Discussione
Nell’attuale studio utilizzando la metodologia dynamical systems, abbiamo studiato la coordinazione motoria sociale in pazienti affetti da schizofrenia per meglio caratterizzare e comprendere la natura motoria delle loro interazioni interpersonali. Abbiamo esaminato la loro coordinazione motoria sociale involontaria e intenzionale usando un compito in cui coordinavano l’oscillazione di un pendolo con qualcun altro.
I nostri risultati dimostrano che la coordinazione motoria sociale è compromessa nella schizofrenia. Questi risultati estendono la ricerca precedente che indica menomazioni del comportamento non verbale nella schizofrenia e mostrano che i movimenti dei pazienti sono anormalmente coordinati mentre interagiscono con un altro individuo –, . Tuttavia, i nostri risultati dimostrano che solo il coordinamento intenzionale è compromesso e che il coordinamento spontaneo e non intenzionale rimane inalterato. Questo risultato è in linea con precedenti ricerche che hanno dimostrato che i meccanismi di elaborazione espliciti sono generalmente più influenzati dei meccanismi di elaborazione impliciti nella schizofrenia. Ad esempio, i processi cognitivi ed emotivi impliciti sono relativamente conservati nelle persone con schizofrenia rispetto ai processi espliciti –. Inoltre, tale dissociazione è stata riportata anche per menomazioni dei processi sociali,.
Nel compito di coordinamento intenzionale, la nostra analisi del phasing relativo delle oscillazioni del pendolo ha mostrato che le diadi in cui era presente un paziente avevano una stabilità inferiore e che il paziente non conduceva mai nella coordinazione. Questi risultati dimostrano che è possibile distinguere i pazienti con schizofrenia dai partecipanti al controllo osservando la loro coordinazione motoria sociale intenzionale. Tali differenze oggettive e quantitative potrebbero essere utilizzate come marker della malattia e integrare piacevolmente le valutazioni più soggettive solitamente eseguite dai medici. In linea con questa aspettativa è l’assenza di correlazioni tra le menomazioni di coordinazione dei pazienti e la gravità dei loro sintomi valutati dalla scala della sindrome positiva e negativa (PANSS) . Qualunque sia il modello di coordinazione previsto e la combinazione del pendolo, nessuna correlazione tra la varianza media o circolare della fase relativa e la psicopatologia PANSS positiva, PANSS Negativa, PANSS e PANSS totale era significativa per il gruppo schizofrenico (all ps>.05). Questi risultati suggeriscono che l’esame del coordinamento motorio sociale intenzionale dei pazienti potrebbe oggettivamente e quantitativamente valutare le caratteristiche sociali anormali che non sono catturate dal PANSS. Inoltre, poiché i disturbi motori sociali possono essere il primo segno di schizofrenia,tale marcatore può consentire una diagnosi precoce e quindi una migliore gestione del paziente–. Consideriamo questi temi come direzioni cruciali per la ricerca futura.
Abbiamo dimostrato una compromissione della coordinazione motoria sociale nella schizofrenia, ma il nostro studio mirava anche a comprendere i processi sottostanti compromessi. Inizialmente abbiamo ipotizzato che le menomazioni potrebbero essere la conseguenza di deficit di attenzione e percezione visiva che possono influenzare i processi visuo-motori alla base del mantenimento della coordinazione. Più specificamente, in termini di sistema di oscillatori accoppiati che rappresentano la coordinazione ritmica sociale, abbiamo previsto una diminuzione della forza di accoppiamento, che corrisponde ad una minore sensibilità ai movimenti dell’altro. Abbiamo trovato una diminuzione della stabilità del coordinamento intenzionale nel gruppo schizofrenico che è compatibile con questa ipotesi –. Tuttavia, un conto della forza di accoppiamento non è sufficiente per spiegare lo schema dei risultati osservati per la misura dello sfasamento. Una forza di accoppiamento inferiore per il gruppo schizofrenico avrebbe predetto uno sfasamento esagerato rispetto al gruppo di controllo per entrambe le condizioni in cui i partecipanti oscillavano diversi pendoli (più positivo del controllo per P1_P2 e più negativo del controllo per P2_P1) ma zero sfasamento quando i pendoli erano identici (P1_P1) , . Tuttavia, come si può vedere nella Figura 1C, lo spostamento di fase di gruppo schizofrenico è caratterizzato da un abbassamento assoluto che indica che tendevano a non guidare la coordinazione.
Le frequenze di movimento preferite più lente nella schizofrenia potrebbero spiegare che i pazienti affetti da schizofrenia non hanno mai guidato il coordinamento , ; tuttavia, l’analisi eseguita sulle frequenze preferite sopra non ha mostrato alcuna differenza significativa tra le frequenze preferite dei due gruppi. Una spiegazione più convincente di questo risultato è che i pazienti con schizofrenia hanno un ritardo nell’elaborazione delle informazioni per il controllo visuo-motorio. Oltre al loro contributo nella diminuzione della forza di accoppiamento, i deficit di attenzione e percezione visiva possono anche compromettere la trasmissione delle informazioni ed essere intesi come un aumento del ritardo nella funzione di accoppiamento . Questa ipotesi è supportata da precedenti ricerche che mostrano tempi di reazione più lenti nella schizofrenia e più specificamente da correlati anatomici come una degradazione del grado di mielinizzazione .
Per esplorare ulteriormente queste ipotesi e di determinare una diminuzione della forza e/o di ritardo nella trasmissione delle informazioni dei pazienti potrebbe spiegare il loro disabilità intenzionale sociale della coordinazione motoria, abbiamo confrontato le nostre spostamento di fase i risultati con quelli ottenuti nelle simulazioni di un oscillatore accoppiato modello che è stato utilizzato in passato per la comprensione sociale coordinazione motoria –. Il modello utilizza un accoppiamento non lineare di due oscillatori a ciclo limite:
dove x1 e x2 rappresentano le posizioni dei due oscillatori e la notazione a punti rappresenta la derivata rispetto al tempo. Il lato sinistro delle equazioni rappresenta la dinamica del ciclo limite di ciascun oscillatore determinata dal parametro di rigidità lineare (ω) e dai parametri di smorzamento (δ, λ, γ) e il lato destro rappresenta la funzione di accoppiamento determinata dai parametri a e b. Per simulare le menomazioni dovute alla schizofrenia, abbiamo aggiunto i parametri K1 e K2 corrispondenti alle forze di accoppiamento degli oscillatori 1 e 2, 
e 
corrispondente alla posizione e alla velocità dell’oscillatore 2 in un punto temporale precedente 
e i parametri 
e 
corrispondente alla posizione e alla velocità dell’oscillatore 1 in un punto temporale precedente 
.
Una diminuzione della forza e un aumento del ritardo nella funzione di accoppiamento dei pazienti sono stati testati prima separatamente e poi combinati per esaminare se potevano catturare i risultati sperimentali del gruppo schizofrenico. Abbiamo usato i parametri K = 1.6 e τ = 0 per simulare il comportamento dei partecipanti al controllo e i parametri K = 0.6 e τ = 3 per simulare le menomazioni di individui con schizofrenia. Tale ritardo temporale (τ = 3) rappresentava l ‘1% del periodo simulato di P1 e l’ 1% del periodo sperimentale di P1 rappresentava un aumento di 75 ms rispetto ai partecipanti di controllo corrispondenti a ritardi fisiologici plausibili . I risultati degli sfasamenti sperimentali e simulati sono presentati nella Figura 2. Per i dati simulati, gli sfasamenti in bianco rappresentano i risultati ottenuti per la coordinazione simulata del gruppo di controllo (τ1 = τ2 = 0, K1 = K2 = 1.6) e in nero del gruppo schizofrenico con una diminuzione della forza di accoppiamento (τ1 = τ2 = 0, K1 = 1.6, K2 = 0.6) (Figura 2B), con un aumento del tempo di ritardo (τ1 = 0, τ2 = 3, K1 = K2 = 1.6) (Figura 2C) e sia con una diminuzione della forza di accoppiamento che con un aumento del tempo di ritardo (τ1 = 0, τ2 = 3, K1 = 1.6, K2 = 0.6) (Figura 2D).
Sfasamenti ottenuti sperimentalmente (A) e nelle simulazioni con una diminuzione della forza di accoppiamento (B), con un aumento del ritardo temporale (C) e con entrambi (D).
Come illustrato nella Figura 2B, una diminuzione della forza di accoppiamento nella schizofrenia, come inizialmente ipotizzato, non può spiegare che i pazienti affetti da schizofrenia non hanno mai guidato il coordinamento. Un aumento del ritardo può predire che i pazienti non hanno mai guidato la coordinazione, ma non possono spiegare che i due gruppi hanno uno sfasamento simile per la combinazione di pendolo P1_P2 (Figura 2C). La figura 2D mostra che le due parametrizzazioni, quando combinate, catturano gli sfasamenti sperimentali ottenuti per il gruppo schizofrenico suggerendo che le menomazioni intenzionali di coordinazione motoria sociale derivano sia da una diminuzione della forza che da un aumento del ritardo temporale nella funzione di accoppiamento dei pazienti. Inoltre, i nostri risultati suggeriscono che l’assenza di differenza tra i due gruppi di partecipanti per il pendolo combinazione P1_P2 non il risultato di un’assenza di deficit di pazienti in questa condizione sperimentale, ma piuttosto è stata una conseguenza delle due compromissione dei processi che agiscono in direzione opposta.
Sebbene abbiamo dimostrato che l’aumento del ritardo e la diminuzione della forza nel controllo visuo-motorio catturano il modello di coordinazione intenzionale del gruppo schizofrenico, ulteriori esplorazioni possono migliorare la comprensione dei processi coinvolti. Indagare se tali disturbi sono specifici per il coordinamento visivo sociale o per il coordinamento visivo in generale è una direzione di ricerca importante. In effetti, le modifiche della coordinazione intenzionale nella schizofrenia potrebbero essere dovute a menomazioni di meccanismi che mediano la coordinazione visiva sia visiva che sociale o possono essere specifiche a meccanismi che mediano solo la coordinazione visiva sociale. È stato dimostrato che i pazienti affetti da schizofrenia hanno menomazioni della percezione visiva del movimento biologico che possono essere distinte dai loro deficit di percezione visiva generale . Più in particolare, i disturbi del sistema dei neuroni specchio, che corrisponde all’area del cervello che può anche moderare la coordinazione motoria sociale –, possono svolgere un ruolo cruciale in tale deficit e nei deficit delle interazioni sociali in generale –.
Abbiamo modellato le menomazioni dei pazienti schizofrenici qui da cambiamenti a livello della funzione di accoppiamento e non cambiamenti nella dinamica naturale dei singoli oscillatori perché i nostri risultati sperimentali non hanno mostrato differenze tra le frequenze preferite dei pazienti e dei partecipanti al controllo. Anche se non abbiamo trovato differenze, precedenti ricerche hanno riportato lentezza nei movimenti di pazienti affetti da schizofrenia –. Tali effetti possono dipendere dal movimento eseguito e la nostra mancanza di un effetto può essere specifico per il compito pendolo polso in cui il carico inerziale di pendoli che possono aver oscurato la lentezza dei pazienti. È possibile che con compiti diversi (ad esempio, coordinazione di ondeggiamenti posturali , ), si possano osservare deficit del movimento stesso e a livello del controllo visuo-motorio. Queste domande incoraggiano le esplorazioni per determinare ulteriormente le diverse origini della compromissione della coordinazione dei pazienti schizofrenici mentre interagiscono con altre persone.
Più in generale, esaminando le dinamiche di coordinazione dell’oscillazione dei pendoli palmari, questo esperimento dimostra che la coordinazione interpersonale è compromessa nella schizofrenia senza mostrare esplicitamente le conseguenze di tali modifiche sulle interazioni sociali quotidiane dei pazienti. È tuttavia importante notare che le dinamiche di coordinamento osservate in questo compito di laboratorio riflettono quelle osservate ad esempio tra movimenti della mano, del braccio o posturali in situazioni più ecologiche, che hanno dimostrato di influenzare direttamente il successo delle nostre interazioni sociali –, . Tale coordinamento modera il funzionamento cognitivo sociale delle persone interagenti influenzando ad esempio i loro sentimenti di connessione e rapporto interpersonale –, o l’efficienza della loro comunicazione –. In linea con questi risultati passati, l’attuale studio mostra come un disturbo della coordinazione motoria possa essere un fattore importante nei deficit di interazione sociale quotidiana esibiti dai pazienti affetti da schizofrenia.
Pertanto, oltre alla ricerca futura che mira a un’ulteriore comprensione di come la schizofrenia influenzi i processi alla base del coordinamento motorio sociale, sarà importante sviluppare protocolli riabilitativi che possano aiutare a migliorare il coordinamento motorio sociale dei pazienti. Sebbene nessuna indagine a nostra conoscenza abbia ancora esplorato l’apprendimento e la riabilitazione del coordinamento motorio sociale, precedenti ricerche che hanno esaminato l’apprendimento motorio possono fornire interessanti indicazioni di ricerca –. Ad esempio, è stato dimostrato che l’apprendimento motorio può essere reso più efficiente con feedback in tempo reale–. Di conseguenza, i futuri protocolli terapeutici che utilizzano tale feedback possono contribuire a migliorare il coordinamento motorio in generale e il coordinamento motorio sociale in particolare dei pazienti e, quindi, aumentare la loro capacità di interagire con altre persone nella vita di tutti i giorni.
In conclusione, il nostro studio ha fornito chiare prove di compromissione della coordinazione motoria sociale nella schizofrenia che possono aiutarci a capire i loro deficit sociali osservati nelle interazioni interpersonali quotidiane. I nostri risultati dimostrano differenze tra diadi schizofreniche e di controllo in un compito di coordinamento intenzionale – un compito che può essere utilizzato dai medici come marker di schizofrenia per una migliore diagnostica. Inoltre, la nostra modellazione dinamica dei risultati ha rivelato che tale coordinamento intenzionale patologico può essere dovuto a una diminuzione della quantità di informazioni e a un ritardo nelle informazioni trasmesse sui movimenti di altre persone. Infine, tali risultati possono portare allo sviluppo di protocolli di riabilitazione che migliorano il coordinamento motorio sociale e gli scambi sociali di successo dei pazienti.