetti BPCO, che riguardo le funzioni mentali è ancora da dimostrare ampiamente. Questi miglioramenti, si ipotizza siano ricollegabili alla componente aerobica dell'esercizio che aumenta la portata del flusso di sangue al cervello, specie se condotto ad alta intensità, quindi si ha il trasporto e l' utilizzo di una maggior quantità d'ossigeno nell'aria cerebrale, ha un influenza positiva sul fattore neuro tropico (BNDF), che stimola la proliferazione e differenziazione dei neuroni e riveste un ruolo fondamentale nella memoria a lungo termine, determina un aumento della plasticità cerebrale. Inoltre, dal T-Test si evidenza un miglioramento in più domini per il Gruppo 1 di AC, in quanto migliorano anche relativamente all'intelligenza non verbale e alla aprassia costruttiva. La spiegazione di ciò potrebbe essere data dal fatto che la componente di forza del protocollo sperimentale, ha sviluppato una miglior capacità coordinativa dei gesti motori e che per lo svolgimento degli esercizi prevedeva un maggior impegno mentale relativo alla concentrazione per l'esecuzione degli esercizi di forza rispetto all' attività ciclica del camminare su tredmill. Il tutto ha migliorato la capacità dei soggetti di poter ideare, programmare ed organizzare in maniera corretta un movimento o più azioni. CONCLUSIONI Il campione studiato è ancora piccolo, ma i risultati sembrano incoraggianti . La formazione combinata condotta ad alta intensità (90 % Fcmax), e per il maggior beneficio sia prestazioni fisiche e cognitive rispetto all'esercizio aerobico, potrebbe essere una possibile strategie efficaci per ottimizzare ulteriormente e più velocemente ricondizionamento fisico e di intervento per prevenire / ritardo cognitivo calo determinato dalla BPCO. INTRODUCTION Chronic obstructive pulmonary disease ( COPD) is a complex, heterogeneous and multifactorial syndrome, it is responsible of the lung function deteriorations, to which are added extra pulmonary comorbidities that have a significant effects on prognosis. One of the most important comorbidities is the cognitive decline, it affected 77% of the COPD subjects. In these patients, it was observed neuronal damage caused by the reduction of oxygen transport in the brain. The subject with obstructive respiratory disease is characterized by functional impairment due to respiratory symptoms, limiting movement: as shortness of breath and weakness and muscolar fatigue. They determine the exercise intolerance resulting in physical deconditioning with negative effects on quality of life. In the last decade it has become increasingly evident the importance and the effectiveness of physical exercise in the rehabilitation program for BPCO patients. Infact, the training was considered like a non-pharmacological interventions for this disease. The re-training is considered as the most effective intervention to determine and ensure a recovery and to allow the restoration of autonomy levels in patients with obstructive disease, even in severe cases. Different training, with different intensities of work have been tried , but as yet have not defined an optimal protocol for physical reconditioning and improvement of cognitive abilities of patients with COPD. . The purpose of this study was to observe the effects of two different protocols of physical retraining: the first one which combined aerobic and strength exercises (AC); The second one based only on aerobic exercises (AA).Our objective were to determine whether the combined training is more effective than the aerobic training on physical performance , cognitive decline and the quality of life in COPD patients at different stages of the disease. METHODS Total 14 COPD male subjects (68.35 ±9.64), hospitalized in a rehabilitation centre, were recruited for the research. The study was organized in three phases. PHASE 1: 7 COPD male subjects (65 ± 8.26), were recruited: Group 1. It conducted a experimental combined retraining ( aerobic + strength exercises) of high-intensity (AC) PHASE 2: 7 COPD male subjects (69 ±7.39) were recruited : Group 2. It conducted a aerobic retraining of high-intensity (AA). PHASE 3: comparison between the experimental and the aerobic retraining protocol. Both groups were subjected to physical reconditioning for 4 weeks, with a frequency of 5 training sessions per week. For Group 1 retraining experimental program provided two session (one aerobic and one strength) of 30 minutes per day; For Group 2 retraining physical program provided one session (only aerobic) of 30 minutes per day. Before, during (only motor test) and after the retraining protocol, all subjects of groups were evaluated with laboratory test, respiratory tests, physical exercise tests, neuropsychiatric test: mental deterioration battery (MDB) and with a specific questionnaire to assess the quality of life: S. George Questionnaire. RESULTS The results show how both protocols are effective for physical reconditioning and for the improvement of cognitive. In particular Group 1 show significant differences for test of strength of upper-limb and muscular endurance of the upper limbs, the cardio respiratory stair Climb tests, the degree of dyspnea at rest (MRC scale) and the level of SpO2 pulse. Also the percentage of improvement for most variables are greater for the retraining of the combined. For the mental function, both improves both verbal fluency long-term memory and attention, but in T-Test the Groups 1 had major benefits, because it improves also in non-verbal intelligence and constructional apraxia. DISCUSSION The results of the study suggest that both the experimental protocols combined type (AC ) and the aerobic (AA) are effective for physical reconditioning in COPD patients. This confirm the benefits of exercise in this peoples. In addition, it has been demonstrated the feasibility of using a high-intensity training in COPD subjects compared to those recommended by the guidelines for this disease. The Group 1 of AC reaches more significant benefits then Group 2 of AA, this is due to the force component that enhances the muscles, increasing resistance and tolerance to stress; in fact it has a significant improvement of the stair climb. Also important was the increasing values in blood gas analysis, due to the effect of aerobic exercise, which is already at moderate intensity, increased ateriovenous oxygen difference indicating improved metabolic adaptation to exercise of working muscle. Regarding cognitive abilities, improve in the two groups with regard to long-term memory, verbal fluency and attention, this is probably due to the blood flow increases to the brain, especially if exercise is conducted at high intensity. A larger amount of oxygen in the brain increase the size of the hippocampus, which already physiologically tends to decrease with age, this has a positive influence on neuro tropic factor ( BNDF ), which stimulates the proliferation and differentiation of neurons and plays a key role in long-term memory, results in an increase in brain plasticity. CONCLUSIONS The sample studied is still small but the results seem encouraging. The combined training conducted at high intensity (90% Fcmax ), and for the greater benefit of both physical and cognitive performance compared to aerobic exercise, could be a possible effective strategies to optimize them further and faster physical reconditioning and intervention for prevent / delay cognitive decline determined by COPD. Dottorato di ricerca in Scienze per la salute (XXVI ciclo)

2012/2013 Il presente lavoro nasce da una riflessione in merito ad un problema di forte attualità: gli incidenti sonno e alcol correlati. Deprivazione di sonno e consumo di alcolici rappresentano una combinazione abbastanza comune, specialmente tra i giovani automobilisti (Banks et al., 2004). Diversi ricercatori, con lo scopo di dare un contributo alla soluzione di questo problema, hanno focalizzato il loro interesse nel settore della sicurezza stradale. Numerose ricerche (Brown, 1994) (Marcus et al., 1996) (Horne et al., 1995) (Horne et al., 1999) (Connor et al., 2001) si sono occupate di studiare la relazione tra deprivazione di sonno e prestazione di guida ed è ormai universalmente riconosciuto che questa variabile rappresenta un fattore di rischio per la sicurezza stradale. Così come gli effetti negativi indotti dalla deprivazione di sonno sulla prestazione di guida, anche quelli dell’alcol sono universalmente riconosciuti e anch’esso è considerato un fattore di rischio per la sicurezza stradale (Liguori et al., 1999) (Lenne et al., 1999) (Shults et al., 2001). Diversi altri ricercatori (Roehrs et al., 1994) (Arnedt et al., 2000) (Horne et al., 2003) (Banks et al., 2004) (Barret et al., 2004) (Barret et al., 2005) (Vakulin et al., 2007) (Howard et al., 2007) si sono invece focalizzati oltre che sullo studio dei singoli effetti di questi fattori anche sul loro effetto combinato, trovando generalmente che sia la deprivazione di sonno che l’alcol, singolarmente, producono un peggioramento della prestazione di guida e che il loro effetto combinato sembra causare un più importante peggioramento. La guida è un comportamento complesso e multifattoriale che richiede il possesso di numerose abilità, alcune delle quali si svolgono coscientemente ed altre attraverso processi automatici; nell’esecuzione di questo comportamento i processi cognitivi giocano un ruolo centrale (Weaver et al., 2009). Poche ricerche si sono occupate di valutare gli effetti combinati di questi due fattori sugli aspetti cognitivi sottostanti al comportamento di guida. Partendo da tale background, nel presente lavoro si è ritenuto potesse essere interessante approfondire questo aspetto. Ci si è posti quindi come primo obiettivo quello di valutare gli effetti, singoli e combinati, della deprivazione di sonno e del consumo di alcolici sull’attenzione e sui processi di inibizione, due variabili considerate di estrema importanza per esecuzione del comportamento di guida (Brown, 1994). In merito al concetto di attenzione, tra i tanti modelli che lo hanno teorizzato si è scelto di fare riferimento a quello di Posner (Posner e Raichle, 1994); in merito al concetto di inibizione si è scelto invece di fare riferimento al modello di Logan (Logan e Cowan,1984a). Oltre a questi aspetti oggettivi si è scelto di valutare l’effetto di questi fattori anche su alcuni aspetti soggettivi, in particolare sul vigore, sull’umore e sulla sonnolenza percepita. Oltre a ciò, tenendo in considerazione che alcuni studi presenti in letteratura (Horne et al., 1996) (Reyner et al., 2000) (De Valk et al., 2000) (Horne et al., 2001) (Reyner et al., 2002) (Biggs et al., 2007) (Gershon et al., 2009) (Mets et al., 2011) suggeriscono che gli energy drink, o la caffeina in essi contenuta, sembrano essere una buona contromisura per contrastare gli effetti della deprivazione di sonno sulla prestazione al simulatore di guida e su alcuni indici dell’attenzione, nel presente lavoro ci si è posti come secondo obiettivo quello di valutare se questa sostanza può essere una valida contromisura anche per contrastare gli effetti singoli e combinati di questi due fattori, sulla prestazione attentiva e sui processi di inibizione. Si è scelto di studiare questi aspetti cognitivi in determinate fasce orarie, considerate potenzialmente rappresentative di alcune situazioni reali. Nello specifico, si è scelto di studiare la prestazione cognitiva alle 5:00 del mattino, orario di chiusura delle discoteche invernali, e alle 9:00 del mattino, orario di chiusura delle discoteche estive. Inoltre si è scelto di valutare la performance cognitiva alle 12:30, orario dell’aperitivo precedente al pranzo, e alle 20:00, orario dell’aperitivo precedente alla cena. In estrema sintesi i risultati sembrano indicare un’influenza selettiva della deprivazione di sonno e del consumo di alcolici, sia singolarmente che in forma combinata, sulle componenti cognitive indagate. Le componenti di Alerting fasico e Orienting sembrano non risentire, o risentire minimamente, degli effetti di questi fattori. A differenza, sembrerebbe che lo stato di allerta e il controllo esecutivo siano le componenti cognitive maggiormente influenzate negativamente da questi fattori, sia singolarmente che in associazione. Un aspetto interessante, che merita di essere enfatizzato, è che l’associazione tra deprivazione di sonno, sia parziale che totale, ed un tasso alcolemico superiore a quello consentito dalla legge per poter guidare sembra avere un effetto, o in alcuni casi una tendenza, che porta a sovrastimare i livelli di vigore percepiti soggettivamente, facendoli percepire superiori a quelli realmente osservati. Considerata da questo punto di vista, l’associazione tra deprivazione di sonno e consumo di alcolici risulta essere ancora più preoccupante. Infatti sembrerebbe che, durante una nottata insonne, consumare alcolici fino a superare il limite legale consentito per poter guidare potrebbe essere alla base della scelta di mettersi comunque alla guida di un veicolo, pur non avendo uno stato psicofisico adatto per poterlo fare in sicurezza. Relativamente all’assunzione di caffeina quale contromisura per contrastare gli effetti della deprivazione di sonno e dell’alcol sul sistema cognitivo, sembrerebbe che una bassa quantità, circa pari a quella assunta con un caffè o altri alimenti comuni, non sia sufficiente per ripristinare né lo stato di allerta né tantomeno la velocità e l’accuratezza della risoluzione dei conflitti cognitivi. Sembrerebbe invece che 100 milligrammi di questa sostanza possano avere un effetto positivo che sembra migliorare la capacità di inibizione di una risposta dominante, quando compromessa dalla deprivazione totale di sonno o dalla deprivazione totale di sonno associata al consumo di alcolici. Tuttavia, risulta opportuno mantenere una certa prudenza nel trarre conclusioni e ricercare ulteriori conferme scientifiche. XXV - Ciclo 1980

Introduzione Studi recenti hanno indagato il ruolo dell'esercizio fisico intenso sulle capacità cognitive di adulti e bambini. È stato dimostrato che l’elevato grado di attivazione che ne consegue ha un effetto positivo sia sulle funzioni frontali che sulla memoria a lungo termine. Nel presente studio abbiamo quindi cercato di capire se e come l’esercizio fisico abbia un effetto anche sulla memoria a breve termine (MBT) ed in particolare se due differenti tipologie di esercizio, il gioco di squadra ed il circuito, possano avere un ruolo specifico su sottosistemi di MBT diversi. Il gioco di squadra è stato scelto perché si riteneva si basasse principalmente sulle abilità visuo-spaziali mentre il circuito sulle abilità motorie. Metodo 3 gruppi di bambini, tra i 10 e gli 11 anni, sono stati testati in compiti di span di MBT verbale, visuo-spaziale e motorio prima e dopo: a) una lezione di Italiano (gruppo di controllo); b) 40 minuti di circuito; c) 40 minuti di gioco di squadra,. Risultati I risultati non hanno mostrato alcun incremento nella prestazione dopo la lezione di italiano. Tuttavia, si è trovata una doppia dissociazione con lo span motorio che aumentava dopo il circuito (one-tailed t(20)=2,91, p

We performed an open label prospective pilot study about cognitive effects of levetiracetam (LEV) in add-on in 10 children affected by epilepsy with generalized or partial seizures. We considered seizure frequency and semeiology, EEG, side effects, behavioural and cognitive features to evaluate efficacy and tolerability of LEV. Cognitive functions resulted unchanged in the sample as a whole, except for an improvement of visuo-spatial abilities and reasoning by analogy. The neuropsychological assessment was unchanged in 9/10 children, one patient had an improvement. LEV seems to be harmless on cognitive functions in childhood epilepsy.

L’esame neuropsicologico è una misura delle capacità cognitive del soggetto in un determinato momento e contesto. Tale definizione implica, di per sé, la co-esistenza di capacità o funzioni cognitive multiple e, almeno in parte, separabili l’una dall’altra. Nessuna misurazione può per sua natura prescindere dalla definizione di ciò che si sta misurando. Nell’ambito della Neuropsicologia, ciò implica che l’esame neuropsicologico dipenda da un modello di classificazione delle diverse funzioni cognitive cui le misure utilizzate fanno riferimento. La scelta di un modello di riferimento piuttosto che un altro determina, inevitabilmente, il risultato e l’interpretazione dell’esame stesso. Pertanto, scegliere un test neuropsicologico, somministrarlo ed interpretarlo non può prescindere dalla conoscenza del modello di funzionamento del sistema cognitivo cui il test fa riferimento.

Carotid Endarterectomy (CEA) is a surgical treatment validated to prevent cerebral ischemia, embolism and stroke in patients affected by severe stenosis of the carotid artery. A 1999 systematic review of the literature found controversial results about CEA influence on improvement of post-surgical cognitive performance. Moreover, few studies addressed the issue of the positive effects of CEA on quality of life and depression, reporting also controversial findings. The present review was aimed at considering the last 20 years studies focusing on the effects of CEA on the psychological dimensions. The purpose was to clarify the benefits, in terms of psychological well-being, offered by CEA, besides a reduction of the cardiovascular risk, as well as to have indication to lead further research in this area. Results of the 39 studies considered suggest that, although few studies show cognitive deterioration, most of them show stability with a tendency to improve both in cognitive functions and in other psychological areas. Further research is needed to clarify when it would be appropriate the use of CEA, the characteristics of eligible patients, and psychological as well as physical expected outcomes.

Impatto dell'endarterectomia carotidea sulle funzioni cognitive e sul benessere psicologico percepito