Un ponte digitale per camminare: le prospettive sono eccezionali

Uno dei peggiori destini che si possano immaginare è di finire in sedia a rotelle, per sempre, fino ad ora senza possibilità di cura.

La scomparsa della forza delle gambe, in termini medici paraplegia, è quasi sempre dovuta a un trauma del tratto toracico del midollo spinale, più raramente a tu-mori o lesioni vascolari. La lesione midollare è quasi sempre circoscritta: il midollo, nel segmento colpito, è come ta-gliato, per cui gli stimoli che provengono dal cervello non raggiungono più le cellule della parte anteriore del midollo sotto il taglio, dalle quali partono i nervi della gambe. I movimenti del corpo, essenziali per la sopravvivenza, sono prodotti e regolati dal sistema nervoso. La caratteristica delle cellule del sistema nervoso (i «neuroni») è di creare impulsi d’energia elettrica, trasmessi da una cellula all’altra in tutte le aree del cervello e del midollo spinale. L’attivazione volontaria, cioè cosciente, dei muscoli nasce nelle aree motorie della corteccia dell’emisfero cerebrale, attivate da stimoli delle aree cerebrali della coscienza. La neurobiologia della volontà è ancora in gran parte un mistero. Ma è certo che senza l’attivazione dell’area motoria della corteccia nulla si muove. Gli stimoli che partono dal cervello raggiungono i muscoli della parte opposta del corpo, perché i nervi s’incrociano. Contemporaneamente è attivato il cervelletto, che coordina e dà armonia ai movimenti. Gli stimoli dall’aerea motoria scendono lungo la parte anteriore del midollo spinale, dove si trovano i neuroni motori. Essi formano i nervi che arrivano ai muscoli. Attivati dagli stimoli che provengono dall’area cerebrale controlaterale, i neuroni motori midollari fanno muovere i muscoli. I circuiti nervosi essenziali e specifici dei movimenti sono nel midollo, ma senza lo stimolo del cervello non si attivano. Per questo la lesione dei segmenti toracolombari del midollo provoca la paralisi delle gambe, anche se il midollo sotto il livello della lesione è intatto e, se stimolato, è in grado di muovere le gambe. La stimolazione elettrica diretta sopra la meninge fra parte toracica e lombare del midollo, impiegata da tempo, consente al paziente di stare in piedi e di muovere gambe e piedi, ma senza controllo dell’ampiezza e ritmo della stimolazione, anche perché manca l’azione cerebellare della coordinazione. Il paziente può muovere gambe e piedi, ma con scarsa corrispondenza al movimento desiderato e necessario. I movimenti sono come quelli di un robot, e molto faticosi. Una limitazione non di poco conto.

Di qui il progetto, la cui realizzazione coinvolge da 20 anni circa 70 ricercatori di varie discipline da tutto il mondo, coordinati dalle cliniche neuro-chirurgiche universitarie di Grenoble e di Losanna e dalla scuola politecnica federale di Losanna, di sviluppare un’in-terfaccia, un ponte digitale, fra area motoria del cervello e midollo. Esso stabilisce un contatto senza fili fra cervello e parte sana del midollo spinale sotto la lesione, che consente al paziente, a differenza della stimolazione elettrica diretta, un maggiore controllo fisiologico della stimolazione. Si tratta di tradurre in stimoli digitali l’intenzione, espressa dall’area motoria del cervello, di stare in piedi e di muovere le gambe, e di trasmettere gli stimoli ai segmenti midollari. Il ponte digitale fra cervello e midollo deve consentire il controllo del ritmo e dell’ampiezza dell’attività muscolare necessaria alla posizione eretta e al camminare. Inoltre l’attività della corteccia fa partire anche l’azione coordinatrice dei movimenti del cervelletto.

In una recente pubblicazione di 35 collaboratori al progetto (Lorach, Bloch et al. Nature) il ponte digitale è descritto in dettaglio. Si esegue una trapanazione cranica bilaterale di 5 cm di diametro, dopo aver circoscritto, con elettroencefalografie e magnetoencefalografie, l’area motoria delle gambe. Sulla dura meninge si colloca una piastrina rotonda di titanio dello stesso spessore dell’osso trapanato, con 64 elettrodi, che registrano l’attività nervosa della corteccia motoria, cioè la volontà di attivare i muscoli delle gambe. La piastrina è collegata a due piccole antenne sistemate in una cuffia allestita su misura. Una di queste antenne rinforza e stabilizza l’intero meccanismo, mentre l’altra, ad altissima frequenza, trasferisce in tempo reale i segnali provenienti dalla piastrina, cioè dall’area motoria della gamba, a un computer portatile che le inoltra a una piastrina collocata sulla dura meninge della parte lombare del midollo. Attraverso il collegamento in tempo reale e senza cavi fra cervello e midollo la volontà espressa nell’area corticale diventa movimento. Le gambe si muovono con maggior sicurezza e precisione della stimolazione elettrica del midollo. «Con il collegamento senza fili fra cervello e midollo i pensieri diventano movimenti. Per camminare, il paziente deve pensare al passo che vuol fare», ha commentato uno degli scienziati artefici del dispositivo.

Il paziente al quale è stata applicata per la prima volta questa interfaccia digitale cervello-midollo è un uomo di 38 anni, paralizzato alle gambe da dieci anni dopo un incidente in bicicletta. Già il giorno dopo l’intervento era in grado di alzarsi e di muoversi. Era stato presentato alla stampa all’ospedale di Losanna: con un minimo aiuto aveva salito le scale dell’auditorio, poi, senza aiuto, aveva camminato fino al centro della sala e qui era rimasto in piedi a rispondere alle domande dei giornalisti. Dopo una quarantina di sedute fisiatriche è in grado di camminare anche in terreni accidentati. L’esperienza è agli inizi, ma le prospettive sono eccezionali. Si può pensare che qualsiasi paralisi mono- o bilaterale di tronco ed estremità causata da un danno cerebrale che ha lasciato intatta la corteccia motoria possa essere alleviata con questa procedura. A questo stanno lavorando ora a Losanna. Inoltre si lavora per semplificare e rimpicciolire le parti tecniche del dispositivo: ad esempio il computer, che oggi viene portato dal paziente in uno zainetto, dovrebbe poter essere ridotto alle dimensioni di un telefonino. Ci vorrà tempo, ma le prospettive sono buone. È un passo eccezionale per aiutare persone gravemente sfortunate.