Neuroscienze rivoluzionarie per il trattamento della paralisi

Tre pazienti con paraplegia cronica sono stati in grado di camminare sul terreno grazie a una precisa stimolazione elettrica dei loro midolli spinali tramite un impianto wireless. In un doppio studio pubblicato su Nature and Nature Neuroscience, gli scienziati svizzeri Grégoire Courtine (EPFL e CHUV / Unil) e Jocelyne Bloch (CHUV / Unil) mostrano che, dopo alcuni mesi di allenamento, i pazienti erano in grado di controllare i muscoli delle gambe precedentemente paralizzati anche in assenza di stimolazione elettrica.
Tre paraplegici che hanno subito lesioni del midollo spinale cervicale molti anni fa sono ora in grado di camminare con l’ausilio di stampelle o di un deambulatore grazie a nuovi protocolli di riabilitazione che combinano la stimolazione elettrica mirata del midollo spinale lombare e la terapia con supporto del peso.
Questo ultimo studio, denominato STIMO, stabilisce una nuova struttura terapeutica per migliorare il recupero dalle lesioni del midollo spinale. Tutti i pazienti coinvolti nello studio hanno recuperato il controllo volontario dei muscoli delle gambe che era rimasto paralizzato per molti anni. A differenza dei risultati di due studi indipendenti pubblicati recentemente negli Stati Uniti su un concetto simile, è stato dimostrato che la funzione neurologica persiste oltre le sessioni di allenamento anche quando la stimolazione elettrica è stata disattivata.
Lo studio STIMO, guidato dall’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne e dall’Ospedale universitario di Losanna in Svizzera, è stato pubblicato nel numero 1 novembre 2018 di “Nature” e “Nature Neuroscience”.
“I nostri risultati si basano su una profonda comprensione dei meccanismi sottostanti che abbiamo acquisito in anni di ricerca sui modelli animali. Siamo quindi riusciti a imitare in tempo reale come il cervello attiva naturalmente il midollo spinale “, afferma il neuroscienziato EPFL Grégoire Courtine.
“Tutti i pazienti potrebbero camminare usando il supporto del peso corporeo entro una settimana. Ho capito subito che eravamo sulla strada giusta”, aggiunge il neurochirurgo del CHUV Jocelyne Bloch, che ha posizionato chirurgicamente gli impianti nei pazienti.
“Il momento esatto e la posizione della stimolazione elettrica sono cruciali per la capacità del paziente di produrre un movimento previsto.
È anche questa coincidenza spazio-temporale che fa scattare la crescita di nuove connessioni nervose”, afferma Courtine.
Questo studio raggiunge un livello senza precedenti di precisione nel midollo spinale elettricamente stimolante. “La stimolazione mirata deve essere precisa come un orologio svizzero. Nel nostro metodo, impiantiamo una serie di elettrodi sul midollo spinale che ci consente di indirizzare i singoli gruppi muscolari nelle gambe”, spiega Bloch.
“Le configurazioni selezionate di elettrodi stanno attivando regioni specifiche del midollo spinale, imitando i segnali che il cervello produrrebbe per produrre camminare”.
La sfida per i pazienti era imparare come coordinare l’intenzione dei loro cervelli di camminare con la stimolazione elettrica mirata. Ma non ci è voluto molto. “Tutti e tre i partecipanti allo studio sono stati in grado di camminare con il supporto del peso corporeo dopo solo una settimana di calibrazione e il controllo muscolare volontario è migliorato enormemente entro cinque mesi dall’allenamento”, afferma Courtine. Il sistema nervoso umano ha risposto ancora più profondamente al trattamento di quanto ci aspettassimo.”
I nuovi protocolli di riabilitazione basati su questa neurotecnologia mirata portano a un miglioramento della funzione neurologica consentendo ai partecipanti di allenare attivamente le capacità naturali di camminata in laboratorio per lunghi periodi di tempo, al contrario di un allenamento passivo come lo stepping assistito da esoscheletro.
Inoltre, non mostravano alcun affaticamento delle gambe, e quindi non c’era alcun deterioramento nella qualità del passo.
Queste sessioni di allenamento più lunghe e ad alta intensità si sono dimostrate fondamentali per innescare la plasticità dipendente dall’attività – l’intrinseca capacità del sistema nervoso di riorganizzare le fibre nervose – il che porta a migliorare la funzione motoria anche quando la stimolazione elettrica viene disattivata.
Precedenti studi che utilizzano approcci più empirici, come i protocolli di stimolazione elettrica continua, hanno dimostrato che alcuni paraplegici selezionati possono effettivamente intraprendere passi con l’ausilio di ausili per la deambulazione e stimolazione elettrica, ma solo su brevi distanze e fino a quando la stimolazione è attiva.
Non appena la stimolazione viene disattivata, i pazienti ritornano immediatamente al loro precedente stato di paralisi e non sono più in grado di attivare i movimenti delle gambe.