Impianto Cerebrale Wireless Per la Paralisi Spinale

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Un’equipe di ricercatori svizzeri in seguito ad una serie di esperimenti in Cina ha dimostrato la possibilità di ripristinare il movimento delle gambe in scimmie con danno spinale, grazie all’utilizzo della tecnologia wireless per bypassare il sito della lesione.

Da molti anni la tecnologia wireless ha completamente rivoluzionato la nostra vita, ormai quasi irrimediabilmente dipendente dalle connessioni ad internet senza fili. Anche la scienza pare essersi accorta delle enormi potenzialità di questa tecnologia, o almeno così sembra a giudicare dall’ormai più che decennale lavoro del neuroscienziato Gregoire Courtine, che nel suo laboratorio di Pechino da diverso tempo conduce un’attività di ricerca sulle scimmie con l’obiettivo di trattare lesioni del midollo spinale.                           I risultati sorprendenti pubblicati appena qualche settimana fa sono il frutto della collaborazione di un’equipe di ricercatori che ha avuto la possibilità di sfruttare le normative cinesi, decisamente meno gravose rispetto a quelle europee riguardo l’utilizzo delle scimmie di laboratorio.

In particolare, il frutto di questo straordinario lavoro consiste nell’elaborazione di un impianto cerebrale che, grazie alla tecnologia wireless,  stimola elettrodi in una gamba ricreando i segnali registrati dal cervello: questo meccanismo apparentemente così semplice ha permesso a scimmie con lesioni del midollo spinale di camminare di nuovo (inizialmente gli animali da laboratorio utilizzati erano i ratti).

Per prima cosa il gruppo ha mappato in che modo i segnali elettrici sono inviati dal cervello ai muscoli delle gambe nelle scimmie sane mentre camminano su un tapis roulant. Gli scienziati hanno anche esaminato il tratto inferiore della colonna vertebrale, dove i segnali elettrici provenienti dal cervello arrivano prima di essere trasmessi ai muscoli delle gambe e in seguito hanno ricreato quei segnali in scimmie con paralisi spinale.
Schiere di microelettrodi impiantati nel cervello delle scimmie paralizzate acquisiscono e decodificano i segnali che in precedenza erano stati associati al movimento delle gambe. Questi segnali sono inviati in modalità wireless a dispositivi che generano impulsi elettrici nella colonna vertebrale inferiore, innescando il moto nei muscoli delle gambe delle scimmie. Sorprendente è la qualità del movimento dato che gli animali possono riguadagnare non solo la coordinazione ma anche la funzione di sostegno del peso, che è importante per la locomozione. È vero, il ritmo del movimento delle gambe era imperfetto, ma le scimmie non trascinavano i piedi e il movimento era abbastanza coordinato da sostenere il peso corporeo dei primati. Il prossimo obiettivo sarà quello di cercare di garantire un migliore controllo muscolare della gamba, in modo che i primati possano non solo sostenere il proprio peso, ma anche mantenere l’equilibrio ed evitare gli ostacoli.

Microelettrodi cerebrali in grado di stimolare tramite tecnologia wireless sensori posti a valle del sito della lesione.
Microelettrodi cerebrali in grado di stimolare tramite tecnologia wireless sensori posti a valle del sito della lesione.

Ovvio è che questa scoperta è in funzione di una potenziale applicazione sull’uomo e apre nuovi eccitanti percorsi a studi clinici e nuove opzioni di trattamento bioelettronico per i pazienti con paralisi: a tal proposito Courtine ha già iniziato un trial in Svizzera, usando una versione ridotta della tecnologia, in due persone con lesioni del midollo spinale. A questi due pazienti sono stati impiantati generatori di impulsi elettrici nel tratto spinale inferiore ma non essendo presenti schiere di microelettrodi nel cervello non saranno in grado di controllare il movimento in modo autonomo.

Di sicuro ottenere gli stessi risultati con gli esseri umani sarà più complesso per il semplice fatto che la decodifica cerebrale è molto più complicata. Inoltre lo studio sui primati usava attività elettrica registrata dal midollo spinale prima del danno e riprodotta per ripristinare il movimento: per ovvie ragioni questo approccio non è percorribile nel trattamento delle paralisi spinali umane dal momento che non si tratta di lesioni indotte.       Sarà inoltre necessario tenere conto di altri elementi della camminata, come per esempio la coordinazione ritmica dell’andatura, che le scimmie non hanno mostrato di avere.

I dispositivi per ripristinare la locomozione umana in pazienti paralizzati dovrebbero idealmente includere interfacce cervello-computer, una stimolazione elettrica per l’attivazione dei muscoli, un dispositivo simile a un esoscheletro per aiutare a sopportare il peso, e una più intelligente elaborazione elettrica che consenta il controllo dell’andatura.

Immagine in evidenza | Science Photo Library/Corbis