Un uomo paralizzato torna a camminare dopo 11 anni grazie a un impianto rivoluzionario

La paralisi (o perdita motoria) degli arti è causata nella gran parte dei casi da ictus o lesioni del midollo spinale, per traumi alla colonna vertebrale dovuti a incidenti stradali, cadute, infortuni sportivi, ecc. Si verifica per un’interruzione della comunicazione tra il cervello e la regione del midollo spinale che produce la deambulazione. Ad oggi ancora non esiste una cura definitiva per questo tipo di problema. Solitamente l'approccio terapeutico adottato è quello fisioterapico che cerca di recuperare il più possibile le funzioni motorie compromesse o andate perdute. Tuttavia, non sempre si ha un recupero totale delle capacità di muoversi. Per questo motivo sono allo studio nuovi approcci e metodiche che puntano a migliorare i risultati della riabilitazione, tra cui la stimolazione elettrica del midollo spinale, che ha già dato ottimi risultati in pazienti con paralisi agli arti inferiori.

Ora un gruppo di ricercatori dell'Istituto federale svizzero di tecnologia di Losanna (EPFL) ha sviluppato un sistema rivoluzionario, basato sull’Intelligenza Artificiale, capace di ripristinare la comunicazione interrotta tra il cervello e i nervi spinali che controllano il movimento. Grazie a questo impianto innovativo un uomo di 40 anni, originario dei Paesi Bassi, rimasto paralizzato più di 10 anni fa in seguito a un incidente in bicicletta, è tornato a camminare per ora con l’ausilio delle stampelle. Rispetto agli approcci precedenti, basati sulla stimolazione epidurale del midollo spinale o stimolazione elettrica epidurale, questa è la prima volta che il movimento volontario viene innescato dall'attività cerebrale del paziente stesso. Lo studio pionieristico è stata pubblicato su Nature.

Come funziona il dispositivo

I ricercatori hanno sviluppato un sistema, costituito da due impianti che creano un "ponte digitale" tra il cervello e il midollo spinale bypassando la lesione midollare. "Questo sistema - ha affermato il neuroscienziato dell'EPFL Grégoire Courtine, che ha sviluppato il dispositivo insieme a un team multidisciplinare - utilizza un’interfaccia wireless tra il cervello e il midollo spinale (BCI) che trasforma il pensiero in azione". La chiave del sistema è una serie di algoritmi di Intelligenza Artificiale che si adattano e apprendono ciò che "pensa" l'utente. In pratica è il cervello a calibrare i comandi, adattandoli in tempo reale ai movimenti che il paziente "pensa" di compiere.

"Il dispositivo - ha spigato Jocelyne Bloch, neurochirurgo dell'EPFL - è costituito da sistemi di registrazione e stimolazione completamente impiantati, che stabiliscono un collegamento diretto tra i segnali corticali e la modulazione analogica della stimolazione elettrica epidurale mirata alle regioni del midollo spinale coinvolte nella produzione della deambulazione. Questo avviene in un tempo piuttosto breve: in poche sessioni, tutto è collegato".

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La sperimentazione su Gert-Jan

Il dispositivo è stato testato su un paziente di 40 anni, Gert-Jan, rimasto paralizzato più di 10 anni fa a causa di un incidente in bicicletta che gli ha causato una lesione parziale del midollo spinale. Dopo la caduta, Gert-Jan si è sottoposto ad un trattamento di stimolazione elettrica grazie al quale è tornato a camminare, ma con grossi limiti: ad esempio poteva percorrere solo su superfici piane, ma non riusciva a salire le scale nè i gradini, ed aveva problemi col partire e con il fermarsi. Così si è proposto come “cavia” per la sperimentazione del nuovo sistema sviluppato dall’EPFL.

I ricercatori gli hanno prima impiantato un dispositivo che decodifica i segnali elettrici generati dal cervello nella regione del cervello deputata alla stimolazione dei muscoli, e poi un neurostimolatore collegato a un insieme di elettrodi nella zona del midollo spinale che controlla il movimento delle gambe. Dopodichè hanno chiesto al paziente di eseguire i movimenti che desiderava col pensiero. I segnali cerebrali sono stati captati dal dispositivo, trasformati in stimolazione elettrica, e trasferiti, in modalità wireless, all'impianto nel midollo spinale. Il tutto è stato possibile grazie a un'Intelligenza Artificiale che analizza e invia questi segnali in modo corretto. Grazie a questo impianto, che, di fatto ha ristabilito il collegamento interrotto tra il cervello e il corpo, Gert-Jan è tornato a camminare in modo più naturale ed anche a salire le scale (anche ripide), cosa che prima non era in grado di fare. "Questo è un segno importante che alcuni dei suoi neuroni si sono riorganizzati per ripristinare la comunicazione", hanno affermato i ricercatori.

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Prossimi passi

Sebbene la sperimentazione abbia mostrato risultati straordinari, il dispositivo si avvale di una tecnologia invasiva e pesante. Per ovviare a questo problema già sono pronti finanziamenti per la miniaturizzazione dell'impinato con l'obiettivo di renderlo "commerciale" e disponibile ai pazienti di tutto il mondo. Non solo, Courtine e Bloch sono fiduciosi e sperano che l'approccio possa essere adattato anche per altre lesioni del midollo spinale, così come per le paralisi dovute ad altre cause, come l'ictus. Pertanto, ora stanno lavorando allo sviluppo di un sistema simile ma per gli arti superiori.

La configurazione degli impianti del "ponte digitale" (Credit: Nature)