Un dispositivo raccoglie i segnali dal cervello e li inoltra a un sensore che attiva le terminazioni responsabili del controllo dei muscoli.

Un macaco che non riusciva a muovere una delle zampe posteriori a causa di una lesione del midollo spinale è riuscito a camminare di nuovo quasi normalmente grazie a un “bypass” che comunica in modalità wireless il cervello e le terminazioni responsabili dell’attivazione dei muscoli. Questa neuroprotesi cerebrospinale, come definita dai responsabili, è stata sviluppata presso l’École Polytechnique Fédérale de Lausanne, in Svizzera, in collaborazione con altri centri di ricerca e l’azienda Medtronic. L’animale ha un piccolo sensore incorporato nel suo cervello che cattura i segnali emessi – del desiderio del macaco di muoversi – e li invia a un processore. I dati vengono elaborati e decodificati per poi essere inoltrati ad un altro dispositivo dotato di elettrodi che vengono posizionati nella zona lombare del midollo spinale, dall’altra parte della lesione, e attivano i neuroni che dirigono i muscoli della gamba interessata. -“Quello che facciamo è ripristinare in tempo reale e in modalità wireless la comunicazione tra il cervello e il sistema locomotore“, afferma uno degli autori del progetto, Eduardo Martín Moraud, un ingegnere spagnolo che lavora all’Università di Oxford (Nuffiel College) e che faceva già parte del team della Swiss School da 5 anni. I dettagli della ricerca, i cui primi risultati soddisfacenti sono stati ottenuti nel giugno 2015, sono stati pubblicati sulla rivista scientifica

‘Natura’. Una delle due scimmie nell’esperimento ha riacquistato l’uso dell’arto paralizzato nella prima settimana dopo l’infortunio, senza allenamento, sia sul tapis roulant che a terra, mentre la seconda ha impiegato circa due settimane.

Come riportato dall’EPFL, presso l’Ospedale universitario di Losanna è stato avviato uno studio clinico per convalidare gli effetti terapeutici della tecnologia nelle persone con lesione midollare, ma solo parzialmente. Per ora, quello che si sta facendo è verificare se il posizionamento di un dispositivo con elettrodi nel midollo spinale, precedentemente programmato, riesce a ripristinare il movimento delle gambe. Non comunica con il cervello.

IL PROCESSO

Come spiegano i ricercatori, quando il cervello decide di eseguire un movimento o qualsiasi altra attività, c’è “una trasmissione di picchi di elettricità tra i neuroni” che può essere misurata e interpretata da un algoritmo matematico. In un sistema nervoso intatto, i segnali che denotano camminare provengono da una piccola regione del cervello chiamata corteccia motoria (o corteccia motoria). Successivamente, i segnali viaggiano attraverso il midollo spinale, raggiungono le reti neurali situate nella regione lombare e queste attivano i muscoli delle gambe per produrre i movimenti. Le lesioni del midollo spinale, parziali o complete, impediscono a questi segnali di raggiungere i neuroni e causano la paralisi. Tuttavia, la corteccia motoria mantiene ancora l’attività cerebrale che ha generato le istruzioni per camminare. E anche le reti neurali che attivano i muscoli della gamba paralizzata sono intatte e possono ancora generare movimenti delle gambe. In questa occasione sono stati misurati “96 canali neurali nella corteccia che offrono molte informazioni”, afferma Martín Moraud, che ricorda che in esperimenti precedenti, ad esempio, era già stato possibile per i pazienti umani attivare un computer da remoto solo pensando di farlo. “Eravamo interessati a controllare solo due eventi: quando la zampa viene sollevata e quando atterra”, continua. Quindi, la stimolazione elettrica di pochi volt, in una zona specifica del midollo spinale, modula diverse reti di neuroni che possono attivare specifici muscoli delle gambe. “Mi sono occupato in particolare del sistema che permette di stimolare il midollo spinale in tempo reale”, continua Martín Moraud.

NON È RICHIESTA ALCUNA FORMAZIONE

Affinché le scimmie riacquistassero la mobilità, “non era necessaria alcuna fisioterapia o allenamento”, afferma il neuroscienziato Erwan Bezard dell’Università di Bordeaux, che ha supervisionato gli esperimenti. Tutti i trattamenti sono stati effettuati dopo il controllo dei comitati di bioetica dei centri aderenti. “Per la prima volta posso immaginare un paziente completamente paralizzato in grado di muovere le gambe attraverso questa interfaccia cerebrospinale”, ha detto il neurochirurgo Jocelyne Bloch, dell’Ospedale universitario di Losanna (CHUV), incaricato di posizionare gli impianti nel cervello e nel midollo spinale. Fonte: The Journal, Nature Scientific Journal.