DI NUOVO IN CAMMINO
Nessun miracolo, solo tanto allenamento, molta volontà, e una intuizione geniale che prevede il comando dei muscoli grazie a un «collegamento» tra cervello ed elettrodi esterni.

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Meglio precisarlo subito: si tratta di un solo paziente, vietato gridare al miracolo o pensare che i problemi di chi è paraplegico dopo un trauma siano vicini a essere risolti. Certo però il caso raccontato sulle pagine del Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation è un passo importante per capire se e come sia possibile ritornare a camminare dopo un trauma spinale: per la prima volta un uomo paraplegico da cinque anni a seguito di un trauma, grazie a un complesso sistema che prende i segnali elettrici cerebrali e li trasferisce ai muscoli attraverso elettrodi, è riuscito a camminare per 3,66 metri senza protesi robotiche o altri apparecchi, controllando i movimenti delle gambe direttamente con il cervello.
E’ un esperimento unico: il sistema utilizzato da Zoran Nenadic dell’università della California a Irvine, a capo del progetto, si basa sull’uso dell’elettroencefalogramma (EEG): secondo l’ipotesi di lavoro dei ricercatori, l’EEG raccoglie i segnali elettrici del cervello, questi vengono poi convogliati in elettrodi – piazzati sui muscoli delle gambe – che ricevono le “istruzioni” come se derivassero veramente da un nervo, così le gambe possono muoversi. L’esperimento sul volontario, paraplegico da ormai cinque anni, ha dimostrato che la strada può funzionare: l’uomo è stato sottoposto a una sorta di “allenamento cognitivo” per riabituare le aree motorie del cervello a dare gli impulsi giusti per camminare, quindi, ha anche seguito un training dedicato ai muscoli delle gambe. In una prima fase, l’uomo ha camminato sospeso a cinque centimetri da terra per muovere liberamente gli arti inferiori senza che dovessero sostenere il suo peso; quindi, dopo venti sessioni di movimento “libero”, ha ripetuto la prova su un normale pavimento, indossando un supporto per evitare cadute e ridurre un po’ il peso sulle gambe. Superato il test, dopo 19 settimane di esercizi, il paziente è stato in grado di acquisire sempre più controllo delle gambe e fare man mano un po’ più di strada, fino appunto a toccare i 3,66 metri di “passeggiata”. Non molto ma di certo un successo, come spiegano gli autori: «Anche dopo anni da un trauma che ha provocato una paralisi, il cervello può produrre onde elettriche in grado di indurre i muscoli ad attivarsi e le gambe a muoversi, recuperando un controllo intuitivo degli arti senza l’uso di alcun apparecchio invasivo. Se l’approccio si confermerà valido, si potrebbe pensare di inserire impianti cerebrali nei pazienti per raccogliere i segnali elettrici del cervello in maniera più precisa e avere un controllo ancora maggiore del movimento.

Tratto da www.corrieresalute.it

A commento di questa notizia pubblichiamo l’autorevole parere del prof. Guido Fumagalli, direttore dell’Istituto di Farmacologia dell’Università di Verona dove opera l’equipe che segue il progetto di  ricerca per la cura della lesione al midollo spinale con l’utilizzo delle cellule staminali nelle meningi.

UNA LUNGA STRADA DA PERCORRERE
Nel 2008 il gruppo di Andrew Schwartz a Pittsburg pubblicava su Nature i risultati ottenuti con un’interfaccia cervello-robot che, inserita nel cervello di una scimmia, consentiva alla stessa di muovere un braccio robotico e, con questo, di nutrirsi. Il filmato di quello studio pioneristico si può ancora oggi vedere in rete (http://www.nature.com/news/2008/080528/full/news.2008.861.html). Fu quello il primo di una lunga serie di avanzamenti scientifici che hanno dimostrato come sia possibile decodificare i segnali elettrici prodotti dal cervello e tradurli in comandi per accessori esterni robotizzati. Lo scopo finale di questi studi di ingegneria medico-robotica è di restituire mobilità e controllo motorio a chi lo ha perso.
Su questa linea di ricerca si inserisce il caso della signora Scheuermann di Pittsburg che è paradigmatico per capire a che punto siamo e cosa ci separa dal completo successo. La signora ha perso il controllo del suo corpo in età adulta a causa di una patologia degenerativa del midollo spinale ed ha acconsentito a sperimentare l’approccio pionieristico del gruppo di Pittsburg. Sotto stretto controllo sanitario e con il monitoraggio della FDA (l’agenzia di stato americana che controlla e autorizza l’uso di farmaci e pratiche mediche) i medici hanno introdotto nel cranio della paziente una piastrina con 180 aghi sottilissimi destinati a monitorare le attività della corteccia motoria. Alla piastrina è collegato un cavo che connette la paziente ad un computer che decodifica i segnali dei neuroni. Grazie al lavoro quotidiano degli scienziati chiamati ad analizzare i milioni di dati che l’interfaccia registrava, la signora Scheuermann ha imparato a usare il robot e ha acquisito una certa autonomia per afferrare oggetti, mangiare e bere da sola (vedere su Youtube: https://www.youtube.com/watch?v=C7H_M8-dBHc). Tuttavia la gioia del successo è un po’ scemata perché questa piastrina viene aggredita dalle cellule immunitarie del cervello e nel giro di qualche mese si interrompe la possibilità di registrare i segnali elettrici.
Il caso della Scheuermann (che è parte di una sperimentazione clinica che coinvolge una trentina di pazienti) mostra come la ricerca sia oggi molto avanti ma indica anche come ancora rimangano problemi importanti da superare. Successe lo stesso per i primi pace-maker che funzionavano così così e che avevano durata ed efficacia limitata. Anche per questi “lettori della mente” ci vorrà qualche anno prima che il loro uso possa essere affidabile, duraturo e quindi capace di funzionare anche per situazioni di vita normale e non, come ora succede, solo in laboratorio o all’interno di un reparto medico ultraspecializzato. L’altro problema che dovrà essere affrontato riguarda gli strumenti robotici che, soprattutto per quanto riguarda la deambulazione, sono per ora troppo ingombranti, pesanti e inadatti a dare indipendenza motoria a chi li indossa.
Un approccio alternativo è stato utilizzato dal gruppo di Irvine in California il cui lavoro è stato pubblicato nella rivista scientifica “Journal of  NeuroEngineering and Rehabilitation” e riportato dal Corriere Medico. Invece di inserire un’interfaccia cervello-computer all’interno del cranio, gli scienziati si sono limitati a raccogliere i segnali elettrici attraverso un sistema di elettroencefalografia, non molto diverso da quello normalmente utilizzato a scopo diagnostico. E invece di usare un esoscheletro, hanno stimolato elettricamente i muscoli del paziente stesso. In pratica il paziente ha trascorso cinque mesi di duro allenamento per rinforzare i muscoli atrofici e per cercare di mettere in relazione la propria attività cerebrale con gli stimolatori elettrici che fanno contrarre i muscoli. Dopo mesi di allenamento reciproco (del paziente e degli scienziati) si è riusciti a generare un sistema coordinato per cui il paziente pensa di muovere la gamba, il computer decifra il pensiero dall’elettroencefalogramma e invia impulsi agli elettrodi che fanno contrarre i muscoli. Come enfatizzato dal Corriere Medico (ma non dagli autori del lavoro), il paziente è riuscito a compiere alcun passi in semi-autonomia.
Gli stessi autori della pubblicazione sono molto cauti e affermano che non si tratta di un vero e proprio apparato terapeutico; il lavoro è però importante perché è servito a fornire la dimostrazione pratica che questo approccio può portare alla risoluzione del problema motorio (proof of concept). Ovviamente si tratta di migliorare la sensibilità e la precisione del metodo di acquisizione dei dati cerebrali; occorre dire che, al momento, non sembra possibile riuscire ad avere con gli strumenti esterni il livello di accuratezza ottenibile con le interfacce cervello-computer inserite all’interno del cranio nella corteccia cerebrale. Così come è difficile pensare ad un movimento di qualità quando i muscoli sono comandati da grossolani stimoli elettrici. Ma la strada è stata tracciata ed il lavoro ha il grande merito di dimostrare la fattibilità dell’approccio. Fatto non irrilevante soprattutto per eventuali finanziatori della ricerca sui sistemi robotizzati.
Anche qui, come per i trapianti di cellule staminali, occorre che gli scienziati continuino a lavorare duro per far crescere il livello di conoscenza e creare le basi per il successo terapeutico delle loro ricerche.