Camminare di nuovo controllato dal pensiero dopo una lesione del midollo spinale
Neuroscienziati e neurochirurghi dell’EPFL/CHUV/UNIL di Losanna e del CEA/CHUGA/UGA hanno riportato sulla rivista “Nature” di aver ristabilito la comunicazione tra il cervello e il midollo spinale con un ponte digitale wireless, consentendo a una persona paralizzata di camminare di nuovo in modo naturale.
“Abbiamo creato un’interfaccia wireless tra il cervello e il midollo spinale utilizzando la tecnologia dell’interfaccia cervello-computer che trasforma il pensiero in azione.”, riassume Grégoire Courtine, Professore di Neuroscienze all’EPFL, CHUV e UNIL. Pubblicato sulla rivista Nature, l’articolo “Walking naturally after spinal cord injury using a brain-spine interface” presenta la situazione di Gert-Jan, 40 anni, che ha subito una lesione del midollo spinale a seguito di un incidente in bicicletta che lo ha lasciato paralizzato.
Il ponte digitale gli ha permesso di recuperare la naturalezza controllo sul movimento delle sue gambe paralizzate, permettendogli di stare in piedi, camminare e persino salire le scale Gert-Jan spiega che ha recuperato il piacere di poter condividere una birra in piedi in un bar con gli amici: “Questo semplice piacere rappresenta un cambiamento significativo nella mia vita”. Un ponte digitale che coinvolge due impianti elettronici: uno sul cervello, l’altro sul midollo spinale Per stabilire questo ponte digitale sono necessari due tipi di impianti elettronici. Il neurochirurgo Jocelyne Bloch, professore presso CHUV, UNIL ed EPFL, spiega: “Abbiamo impiantato dispositivi WIMAGINE sopra la regione del cervello che è responsabile del controllo dei movimenti delle gambe. Questi dispositivi sviluppati dal CEA consentono di decodificare i segnali elettrici generato dal cervello quando pensiamo di camminare.Abbiamo anche posizionato un neurostimolatore collegato a un array di elettrodi sulla regione del midollo spinale che controlla il movimento delle gambe.
Guillaume Charvet, responsabile del programma BCI presso CEA, aggiunge: “Grazie ad algoritmi basati su metodi di intelligenza artificiale adattiva, le intenzioni di movimento vengono decodificate in tempo reale dalle registrazioni cerebrali”. Queste intenzioni vengono poi convertite in sequenze di stimolazione elettrica del midollo spinale, che a loro volta attivano i muscoli delle gambe per ottenere il movimento desiderato.Questo ponte digitale funziona in modalità wireless, consentendo al paziente di muoversi autonomamente.
Per stabilire questo ponte digitale sono necessari due tipi di impianti elettronici. Il neurochirurgo Jocelyne Bloch, professore presso CHUV, UNIL ed EPFL, spiega: “Abbiamo impiantato dispositivi WIMAGINE sopra la regione del cervello che è responsabile del controllo dei movimenti delle gambe. Questi dispositivi sviluppati dal CEA consentono di decodificare i segnali elettrici generato dal cervello quando pensiamo di camminare.Abbiamo anche posizionato un neurostimolatore collegato a un array di elettrodi sulla regione del midollo spinale che controlla il movimento delle gambe.
Guillaume Charvet, responsabile del programma BCI presso CEA, aggiunge: “Grazie ad algoritmi basati su metodi di intelligenza artificiale adattiva, le intenzioni di movimento vengono decodificate in tempo reale dalle registrazioni cerebrali”. Queste intenzioni vengono poi convertite in sequenze di stimolazione elettrica del midollo spinale, che a loro volta attivano i muscoli delle gambe per ottenere il movimento desiderato.Questo ponte digitale funziona in modalità wireless, consentendo al paziente di muoversi autonomamente.
La riabilitazione supportata dal ponte digitale ha permesso a Gert-Jan di recuperare le funzioni neurologiche che aveva perso dopo l’incidente. I ricercatori sono stati in grado di quantificare notevoli miglioramenti nelle sue percezioni sensoriali e capacità motorie, anche quando il ponte digitale era spento. Questa riparazione digitale del midollo spinale suggerisce che si sono sviluppate nuove connessioni nervose.
In questa fase, il ponte digitale è stato testato solo su una persona. Jocelyne Bloch e Grégoire Courtine spiegano che, in futuro, una strategia simile potrebbe essere utilizzata per ripristinare le funzioni del braccio e della mano. Aggiungono che il ponte digitale potrebbe essere applicato anche ad altre indicazioni cliniche, come la paralisi dovuta a ictus. La società ONWARD Medical, insieme a CEA ed EPFL, ha ricevuto il sostegno della Commissione Europea attraverso il suo Consiglio Europeo per l’Innovazione (EIC) per sviluppare una versione commerciale del ponte digitale, con l’obiettivo di rendere la tecnologia disponibile in tutto il mondo.
