Salute

Un ponte tra cervello e colonna vertebrale per tornare a camminare

Un uomo paralizzato è tornato a camminare grazie a un'interfaccia tra cervello e colonna vertebrale, che traduce le sue intenzioni in movimento.

Nel 2011 un incidente in bicicletta in Cina provocò a Gert-Jan Oskam una lesione spinale sotto il collo, privandolo della capacità di camminare. Oggi Oskam, un uomo olandese di 40 anni, è tornato a stare in piedi, a muovere alcuni passi e persino a salire qualche gradino.

Come? Grazie a un dispositivo che legge le sue onde cerebrali e invia istruzioni alla colonna vertebrale attraverso il Wi-Fi, bypassando la regione danneggiata (vedi animazione sotto). La sua incredibile storia di rivincita e i passi necessari per arrivarci sono stati raccontati in un articolo appena pubblicato su Nature.

I passi precedenti. L'impianto, un'interfaccia cervello-colonna vertebrale, è l'evoluzione delle ricerche di Grégoire Courtine, neuroscienziato del Politecnico Federale di Losanna (EPFL, in Svizzera) e di Jocelyne Bloch, neurochirurga dell'Università di Losanna. Nel 2018, i due insieme al loro team avevano dimostrato che la stimolazione della parte inferiore del midollo spinale (la struttura nervosa alloggiata all'interno della colonna vertebrale) mediante elettrodi da controllare con un training specifico consentiva a persone con paralisi parziale di camminare.

Nel 2022, lo stesso gruppo di ricerca aveva rivelato che lo stesso tipo di stimolazione funziona anche su pazienti colpiti da lesioni spinali più gravi, che hanno perso qualunque capacità di percezione e di movimento negli arti inferiori.

Esperienza migliorabile. Oskam era uno dei tre partecipanti del primo trial, che gli aveva lasciato in eredità l'impianto spinale: tuttavia, il tipo di stimolazione possibile con quel dispositivo produceva un movimento meccanico e artificioso, quasi robotico, da attivare manualmente e senza grande possibilità di controllo diretto. E molte abilità necessarie nella vita di tutti i giorni, come quella di fare le scale, erano fuori portata.

Dal pensiero all'azione. La nuova interfaccia sfrutta l'impianto spinale che Oskam aveva già e lo abbina a due matrici di 64 elettrodi ciascuna, inserite in involucri di titanio e impiantate all'interno del cranio, sopra la membrana che ricopre il cervello. In questo modo gli elettrodi possono captare l'attività elettrica della corteccia motoria, nello strato più esterno del cervello.

Quando Oskam ha intenzione di camminare, l'impianto intracranico capta il risultato dell'attività elettrica di questo pensiero e lo trasmette via wireless a un computer all'interno di uno zaino indossato dal paziente. Un algoritmo decodifica le intenzioni di movimento e le trasmette allo stimolatore di impulsi sulla colonna vertebrale.

Un acceleratore di recupero. «In passato era la stimolazione a controllare me, ora sono io a controllarla» dice Oskam, che dopo un intenso allenamento in 40 sessioni ha di nuovo imparato a stare in piedi in autonomia, a camminare e fare le scale.

Ma non è tutto.

Questo tipo di movimento volontario di gambe e piedi, impossibile con il solo impianto spinale, ha permesso un parziale recupero delle cellule nervose che non erano state del tutto danneggiate dall'incidente. Tanto che Oskam riesce a camminare per brevi distanze con le stampelle anche senza usare l'interfaccia.

Siamo solo all'inizio. Le interfacce cervello-computer e gli impianti spinali sono allo studio da tempo: il vero passo in avanti in questo caso è come sono stati combinati per ottenere questa forma di riabilitazione. Che però, precisano gli scienziati, è stata studiata nello specifico su Oskam e sul suo tipo di lesioni. Benché i risultati ottenuti sul paziente olandese siano impressionanti, è ancora troppo presto per dire quali altri pazienti e con quale tipo di danno possano beneficiare dell'interfaccia, e con quali possibilità di recupero.

Un altro problema è che gli impianti cerebrali che permettono a Oskam di muoversi "naturalmente" vanno inseriti con un'operazione invasiva e possono dar luogo a infezioni (a Oskam è accaduto). Dunque un importante avanzamento tecnologico, ma da interpretare con la giusta cautela.

25 maggio 2023 Elisabetta Intini
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