Verso lo sviluppo di neuroprotesi elettriche "intelligenti": lo studio frutto della collaborazione tra Scuola Superiore Sant'Anna e EPFL
Il movimento delle zampe posteriori di ratti paralizzati può essere ripristinato con una serie di impulsi elettrici trasmessi tramite elettrodi al sistema nervoso degli animali: lo ha dimostrato uno studio condotto nell'ambito del progetto europeo NEUWalk, che riunisce una serie di ricerche sulle tecniche di riabilitazione dei danni neurologici.
Illustrato sulla rivista “Science Translational Medicine” da una collaborazione internazionale di cui fanno parte la Scuola Superiore Sant'Anna e il Politecnico di Losanna, in Svizzera, lo studio è un primo passo verso la realizzazione di neuroprotesi in grado di ripristinare almeno in parte la trasmissione di impulsi nel midollo spinale daneggiato.
Gli autori hanno studiato ratti in cui il midollo spinale era completamente reciso a livello del tronco: gli animali erano quindi paralizzati nei movimenti delle parti del corpo a valle del danno che impediva il passaggio degli impulsi nervosi.
Impiantando chirurgicamente una serie di elettrodi flessibili proprio in corrispondenza del danno spinale, i ricercatori hanno verificato la risposta delle zampe posteriori, quelle paralizzate, a diversi schemi di impulsi nervosi. Sono così riusciti a stabilire che l'altezza a cui veniva sollevata la zampa era direttamente proporzionale alla frequenza del segnale trasmesso.
Questi dati sono poi stati combinati con quelli relativi agli schemi di movimento delle zampe durante la camminata in animali sani, fino a definire esattamente con quanto anticipo occorreva trasmettere l'impulso per permettere al ratto non solo di camminare, ma anche superare ostacoli e salire una scala. Nei test, i roditori protesizzati sono riusciti a compiere fino a 1000 passi senza errori.
“Siamo riusciti ad avere il controllo completo delle zampe posteriori del ratto”, ha sottolineato Grégoire Courtine, che ha partecipato allo studio. “Il ratto non ha più il controllo volontario delle zampe, ma il midollo spinale lesionato può essere riattivato, fino a produrre, con un opportuno schema di stimolazioni elettriche, una deambulazione naturale: possiamo determinare in tempo reale se l'animale si deve muovere in avanti e di quanto deve sollevare le zampe”.
L'obiettivo a lungo termine è arrivare alle applicazioni sull'uomo, in prima battuta su pazienti che hanno subito un danno spinale non completo: in questi casi la neuroprotesi dovrebbe offrire una “assistenza intelligente” e adattativa, fornendo la stimolazione elettrica di volta in volta necessaria al movimento. La sperimentazione dovrebbe iniziare la prossima estate presso il Centro di Neuroprotesi del Politecnico di Losanna.
“Semplici scoperte sul funzionamento del sistema nervoso possono essere sfruttate per sviluppare tecnologie neuroprotesiche efficaci”, ha spiegato Silvestro Micera, docente presso EPFL di Losanna e la Scuola Superiore Sant'Anna, coautore dello studio. “Riteniamo che questa tecnologia un giorno possa migliorare la qualità della vita delle persone colpite da disturbi neurologici”.
