Sviluppo e condizionamento neurale del cucciolo

Introduzione

I cani da lavoro e da attività sportiva sono come atleti in carriera e presentano una lunga serie di esigenze e richieste fisiche. La posta in gioco per questi cani è alta, poiché sia la loro sicurezza sia quella di molte persone dipendono dalla loro capacità di svolgere compiti con velocità e agilità. Capita spesso che, durante gli esercizi di ricerca, questi cani debbano fiutare rapidamente una pista o muoversi su terreni di vario tipo. Inoltre, l'educazione di questi cani specializzati richiede un impiego intensivo di risorse, per cui esiste un forte incentivo ad aumentare la durata del periodo in cui riescono a dare le massime prestazioni. Garantire che questi cani siano adeguatamente formati è un aspetto critico della loro cura e preparazione in vista di qualsiasi evento che possa richiedere i loro servizi. Nei soggetti allevati come cani da lavoro e da sport, l’educazione e l'allenamento neuromuscolare funzionale dovrebbero iniziare già da cuccioli; secondo l'evidenza degli sport umani, è prevedibile che questo inizio precoce ottimizzi le prestazioni e riduca il rischio di infortuni.

Naturalmente non tutti i cuccioli sono impiegati nel lavoro, ma gli stessi principi di educazione che valgono per un cane da lavoro possono essere applicati anche ad un cucciolo destinato alla vita in famiglia. L'educazione di un cucciolo ai fondamenti dell'esercizio fisico può avere un notevole vantaggio per la successiva età adulta. Come per i benefici dell'esercizio fisico nell'uomo, una base di allenamento contribuisce a mantenere il peso, ad un profilo metabolico più sano, riduce il rischio di lesioni e alcune malattie croniche, e facilita il movimento libero da dolore per tutta la vita del cane.

Esigenze fisiche dei cani sportivi

Per sviluppare programmi di educazione per cani da lavoro e da sport di alto livello, è necessario conoscere a fondo le esigenze fisiologiche e biomeccaniche che devono soddisfare nelle loro normali attività. I cani partecipano a una gamma di attività che varia da quelle ricreative a competizioni atletiche di alto livello, fino ai compiti specifici di un cane da lavoro. L'esercizio fisico può essere a bassa o alta intensità, compresi tutti i livelli intermedi; per esempio, un cane può essere paragonato al classico “escursionista della domenica" oppure ad un atleta capace di fornire prestazioni elevate in attività come sport agonistici, ricerca e salvataggio, corsa veloce, o corsa di lunga distanza. La maggior parte di questi cani attivi dovrà fare prima o poi corse veloci, saltare ostacoli, girare bruscamente ad elevata velocità, scalare muri e recinzioni, muoversi su superfici instabili, e resistere a forze di compressione e flessione potenzialmente impattanti per la colonna vertebrale. Il rilevamento degli odori richiede la ricerca in stanze, ampi tratti di terreno, veicoli e altre zone, spesso in luoghi che possono richiedere di strisciare o muoversi su terreni instabili senza stancarsi (Figura 1). Pertanto, molte caratteristiche fisiche, come forza, resistenza, flessibilità, propriocezione ed equilibrio, sono necessarie per performance ottimali in cani attivi. Molte di queste capacità possono essere sviluppate in modo sicuro a partire dalla nascita del cucciolo, tenendo conto di fattori come razza, età, alimentazione, ambiente ed altri che influenzano lo sviluppo del cucciolo.

Lesioni muscoloscheletriche nei cani sportivi

Conoscere tipo e frequenza degli infortuni subiti dai cani sportivi durante le loro attività permette di ideare strategie preventive nel programma di allenamento. La letteratura riporta informazioni relative alle lesioni muscoloscheletriche subite dai cani da lavoro e da sport, anche se in parte ci si basa sul ricordo del proprietario o del conduttore, e non sulla diagnosi documentata da un Medico Veterinario. Uno studio che ha valutato retrospettivamente le cartelle cliniche di 245 MWD (Military Working Dog, cane da lavoro militare) per determinare i motivi di congedo dal servizio, ha rilevato che le condizioni responsabili erano, per il 56,3% dei cani di cinque anni o più, patologie del midollo spinale e/o artropatie degenerative (DJD) 1. Analogamente, un precedente studio retrospettivo sulle cartelle cliniche di 927 MWD ha segnalato che due delle tre principali cause di morte o eutanasia erano la DJD appendicolare (19,2%) e patologie del midollo spinale/sindrome della cauda equina (15,6%) 2. Uno studio su MWD trattati per lesioni non da combattimento durante il dispiegamento in Iraq ha mostrato che le lesioni muscoloscheletriche erano il quarto motivo più comune per richiedere cure veterinarie 3, e un report, che ha confrontato le visite d'emergenza di cani Pastore tedesco della Polizia e degli stessi cani in contesto familiare, ha notato che i primi avevano più probabilità di essere visitati per lesioni ortopediche 4. Fatto ancora più significativo, i conduttori di cani della Polizia in Nuova Zelanda hanno riferito che appena il 29% dei loro cani aveva uno stato funzionale normale, e che la valutazione funzionale era diminuita sensibilmente con l'età 5. È inoltre emerso che nei cani da ricerca e salvataggio dispiegati dopo gli attacchi terroristici dell'11 settembre 2001 la prevalenza di problematiche ortopediche o spinali era di 2 ogni 1.000 ore di ricerca 6, mentre uno studio retrospettivo basato su un questionario online tra gli addestratori di cani da agility ha rilevato che nel 32% dei cani era stato segnalato almeno un infortunio 7. Un altro studio tra gli addestratori ha evidenziato un tasso di infortuni quasi identico (33%) nei cani da agility 8, con il 58% delle lesioni apparse durante una competizione. In sintesi, le lesioni e le patologie muscoloscheletriche sembrano svolgere un ruolo chiave nell'intervento medico e nel ritiro dal servizio o dalla competizione nei cani sportivi, cosa che dimostra un bisogno urgente di sviluppare strategie di prevenzione.

Programmi per la prevenzione degli infortuni e il miglioramento delle prestazioni

L'adozione di programmi di allenamento neuromuscolare è stata determinante per ridurre i rischi di lesioni muscoloscheletriche negli atleti giovani e adolescenti. Tali programmi variavano tra gli studi, ma prevedevano in generale l'uso di esercizi focalizzati sull'equilibrio e la propriocezione, la pliometrica e la coordinazione. I programmi, implementati per sei settimane o più nel programma di allenamento di vari sport giovanili, hanno dimostrato di ridurre l’incidenza di lesioni agli arti inferiori correlate allo sport 9 10 11, di lesioni specifiche come ad esempio le lacerazioni del legamento crociato anteriore 12 e di distorsioni della caviglia 13, assieme a un aumento dell'equilibrio e della consapevolezza del proprio corpo 14 tra i giovani atleti. La maggior parte degli studi ad oggi tra le evidenze si è concentrata sui bambini delle scuole medie e superiori; studi futuri dovrebbero dunque concentrarsi sulla prevenzione degli infortuni e il miglioramento delle prestazioni nei bambini più piccoli, assieme al confronto tra gli specifici programmi di allenamento.

L’allenamento insufficiente sembra essere un importante fattore di rischio per gli infortuni correlati allo sport nei giovani atleti umani, e molti cani da lavoro sono mal allenati nonostante le esigenze e richieste fisiche necessarie per svolgere i loro compiti. Alcuni infortuni subiti dagli atleti umani hanno controparti simili tra i cani da lavoro, e strategie d'intervento analoghe inserite fin dalla nascita del cucciolo possono quindi ridurre gli infortuni subiti durante il servizio. Questi programmi, come ad esempio l'esposizione a nuovi tipi di superfici, ostacoli e interazione con le persone, conferiscono solitamente ulteriori vantaggi ai cuccioli di cani da lavoro; per esempio, la capacità di orientamento, la fiducia, la consapevolezza del proprio corpo e la propriocezione. Gli autori non sono a conoscenza di pubblicazioni riguardanti valutazioni o progetti di programmi allineati in modo sicuro ed efficace con i periodi di accrescimento del cucciolo. Lo sviluppo di programmi di allenamento neuromuscolare nelle fasi appropriate della crescita richiede una comprensione dello sviluppo neurale del cucciolo, che può essere correlato alle fasi di sviluppo dei bambini.

Sviluppo neurale umano e impatto sulle prestazioni atletiche

I bambini sembrano sviluppare le competenze neuromotorie con progressione cefalo-caudale (dalla testa alle estremità inferiori) e prossimo-distale (dal tronco verso le estremità distali). Nel primo anno di vita attraversano una fase motoria di tipo riflesso in cui acquisiscono maggiori informazioni sul proprio corpo e sul mondo circostante, cosa che influenza la rete neurale tra corpo e cervello. Inizialmente sono presenti i riflessi primitivi, come ad esempio il riflesso di radicamento e quello della suzione. Quindi, iniziano a svilupparsi i riflessi posturali in preparazione dei movimenti volontari che appariranno in seguito. Questi includono il riflesso di raddrizzamento, connesso all'equilibrio, il riflesso di strisciamento, che lascerà il posto alla locomozione volontaria, e il riflesso di prensione palmare. Durante il primo anno di vita, il neonato impara ad acquisire il controllo della testa e del collo per la sua stabilizzazione, e inizia a compiere movimenti volontari grossolani. Questi movimenti iniziano a essere controllati a circa un anno di età, consentendo movimenti più direzionati dei segmenti degli arti e manipolazioni intenzionali degli oggetti e dell'ambiente.

Nella fase motoria “di base", che si svolge dai 3 ai 7 anni di età, i bambini esplorano il movimento corporeo e il loro potenziale con modalità sempre più complesse. Le azioni sono inizialmente scoordinate e tendono a essere esagerate, con un graduale miglioramento del controllo e della precisione nelle fasi iniziali verso i 3-5 anni di età. Ciò include lo sviluppo di attività come ad esempio la corsa e il salto, l'equilibrio su una trave o un piede, e nell'ultima parte di questa fase, il lancio e la presa di oggetti. Questo periodo della crescita stimola l'elaborazione di diverse competenze importanti per le prestazioni atletiche. Questo è fondamentale, poiché gli stimoli ambientali influenzano fortemente lo sviluppo motorio di base durante questo arco temporale. Infatti, alcuni adulti possono rimanere ad uno stato di sviluppo basilare per alcune attività se queste ultime non sono praticate e perfezionate attraverso manipolazioni esterne. A partire dai 7 anni d'età, i bambini miglioreranno le capacità di base richieste dalle attività quotidiane; tuttavia, a seconda delle influenze ambientali, culturali e a caratteristiche proprie, continueranno ad apprendere sequenze motorie sempre più complesse e precise necessarie per praticare specifici sport fino all'età di 13 anni. Dall'età di 14 anni e oltre, una volta iniziata la fase di "apprendimento continuo", i bambini mettono in pratica e utilizzano capacità che, insieme alle caratteristiche genetiche, finiranno per far distinguere atleti di élite da individui comuni. In questa fase c'è un enorme potenziale per il miglioramento dello sviluppo delle capacità, e la maggior parte della ricerca nei giovani atleti è rivolta a questa fascia d'età. Il tentativo di sviluppare abilità specifiche in una fase di maturazione non appropriata sembra avere un beneficio limitato 15.

Sviluppo neuronale del cucciolo

Come prevedibile, il sistema nervoso centrale di un cucciolo si sviluppa molto più rapidamente di quello umano. Il midollo spinale di un cucciolo è considerato maturo a sei settimane d'età ed entro i quattro mesi d'età il cervello è maturo al 96% rispetto alla funzione cerebrale dell'adulto 16. Tuttavia, la direzione e le fasi dello sviluppo neuromotorio sembrano progredire in modo analogo a quello degli esseri umani. I cuccioli nascono con la funzione vestibolare già formata, in modo da potersi mettere nella posizione appropriata per succhiare il latte. Non presentano coordinazione muscolare o sostegno degli arti alla nascita, ma svilupperanno una postura eretta a 10-14 giorni di età (Figura 2). I primi passi, sostenuti dagli arti anteriori, si osservano a 5-6 giorni dalla nascita, seguiti dai posteriori a 7-10 giorni. A due settimane di età, i cuccioli sono in grado di sostenere il peso in stazione quadrupedale, sia sugli arti anteriori che posteriori, e a 18-21 giorni sono in grado di deambulare, seppur con un'andatura scoordinata. I riflessi spinale e miotatico possono apparire entro pochi giorni di vita, ma sono deboli e difficili da interpretare fino a 3 settimane di età, quando il tono muscolare è più sviluppato. Il posizionamento degli arti (dapprima di quelli anteriori) diventa consistente a 5 settimane di età, mentre a circa 6-8 settimane (pur con alcune variazioni di razza) si osservano la postura e l'equilibrio dell'adulto, comprese le reazioni posturali degli arti anteriori, seguiti dai posteriori 17.

Lo sviluppo comportamentale dei cuccioli include il delicato periodo della socializzazione, che termina a 13 settimane di età. In questo arco temporale sono fondamentali l’esplorazione dell'ambiente e l'esposizione, per i cuccioli di cani da lavoro, ad una varietà di stimoli visivi, uditivi e tattili. È stato dimostrato che un'adeguata esposizione dei cuccioli a gruppi di cani, ambienti domestici e persone riduce in modo significativo lo stress e comportamentali indesiderati (Figura 3), determinando un miglioramento nelle prestazioni dei cani da lavoro 18.

Le caratteristiche genetiche, come ad esempio la struttura corporea, influenzano le prestazioni anche nelle specie non umane, ma queste capacità possono essere fortemente migliorate da manipolazioni ambientali adeguate come ad esempio l'allenamento neuromuscolare. Uno studio sui cavalli 19 ha mostrato che solo il 35% circa delle prestazioni di velocità può essere spiegato dalla genetica, mentre il restante 65% è dovuto a fattori ambientali come nutrizione, allenamento e gestione dell’animale. Sebbene questo settore sia stato poco studiato nel cane, un intervento precoce può compensare in parte caratteristiche genetiche non ottimali. È stato dimostrato che far fare esercizio fisico ai cuccioli di cane da lavoro cinque giorni alla settimana in ambiente controllato ha prodotto punteggi migliori in termini di determinazione e fiducia, come pure prestazioni superiori in una serie di compiti richiesti in cani utilizzati dall'Amministrazione per la sicurezza dei trasporti statunitense 20. Questi cuccioli sono stati confrontati con altri che avevano fatto ufficialmente un'ora di esercizio fisico alla settimana, per cui non è noto se esista una frequenza minima indispensabile capace di fornire i risultati di performance desiderati. I cuccioli in forza alla Dogana in Australia hanno dimostrato capacità tali da prevedere in parte le loro prestazioni da adulti già dai tre mesi d'età 21, con il rinforzo positivo correlato all'aumento del tasso di successo; questo suggerisce che le azioni con un impatto sullo sviluppo neurale possano avvantaggiare i cuccioli d'età inferiore a 12 settimane.

Allenamento neuromuscolare del cucciolo

La socializzazione precoce del cucciolo è fondamentale per lo sviluppo del legame uomo-animale, della resilienza e di una comunicazione appropriata con le persone, sia come cani da lavoro e da attività sportiva, sia come animali da compagnia. I programmi di socializzazione comportano l'esposizione dei cuccioli ad un’ampia varietà di nuovi stimoli, compresi animali, persone e ambienti differenti. L’impatto di tali programmi è ancora più significativo per i cuccioli allevati in un allevamento professionale o per cani da lavoro. Nelle prime settimane, i cuccioli seppur immobili sono sensibili a stimoli tattili, termici e locomotori limitati; per questo motivo, la manipolazione e altri stimoli fisici vanno integrati nel bagaglio esperienziale del cucciolo entro le prime tre settimane di vita 22. In una popolazione di cuccioli di cani da lavoro è stato valutato un programma che prevedeva l'applicazione di stimoli tra il terzo e il sedicesimo giorno dopo il parto. Una volta al giorno sono state effettuate manipolazioni della durata di 3-5 secondi che includevano il cambio di posizione della testa e del corpo, una stimolazione tattile interdigitale, e una stimolazione termica (mettendo momentaneamente i cuccioli su un asciugamano refrigerato e umido). I cuccioli che hanno ricevuto questi interventi sono risultati più attivi e tendenti all'esplorazione, più assertivi nelle situazioni competitive, e più calmi, mostrando meno segnali di stress e facendo meno errori negli esercizi di risoluzione dei problemi 23. I cuccioli possono essere introdotti agli stimoli visivi, uditivi e tattili più complessi da tre settimane d'età fino a 12-14 settimane, cioè nella parte residua del periodo critico di socializzazione. L'esposizione a superfici diverse, ostacoli e altri stimoli ambientali può coincidere con lo sviluppo precoce del condizionamento neuromuscolare (Figura 4).

I programmi di allenamento del cucciolo devono incentrarsi su aspetti come equilibrio e stabilità, fitness funzionale di base, ed eventualmente su capacità mirate ad attività specifiche. Quando i cuccioli entrano nella terza settimana di vita e iniziano a muoversi in modo scoordinato, si possono attuare interventi più specifici nell'apprendimento motorio. L'equilibrio statico supportato può essere introdotto mettendo il cucciolo in stazione quadrupedale su una superficie leggermente instabile, come ad esempio un cuscino in gommapiuma. Non appena il cucciolo inizia a camminare e migliorare la coordinazione (dalle tre alle sei settimane d'età) le attività di equilibrio possono diventare più dinamiche, permettendo ad esempio al cucciolo di camminare su una superficie ondulata che può essere costituita da cuscini in gommapiuma o da un materassino. Dopo l’acquisizione del posizionamento tattile a cinque settimane d'età, possono essere introdotti piccoli ostacoli e variazioni nel terreno per consentire al cucciolo di esercitarsi.

L'allenamento propriocettivo è fondamentale, in particolare per gli arti posteriori, poiché i cani non allenati hanno generalmente una consapevolezza degli arti posteriori inadeguata a superare gli ostacoli in modo sicuro e coordinato. A 12-16 settimane i cuccioli possono essere chiamati a svolgere compiti più impegnativi, come ad esempio entrare e uscire da una scatola, camminare su una superficie moderatamente instabile come i cuscini propriocettivi o altre attrezzature gonfiabili, e invertire la rotta mentre camminano, introducendo nell'allenamento movimenti di abduzione, adduzione e rotazione (Figura 5). Una possibilità è adottare l'allenamento cardiovascolare a basso impatto: risultano particolarmente utili brevi periodi da 30 secondi di attività intensa di nuoto o guado in acqua a caccia di giocattoli (Figura 6). Da 4 a 6 mesi d'età i cuccioli possono essere introdotti a compiti funzionali più complessi, come ad esempio cambi di posizione (in piedi-seduto-in piedi e viceversa) su superfici instabili (Figura 7), e recupero dell'assetto da posizioni estreme. Possono essere implementati anche movimenti combinati, come ad esempio scavalcare gli ostacoli, e invertire la rotta mentre si striscia. È inoltre possibile includere attività orientate ai compiti e alla risoluzione di problemi, come ad esempio superare gli ostacoli in cambio di una ricompensa, e prolungare la durata delle sessioni di nuoto (fino a 1-2 minuti alla volta). I cuccioli da 6 a 12 mesi d'età possono essere introdotti a capacità motorie più specifiche e fini; ad es. scavalcare i pioli di una scala, compiere ricerche su superfici instabili, salire e scendere rampe di scale, camminare con gli arti anteriori avendo il corpo appoggiato su rotelle. Questa fase dovrebbe anche includere il perfezionamento dei movimenti motori fini delle capacità funzionali precedentemente introdotte. A 12 mesi d'età è possibile perfezionare l'allenamento di capacità molto specifiche puntando a massimizzare le prestazioni per compiti o requisiti atletici definitivi; questo include la preparazione graduale di movimenti di agility complessi e attività basate su velocità, impatti elevati, o ad alta intensità 16.

Nei cuccioli, sono consigliati programmi di allenamento sicuri, che corrispondano al loro livello di sviluppo neuromotorio e tali da minimizzare il rischio di infortuni a carico di strutture come, ad esempio, le fisi aperte, che sono tra quelle più facilmente danneggiabili negli individui scheletricamente immaturi 24. Nella maggior parte delle razze di taglia grande, le cartilagini di accrescimento delle estremità rimangono presenti fino a circa 12 mesi d'età; quindi, sebbene l'allenamento pliometrico sia incluso in molti programmi sportivi per adolescenti, nei cuccioli scheletricamente immaturi dovrebbero essere evitati gli esercizi che coinvolgono forze ripetitive e ad alto impatto (ad es. salti verso il basso, corsa prolungata).

Le attività di allenamento descritte in questo articolo puntano a migliorare le prestazioni e ridurre il rischio di infortuni nei cani da lavoro. Tuttavia, sono state concepite a beneficio di tutti i cuccioli, da quelli da appartamento fino ai cani atleti. Il cane può apprendere capacità di risoluzione dei problemi, maggiore fiducia in sé stesso, e migliorare le prestazioni nelle attività di base della vita quotidiana, come pure compiti funzionali complessi. I professionisti che comprendono le fasi dello sviluppo neurale e dell'apprendimento motorio del cane, e utilizzano queste conoscenze per applicare l'allenamento funzionale progressivo, possono contribuire allo sviluppo di cuccioli con legami uomo-animale più forti, alla riduzione del rischio di infortuni, e al miglioramento generale della qualità di vita in qualsiasi capacità.