La stimolazione spinale aiuta gli uomini con paraplegia a camminare di nuovo
Un nuovo modo di stimolare elettricamente il midollo spinale con impianti wireless, insieme a una terapia che sostiene il peso corporeo, ha aiutato tre uomini con paraplegia a camminare di nuovo con l'ausilio di deambulatori e stampelle. Possono anche fare alcuni passaggi senza alcun aiuto.
Molti anni prima, i tre uomini avevano riportato lesioni nell'area cervicale, o regione del collo, del midollo spinale che li aveva lasciati paralizzati nella parte inferiore del corpo.
Il nuovo “quadro terapeutico” responsabile della loro riabilitazione si chiama Stimulation Movement Overground (STIMO).
È il risultato di una collaborazione tra l'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) e l'Ospedale universitario di Losanna (CHUV), entrambi in Svizzera.
Due riviste, Natura e Nature Neuroscience, hanno ora pubblicato documenti di studio sul nuovo approccio di stimolazione.
Ciò che è notevole del nuovo metodo - e lo distingue da due studi pubblicati di recente negli Stati Uniti su un argomento simile - è che gli uomini potevano muovere le gambe quando la stimolazione elettrica al midollo spinale era disattivata.
In uno dei documenti di studio, i ricercatori spiegano l'importanza di "preservare la propriocezione" al fine di ripristinare il controllo del movimento negli esseri umani con lesioni del midollo spinale.
La necessità di "preservare la propriocezione"
La propriocezione è la capacità di percepire la posizione e il movimento del corpo elaborando i segnali che provengono dal corpo stesso, al contrario del suo ambiente. Gli scienziati lo descrivono spesso come un "sesto senso".
Alcuni che ne hanno scritto hanno citato l'esempio di un uomo che, nonostante fosse in grado di contrarre i muscoli, era effettivamente immobile dopo che "un'infezione lo ha privato del senso di posizione, movimento e tatto nel suo corpo" - o il suo propriocezione.
I ricercatori in Svizzera sostengono che se la stimolazione elettrica del midollo spinale non ha la giusta combinazione di localizzazione precisa e tempistica degli impulsi, può interferire con la propriocezione.
Il metodo STIMO può ovviare a questo problema utilizzando la "stimolazione burst e i profili di stimolazione spazio-temporale". Utilizzando simulazioni, i ricercatori hanno dimostrato che ha consentito "un controllo robusto sull'attività dei motoneuroni".
"Il momento esatto e la posizione della stimolazione elettrica", spiega il coautore Jocelyne Bloch, professore e neurochirurgo presso CHUV, che ha eseguito l'intervento di impianto, "sono cruciali per la capacità di un paziente di produrre un movimento previsto".
Precisione dell'orologio svizzero
L'autore senior dello studio Prof. Grégoire Courtine, neuroscienziato dell'EPFL, osserva che, dopo anni di ricerca su modelli animali, "sono stati in grado di imitare in tempo reale il modo in cui il cervello attiva naturalmente il midollo spinale".
Suggerisce che la precisa combinazione di posizione e tempistica degli impulsi è ciò che ha contribuito a generare nuove connessioni nervose.
Il prof. Bloch afferma che deve essere "preciso come un orologio svizzero". Gli impianti sono costituiti da una serie di elettrodi che prendono di mira gruppi specifici di muscoli delle gambe.
"Configurazioni selezionate di elettrodi stanno attivando regioni specifiche del midollo spinale, imitando i segnali che il cervello fornirebbe per produrre camminare", aggiunge.
I tre uomini hanno dovuto imparare a programmare la loro intenzione di camminare con gli impulsi di stimolazione. Dopo solo una settimana di questa fase di "calibrazione", tutti e tre stavano camminando con il "supporto del peso corporeo".
“Tutti i pazienti potevano camminare utilizzando il supporto del peso corporeo entro 1 settimana. Ho capito subito che eravamo sulla strada giusta ".
Prof. Jocelyne Bloch
Entro 5 mesi, il loro "controllo muscolare volontario è migliorato enormemente", afferma il Prof. Courtine. "Il sistema nervoso umano ha risposto al trattamento in modo ancora più profondo di quanto ci aspettassimo".
Gli uomini non hanno mostrato affaticamento nei muscoli delle gambe e hanno camminato a mani libere per più di un chilometro durante le sessioni di riabilitazione.
"Plasticità dipendente dall'attività"
Le sessioni intense e lunghe hanno aiutato il sistema nervoso degli uomini a innescare la "plasticità dipendente dall'attività" e riorganizzare le fibre nervose. Questo è ciò che ha portato a una migliore capacità di movimento, anche in assenza di stimolazione.
Il team ora vuole tradurre i risultati in trattamenti su misura che possono essere utilizzati negli ospedali e nelle cliniche.
Gli scienziati stanno anche sviluppando "neurotecnologie di nuova generazione", che sperano di testare subito dopo l'infortunio, quando c'è una maggiore possibilità di guarigione perché il tessuto colpito non ha iniziato a morire.
Secondo le stime del National Spinal Cord Injury Statistical Center presso l'Università dell'Alabama a Birmingham, ci sono circa 288.000 persone che vivono con lesioni del midollo spinale negli Stati Uniti Ogni anno, i professionisti medici diagnosticano circa 17.700 nuovi casi, di cui il 78% sono maschi .
Le lesioni subite durante gli incidenti automobilistici rappresentano la maggior parte (38%) dei casi di danni al midollo spinale negli Stati Uniti, seguiti da cadute (32%). Altre cause relativamente comuni includono ferite da arma da fuoco e altri atti violenti (14%), insieme a lesioni che si verificano durante lo sport o la ricreazione (8%).
Il seguente video dell'EPFL riassume la ricerca e illustra i progressi compiuti dai tre uomini durante la loro riabilitazione.
