Una stimolazione spinale per superare la paraplegia

Ripristinare il movimento delle gambe dopo un grave danno spinale spinale era ritenuto impossibile fino a pochi anni fa. Ora questo giudizio è smentito in modo sempre più deciso grazie ai progressi ottenuti in diversi laboratori nella codifica e decodifica dei segnali nervosi e nell’integrazione di protesi di comunicazione tra il sistema nervoso e i dispositivi elettronici.

L’ultimo risultato in ordine di tempo è dello studio denominato STIMO (STImulation Movement Overground) e illustrato in due diversi articoli riportati su “Nature” e su “Nature “Neuroscience” da Grégoire Courtine del Politecnico Federale di Losanna (EPFL) e colleghi di altri istituti di ricerca svizzeri: tre pazienti affetti da paraplegia cronica hanno recuperato parzialmente la deambulazione grazie a una stimolazione elettrica del midollo spinale comunicata da un impianto wireless, accompagnata da un intenso programma di riabilitazione fisica.

Nell’articolo pubblicato su “Nature”, gli autori descrivono lo studio nel suo complesso. Il cuore del sistema è un dispositivo che stimola elettricamente la superficie del midollo spinale. Grazie all’esclusivo schema di impulsi elettrici messo a punto dall’EPFL, questa stimolazione riesce a produrre movimenti coordinati alle anche, alle ginocchia e alle caviglie, permettendo così alle gambe i movimenti adatti alla camminata.

Ma il pbadaggio cruciale è che i partecipanti mantengono il controllo dei movimenti, riuscendo a determinare il tempo e l’ampiezza del pbado: questo dimostra che il cervello è in grado d’interagire con lo stimolatore elettrico.

“Le nostre scoperte si basano su una profonda comprensione dei meccanismi sottostanti che abbiamo acquisito in anni di ricerca sui modelli animali.

Siamo quindi stati in grado di simulare in tempo reale come il cervello attiva naturalmente il midollo spinale”, ha spiegato Courtine. “La temporizzazione esatta e la posizione della stimolazione elettrica sono cruciali per la capacità del paziente di produrre un movimento intenzionale. È anche questa coincidenza spazio-temporale che fa scattare la crescita di nuove connessioni nervose”.

L’integrazione tra il sistema nervoso e il dispositivo, dopo diversi mesi di stimolazione, è arrivata al punto da permettere al cervello di comandare i muscoli precedentemente paralizzati anche senza che lo stimolatore fosse attivo.

“Tutti e tre i partecipanti allo studio sono stati in grado di camminare con il supporto del peso corporeo dopo solo una settimana di calibrazione e il controllo volontario dei muscoli è migliorato enormemente entro cinque mesi dall’addestramento” ha aggiunto Courtine. “Il sistema nervoso umano ha risposto al trattamento ancora più intensamente di quanto ci aspettbadimo”.

Nel secondo articolo pubblicato su “Nature Neuroscience” gli autori discutono nei dettagli le caratteristiche dei segnali elettrici usati per la stimolazione. In particolare, dimostrano che i precedenti protocolli di stimolazione per ripristinare la deambulazione potrebbe essere stati meno efficace del previsto in termini di percezione della posizione degli arti. Questo nuova stimolazione pulsata è in grado di promuovere la locomozione preservando al contempo i segnali sensoriari che provengono dalle gambe.

“Tutti questi recenti studi dovrebbero indurci a ripensare a come vediamo e trattiamo lesioni del midollo spinale: piuttosto che una completa disconnessione tra il cervello e il midollo spinale, ora sembra che molte persone possano riacquistare la capacità di controllare i loro arti paralizzati e persino di camminare di nuovo attraverso l’innovativa combinazione di stimolazione spinale e pratica di riabilitazione”, ha sottolineato Chet Moritz, dell’Università di Washington a Seattle, in un articolo di commento pubblicato su “Nature”. “Il fatto che il controllo del movimento sia mantenuto anche al di là della stimolazione, come dimostrato da Courtine e colleghi, suggerisce che questa stimolazione combinata con la riabilitazione sta effettivamente aiutando a dirigere la plasticità e la guarigione del sistema nervoso attorno alla lesione”.