Meccanismi top-down e bottom-up

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Meccanismi Top-down e Bottom-up nella medicina mente-corpo: sviluppo di un quadro integrativo per la ricerca psicofisiologica

Ann Gill Taylor, Lisa E. Goehler, Daniel I. Galper, Kim E. Innes, and Cheryl Bourguignon

Introduzione

E' diventato sempre più evidente che le interazioni bidirezionali tra il cervello e i tessuti periferici, compresi i sistemi cardiovascolare e immunitario, contribuiscono sia alla salute fisica che mentale. Per esempio, le interazioni tra lo stress psicologico, depressione comportamentale, e l'infiammazione periferiche sono ormai riconosciute come importanti contributi che portano a patologie croniche come le malattie cardiache. Terapie dirette ad affrontare legami funzionali tra mente/cervello e il corpo sarebbero particolarmente efficaci nel trattamento della gamma di sintomi associati a molte malattie croniche. Infatti, le terapie mente-corpo (tra cui l'ipnosi, immagini mentali, il biofeedback, il rilassamento muscolare progressivo, lo yoga, la meditazione, e il T'ai Chi) sono risultati efficaci per ridurre depressione, insonnia, ansia, stress post-traumatico, sindrome dell'intestino irritabile (IBS), nausea e dolore acuto e cronico, e per la gestione di circolazione ridotta, diabete e ipertensione (1-10). Inoltre, studi sperimentali controllati hanno dimostrato cambiamenti fisiologici durante e dopo gli interventi mente-corpo, tra cui un miglioramento nel tono cardiaco-vagale e nella funzione cardiovascolare (4, 6, 11); profili di tolleranza al glucosio e ai lipidi migliorati (4, 5); la modulazione delle risposte neuroendocrine (4, 6, 12), le risposte immunitarie (13, 14), e le risposte infiammatorie (15, 16). Questi cambiamenti sono in linea con l'idea che queste terapie promuovere l'omeostasi, o il mantenimento delle condizioni fisiologiche ottimali.

Data la gamma di potenziali benefici, non è sorprendente che la popolarità della medicina complementare e alternativa (CAM) è in aumento negli Stati Uniti ( 17 ). Un studio prospettico in precedenza suggeriva sun significativo aumento nell'uso di terapie mente-corpo da parte degli americani tra il 1990 e il 1997 ( 18 ) ; recenti statistiche indicano che tra il 41 % e il 59 % di un campione di adulti cronici che utilizzano CAM ( 17 ) . Inoltre, il nostro gruppo di ricerca ha riportato un uso frequente di terapie mente-corpo tra campioni di pazienti ambulatoriali clinici e membri della comunità a Charlottesville , Virginia ( 19 , 20 ). Per esempio , l'uso di immaginazione guidata è stata riportata dal 21% dei pazienti con dolore cronico ( n = 63 ) , dal 27 % dei pazienti con cancro ( n = 60 ) , e dal 29 % del campione di comunità ( n = 63 ). Questi risultati sono indicativi di un uso crescente di terapie mente-corpo nella gestione dei sintomi di accompagnamento della malattia cronica.

Anche se la popolarità delle terapie mente-corpo continua ad aumentare tra il pubblico in generale per l'auto-gestione dei sintomi negativi, e queste terapie costituiscono parte integrante della psicoterapia moderna, resta inadeguata l'integrazione delle terapie mente-corpo nella medicina tradizionale (3, 21, 22). Poiché i meccanismi delle terapie mente-corpo sono mal caratterizzati, chiarire i substrati biologici sottostanti dovrebbe contribuire ad una maggiore accettazione e all'integrazione di queste terapie nella cura medica convenzionale. Questa conoscenza psicofisiologica è necessario per convalidare gli endpoint clinici soggettivi nella ricerca mente-corpo e per affinare interventi terapeutici nel campo della medicina mente-corpo per il bene della salute pubblica. Così, gli studi meccanicistici sono attualmente una priorità di ricerca individuata dal Centro Nazionale per la medicina complementare e alternativa (NCCAM) (23). Inoltre, illuminare i meccanismi biologici attraverso i quali la mente e il cervello influenzano la fisiologia e la salute è di fondamentale importanza per la comprensione e il risanamento di morbilità legate allo stress (24, 25).

Per far avanzare la base di conoscenze fisiologiche per le terapie mente-corpo, la ricerca dovrebbe essere diretta da un quadro empirico che integra la conoscenza di entrambi i substrati affermati e ipotizzati e fornisca un modello utile per valutare i meccanismi che sono alla base dell'efficacia delle modalità CAM. Quindi, l'obiettivo di questo lavoro è quello di descrivere i componenti di base di un quadro di ricerca psicofisiologica integrato che si è evoluto dalla nostra ricerca multidisciplinare presso l'Università della Virginia sui benefici delle terapie mente-corpo per i pazienti con il cancro, la depressione, il diabete,sindrome metabolica, artrite, fibromialgia, e l'AIDS (3-6, 10, 20, 26-31). Questo modello integra componenti dei modelli precedenti con risultati emergenti riguardanti i meccanismi di interazione bidirezionale tra mente e corpo che mediano l'efficacia delle terapie mente-corpo. Il quadro risultante riconosce una rete funzionale e anatomicamente interconnessa di regioni del cervello localizzate ad ogni livello della nevrasse, dai nuclei autonomici spinali e del tronco cerebrale di regioni corticali che integrano emozione e cognizione con le informazioni riguardanti gli stati corporei. Proponiamo che i componenti di questa rete mediano l'efficacia delle terapie mente-corpo, e passiamo in rassegna recente risonanza magnetica funzionale (fMRI) e gli studi psicofisiologici da diverse aree della medicina mente-corpo che sostengono l'utilità del quadro come base per il futuro ricerca.

Concetti attuali di meccanismi neurologici in Ricerca mente-corpo

L'idea che le interazioni tra la mente e il corpo influenzano la salute fisica è esistita fin dai tempi antichi (32) . Nel corso degli ultimi decenni, tuttavia , sono stati avanzati modelli moderni per quanto riguarda i meccanismi cerebrali e i substrati coinvolti nell'integrazione di segnali dal corpo con gli stati psicologici, come l'umore , l'emozione e lo stress . Questi modelli sono generalmente concentrati sui meccanismi specifici , per esempio , l'inibizione del sistema nervoso simpatico ( risposte di lotta o fuga ) o l'attivazione del sistema parasimpatico , in particolare attraverso il nervo vago , e hanno postulato effetti sulle regioni del cervello che controllano o rispondono ad attività questi nervi periferici .

Il modello di risposta rilassamento di Benson (33-35) è un quadro teorico influente e ampiamente citato in medicina mente-corpo (7). Perché è stato trovato che una maggiore eccitazione autonomo da stress emotivo fa precipitare i sintomi fisici e aggravare le condizioni mediche, Benson ha suggerito che le terapie mente-corpo esercitano effetti terapeutici suscitando una risposta intrinseca anti-stress che include una ridotta attivazione corticale e simpatica del cervello (7, 34 , 36). Al contrario, Porges (37, 38) suggerisce che i rami mielinici del nervo vago e specifici nuclei sorgente parasimpatici nel midollo sono importanti substrati per l'espressione e l'inibizione della risposta allo stress (39), e pertanto l'attività cardiaca vagale è un marcatore fisiologico obiettivo di stress e di omeostasi. Zagon (40) illustra una teoria della comunicazione mente-corpo che implica afferenti vagali nella inibizione dell'attivazione simpatica nel tronco cerebrale e nella trasmissione delle informazioni tonica viscerale periferica pro-encefalo. Inoltre, mettendo in evidenza il ruolo di segnalazione delle citochine pro-infiammatorie nella regolamentazione psicofisiologica, Sternberg (32) e Goehler e colleghi (41) hanno revisionato le prove dell'implicazione di componenti sensoriali del vago come un importante via diretta per la comunicazione tra cervello e sistema immunitario in salute e malattia.

In contrasto con i modelli incentrati su percorsi neurali periferici, il recente modello di Thayer e Lane (42) di integrazione neuro-viscerale accredita le strutture della rete autonoma del centro dei nuclei cerebrali (43) con la regolazione delle emozioni e l'espressione di patologie legata allo stress. Allo stesso modo, sulla base dei meccanismi cognitivi di controllo esecutivo proposto da Hilgard (44, 45) e le fondazioni neuropsicologiche fornite da Pribram (46, 47), il modello neurofisiologico di Crawford di ipnosi e di immagini (48-51) suggerisce che il sistema attentivo fronto-limbico dirige spostamenti di attività neurale, in particolare l'inibizione, durante la modulazione ipnotico/immaginativa della percezione in individui sensibili. Oltre a specifiche regioni della corteccia prefrontale (PFC), questo sistema comprende la corteccia cingolata anteriore (ACC), una struttura frontale mediana che è anche direttamente coinvolta in previsione di stress, percezione del dolore e la depressione clinica (52-54). Queste idee sono in consonanza con l'ipotesi del marcatore somatico di Damasio (55, 56), che enfatizza il controllo gerarchico e di rappresentanza all'interno del cervello e le interazioni reciproche tra reti neurali distribuite. In particolare, il lavoro di Damasio le ricerche a sostegno recensite da Craig (52) suggeriscono che le rappresentazioni di ordine superiore di stati viscerali o modelli di risposta codificati nella corteccia insulare (IC) e PFC (52, 55) e le risposte fisiologiche associate e modelli di pensiero rappresentati all'interno ACC (55, 57) possono fornire supporti accessibili per la modifica utilizzando terapie mente-corpo.

Considerando che ciascuno di questi modelli ha contribuito in modo significativo alla comprensione di come le interazioni tra mente e corpo contribuiscono alla salute e alla malattia, individualmente ogni modello riguarda solo una parte di tutto il quadro di come le condizioni all'interno del corpo interagiscono con le circostanze psicologiche e ambientali e di come la terapie orientate mete-corpo possono esercitare effetti benefici. Riteniamo che tutti questi modelli sono complementari e suggeriamo che un quadro istruttivo per la ricerca futura sui meccanismi psicofisiologici di terapie mente-corpo dovrebbe includere elementi di ciascuno. Si suggerisce che una rete di strutture nervose centrali, che si estende ben al di là dei meccanismi ipotalamici di stress/rilassamento descritti da Benson (7, 33, 34), rappresenta il substrato neurofisiologico principale per le terapie mente-corpo (25, 52, 58). Nelle sezioni seguenti, si delineano i componenti di base di un quadro teorico integrativo, e, sulla base di questo quadro, proponiamo che diversi meccanismi neurali specifici e biomarcatori correlati possono mediare gli effetti delle terapie mente-corpo per la salute fisica ed emotiva.

Concetti critici per la comprensione dei meccanismi delle terapie mente-corpo

Prima di descrivere il nostro quadro integrato , è in primo luogo necessario definire diversi concetti che sono fondamentali per qualsiasi discussione dei meccanismi mente-corpo . Questi sono qui di seguito dettagliati .

Definizione della Mente

Secondo Damasio ( 55 ) , "avere una mente significa che si forma un organismo di rappresentazioni neurali che possono diventare immagini , manipolate in un processo chiamato pensiero , che alla fine influenzano il comportamento , aiutando predire il futuro , pianificare di conseguenza , e scegliere l'azione successiva " ( p . 90 ) . Allo stesso modo , per quanto riguarda la medicina mente-corpo , definiamo la mente come modelli consci e inconsci di pensiero , comprese le immagini , percezioni e intenzioni, generati da una rete funzionale di centri neurali distribuiti nel cervello e nel corpo , tra cui rappresentazioni omeostatiche che forniscono il contesto per auto-consapevolezza umana e l'esperienza emotiva ( 25 , 39 , 52 , 56 ) .

Medicina Mente-Corpo

Astin e colleghi ( 1 ) affermano che la medicina mente-corpo comprende " una varietà di tecniche volte a facilitare la capacità della mente di influenzare la funzione corporea e i sintomi " ( p . 133 ) . Più in generale , Spencer e Jacobs ( 59 ) definiscono le terapie mente-corpo come "un gruppo di terapie che enfatizza l'uso della mente o del cervello in collaborazione con il corpo per aiutare il processo di guarigione " ( p . 578 ) . Inoltre , abbiamo trovato utile nella nostra ricerca di operare una distinzione euristica tra gli interventi mente-corpo che suscitano soprattutto i meccanismi top-down (cioè, terapie top-down ) da quelle che suscitano soprattutto i meccanismi bottom-up (cioè , terapie bottom-up ) ( 60 , 61).

Meccanismi Top-Down e Bottom- Up

I meccanismi top-down sono quelli avviati tramite elaborazione mentale a livello della corteccia cerebrale. Nel caso di ipnosi clinica, immagini, o meditazione, per esempio, ci si riferisce principalmente alle attività mentali consce e intenzionali, anche se si pensa che siano coinvolti processi neurali inconsci. Al contrario, i meccanismi di tipo bottom-up vengono avviate da varie stimolazioni somato, viscero-, e dei ricettori chemio-sensoriali (52, 62-64) che influenzano l'elaborazione neurale centrale e le attività mentali attraverso vie ascendenti dalla periferia al tronco cerebrale e alla corteccia cerebrale. Tuttavia, dobbiamo anche sottolineare che questa tassonomia è una semplificazione eccessiva e che tutte le terapie mente-corpo in realtà comportano una combinazione di entrambi i meccanismi top-down e bottom-up. Il rilassamento muscolare progressivo, ad esempio, prevede percorsi bottom-up attivati ??da afferenze sensoriali periferiche che rispondono alle varie attività viscerali (ad esempio, la riduzione della tensione muscolare e della pressione sanguigna) e top-down percorsi attivati ??dall'attenzione focalizzata e dall'intenzione di rilassarsi. Allo stesso modo, lo yoga, che incorpora la meditazione, la respirazione, e la pratica fisica, influenza stati fisiologici ed emotivi attraverso effetti diretti sul sistema nervoso centrale.

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Le connessioni mente-corpo si verificano bi-direzionalmente via nervi periferici e ormoni

Le interazioni mente-corpo sono mediate da nervi periferici connessi con percorsi neurali somatico e autonomo (simpatico e parasimpatico). I nervi sensoriali somatici portano informazioni tattili, propriocettive, e di dolore dalla pelle, dai muscoli striati, e dalle articolazioni. I nervi vagale (parasimpatico) e i nervi spinali (simpatico) trasportano segnali relativi alle condizioni all'interno dei tessuti interni, come stato metabolico, infezione e infiammazione. L'innervazione reciproca dai nervi motori somatici e autonomici fornisce i mezzi con cui la mente/cervello influenza le risposte corporee a situazioni o sfide in corso. Percorsi vagali reciproci supportano la trasmissione di informazioni psicofisiologica dagli organi/tessuti periferici viscerali al tronco cerebrale e verso l'alto per la EHN e ritorno verso il basso. La salute ottimale dipende dall'efficace scambio di informazioni tra la periferia e il sistema nervoso centrale ed è strettamente associata con il tono vagale efferente. La comunicazione lungo le vie vagali può essere iniziata, facilitata o inibita dagli ormoni, citochine pro-infiammatorie immuno-derivate, e/o una varietà di neuropeptidi e neurotrasmettitori derivati dal cervello; viceversa, variazioni di elaborazione mentale (ad esempio, particolare attenzione, stress percepito) generate nel EHN possono rapidamente essere espresse nel corpo via modulazione decrescente dei sistemi autonomico, neuroimmune e neuroendocrino (27, 69, 71, 72). Inoltre, mediatori circolanti come ormoni e citochine immunitarie derivate possono influenzare il cervello direttamente interfacciandosi con vasi cerebrali e organi circumventricolari, dove la barriera emato-encefalica è assente o debole.

I sintomi persistenti sono di ordine superiore corticale rappresentazioni di deregolazione fisiologica/comportamentale codificata in aree specifiche del EHN

Proponiamo che i sintomi clinici possono essere modificati da terapie mente-corpo attraverso diversi meccanismi correlati, tra cui: (a) attivazione di strutture di EHN specifici, con conseguente riorganizzazione corticale funzionale (e sottocorticale) e migliore equilibrio interemisferico; (B) una più efficiente la modulazione corticale dei centri omeostatici limbici e del tronco cerebrale e una maggiore integrazione periferico-centrale delle informazioni, si esprime alla periferia come un cambiamento nel sistema nervoso autonomo (simpato-vagale) l'equilibrio e la funzione immunitaria (profilo delle citochine pro-infiammatorie); (C) ri-patterning di enterocettivi primari e di ordine superiore, con conseguente risposte più adattative a lungo termine e ridotta espressione dei sintomi negativi; e (d) la modulazione dei regolatori epigenetici (per esempio, fattori di crescita, ormoni, funzione istoni, metilazione del DNA) che possono mediare risposte cellulari a stress ambientale. In questo modo, le terapie mente-corpo migliorare i sintomi attraverso l'influenza a più livelli, da espressione genica (livello cellulare) per l'interazione di regioni cerebrali corticali che mediano risposte sistemiche alle sfide interne ed esterne, tra cui lo stress.

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Conclusioni

In questo lavoro abbiamo annotato approcci della ricerca in corso che vediamo essere utili per la ricerca dei substrati neurologici e biologici dell'efficacia terapeutica e abbiamo indicato obiettivi specifici (ad esempio, la EHN) che sono particolarmente suscettibili di valutazione di un certo numero di ruoli nel cervello e risposte fisiologiche alle terapie mente-corpo. Suggeriamo che i sintomi di stress si manifestano come disturbi funzionali all'interno delle strutture della EHN (ad esempio, gli squilibri nella attivazione PFC e rappresentazioni viscerali di ordine superiore codificati nel PFC, IC, e ACC) e che questi disturbi centrali sono espressi alla periferia come ridotta HRV e dall'aumentata espressione di citochine pro-infiammatorie.

Al contrario suggeriamo che efficaci interventi mente-corpo dovrebbero introdurre cambiamenti funzionali dimostrabili, come spostamenti dell'attivazione regionale EHN o aumento della HRV e ridotta produzione di citochine. Tuttavia, è fondamentale per il nostro quadro di riferimento che i substrati alla base delle terapie mente-corpo si manifestano a più livelli di nevrasse, tra cui specifiche regioni corticali fronto-temporale (EHN) che interagiscono reciprocamente con strutture sottocorticali coinvolte nell'omeostasi del corpo e nelle risposte allo stress.

Pertanto, sosteniamo ulteriore attenzione nella ricerca delle attività dei costituenti sottocorticali della rete nel contesto delle terapie mente-corpo. Si sottolinea che le vie autonomiche e neuroendocrine bidirezionali fungono da percorsi di mente-corpo tra il sistema nervoso centrale e la periferia e facilitano l'espressione dei risposte immunitarie affettive, autonome, ormonali, e le risposte immunitarie.

In questo modo, il quadro teorico presentato qui rappresenta un modello integrativo da utilizzare nelle indagini cercando di capire i meccanismi attraverso i quali le terapie mente-corpo migliorano il funzionamento mentale e fisiologico.

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fonte: Top-Down and Bottom-Up Mechanisms in Mind-Body Medicine: Development of an Integrative Framework for Psychophysiological Research