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Trattamento della paralisi utilizzando un nuovo metodo di neurotecnologia

MEDICINATrattamento della paralisi utilizzando un nuovo metodo di neurotecnologia

Lo studio aveva mostrato il recupero dalla paralisi utilizzando un nuovo metodo di neurotecnologia

Le vertebre del nostro corpo sono ossa che compongono la colonna vertebrale. La nostra colonna vertebrale contiene diversi nervi che si estendono dal nostro cervello fino alla parte bassa della schiena. I nostri midollo spinale è un gruppo di nervi e tessuti correlati di cui questa vertebra della colonna vertebrale è costituita e a cui fornisce protezione. Il midollo spinale è responsabile della trasmissione di messaggi (segnali) dal cervello a diverse parti del nostro corpo e viceversa. A causa di questa trasmissione siamo in grado di sentire dolore o muovere le mani e le gambe. Una lesione del midollo spinale è un trauma fisico estremamente grave quando viene causato un danno al midollo spinale. Quando il midollo spinale subisce una lesione, alcuni degli impulsi del nostro cervello "non riescono" a essere trasmessi a diverse parti del corpo. Ciò si traduce in una completa perdita di sensibilità, forza e mobilità ovunque al di sotto della posizione della lesione. E se la lesione si verifica vicino al collo, questo si traduce in paralisi in gran parte del corpo. La lesione del midollo spinale è molto traumatica e ha un impatto significativo sulla vita quotidiana del malato, con effetti fisici, mentali ed emotivi duraturi.

Nuovo studio promettente

Attualmente non esiste una cura per riparare i danni causati da una lesione spinale in quanto irreversibili. Alcune forme di trattamento e riabilitazione aiutano i pazienti a condurre una vita fruttuosa e indipendente. Molte ricerche sono in corso con la speranza che un giorno sia possibile curare completamente le lesioni del midollo spinale. In uno studio rivoluzionario, un team di scienziati dell'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne e dell'Ospedale universitario di Losanna in Svizzera, ha progettato una nuova terapia per far progredire il recupero da una lesione del midollo spinale. Questo studio chiamato STIMO (STImulation Movement Overground) è stato pubblicato in Natura1 e Nature Neuroscience2. Gli scienziati affermano che le loro scoperte si basano sulla comprensione acquisita nell'analisi di modelli animali in anni di ricerca.

Gli scienziati miravano a imitare il comportamento in tempo reale del cervello e del midollo spinale. I partecipanti a questo studio erano tre paraplegici che avevano subito lesioni al midollo spinale cervicale ed erano paralizzati da molti anni (minimo quattro). Tutti avevano subito diverse riabilitazioni e sebbene ci fossero connessioni neurali nel sito della lesione, non hanno ottenuto movimento. Dopo aver subito il nuovo protocollo di riabilitazione descritto nel presente studio, sono stati in grado di camminare in appena una settimana con l'aiuto di stampelle o deambulatori, dimostrando di aver recuperato il controllo volontario dei muscoli delle gambe che erano stati paralizzati dopo aver subito un infortunio.

Le ricerche hanno raggiunto questo obiettivo mediante la "stimolazione elettrica mirata delle cellule nervose" nel midollo spinale del legname insieme alla terapia assistita dal peso. La stimolazione elettrica del midollo spinale è stata eseguita con livelli di precisione molto elevati e questo ha reso questo studio unico. La stimolazione era come brevi scosse elettriche che amplificavano i segnali e aiutavano il cervello e le gambe dei partecipanti paralizzati a comunicare meglio. A questo scopo, sono stati posizionati sul midollo spinale degli impianti – una serie di elettrodi (16 elettrodi su un generatore di impulsi) – consentendo ai ricercatori di colpire i muscoli individuali distinti nelle gambe dei partecipanti. Questo impianto, una macchina delle dimensioni di una scatola di fiammiferi, era stato originariamente progettato per la gestione del dolore muscolare. Era tecnologicamente difficile essere in grado di impiantare chirurgicamente questo dispositivo in regioni specifiche del midollo spinale. Diverse configurazioni di questi elettrodi negli impianti attivavano regioni mirate del midollo spinale e imitavano segnali/messaggi che dovevano essere consegnati al cervello per poter camminare. Oltre alla stimolazione elettrica, i pazienti dovevano anche "pensare" da soli a muovere le gambe in modo da risvegliare eventuali connessioni neuronali dormienti.

Corsi

Era importante per i partecipanti avere un tempo e un luogo precisi della stimolazione elettrica in modo da produrre un movimento particolare. Impulsi mirati di elettricità sono stati forniti da un sistema di controllo wireless. È stato difficile per i partecipanti adattare e mettere a punto la coordinazione tra l'"intenzione" del proprio cervello di camminare e la stimolazione elettrica esterna. L'esperimento ha portato a una migliore funzione neurologica e ha permesso ai partecipanti di allenare naturalmente le capacità di deambulazione in superficie in laboratorio per un lungo periodo di tempo. Dopo una settimana, tutti e tre i partecipanti sono stati in grado di camminare a mani libere con l'aiuto di una stimolazione elettrica mirata e di un sistema di supporto del peso corporeo per oltre un chilometro. Non hanno sperimentato l'affaticamento dei muscoli delle gambe e la loro qualità del passo è stata costante, quindi sono stati in grado di partecipare comodamente a lunghe sessioni di allenamento.

Dopo cinque mesi di allenamento, il controllo muscolare volontario di tutti i partecipanti è notevolmente migliorato. Una sessione di allenamento così lunga e ad alta intensità è stata considerata molto buona per mantenere la plasticità utilizzando la capacità intrinseca del nostro sistema nervoso di "riorganizzare" le fibre nervose e la crescita di nuove connessioni nervose. Un allenamento più lungo ha portato a una funzione motoria migliore e coerente anche dopo che le stimolazioni elettriche esterne sono state disattivate.

Precedenti studi che hanno utilizzato approcci empirici hanno avuto successo in cui pochi paraplegici erano in grado di fare pochi passi su una breve distanza con l'aiuto di ausili per la deambulazione purché fossero forniti stimoli elettrici. Quando le stimolazioni sono state disattivate, il loro stato precedente è tornato in cui i pazienti non potevano attivare alcun movimento delle gambe e questo perché i pazienti non erano "sufficientemente allenati". Un aspetto unico dell'attuale studio è che le funzioni neurologiche sono rimaste persistenti anche dopo la fine dell'allenamento e la stimolazione elettrica è stata disattivata, sebbene i partecipanti camminassero molto meglio quando le stimolazioni erano attive. Questo trattamento di allenamento potrebbe aver aiutato a ricostruire e rafforzare le connessioni neurali tra cervello e midollo spinale che erano diventate non funzionali a causa di un infortunio. Gli scienziati si sono rallegrati della risposta inaspettata del sistema nervoso umano al loro esperimento.

Questa è una ricerca rivoluzionaria per i pazienti che hanno subito diversi tipi di lesioni croniche del midollo spinale ed è stata generata la speranza che con il giusto allenamento possano recuperare. La start-up chiamata GTX medical, cofondata dagli autori di questo studio, sta cercando di progettare e sviluppare su misura neurotecnologia che può essere utilizzato per fornire riabilitazione all'interno del sistema sanitario. Tale tecnologia deve essere testata anche molto prima, cioè immediatamente dopo l'infortunio, quando il potenziale di recupero è molto più alto poiché il sistema neuromuscolare del corpo non ha sperimentato l'atrofia completa associata alla paralisi cronica.

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{Puoi leggere il documento di ricerca originale facendo clic sul collegamento DOI indicato di seguito nell'elenco delle fonti citate}

Fonte (s)

1. Wagner FB et al 2018. La neurotecnologia mirata ripristina la deambulazione negli esseri umani con lesioni del midollo spinale. Natura. 563(7729). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0649-2

2. Sia L et al. 2018. La riorganizzazione del circuito cortico-reticolo-spinale consente il recupero funzionale dopo una grave contusione del midollo spinale. Neuroscienze della natura. 21(4). https://doi.org/10.1038/s41593-018-0093-5

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