Un risultato straordinario che apre nuove prospettive per la medicina riabilitativa e la neuroingegneria arriva dai laboratori dell’Università Vita-Salute San Raffaele di Segrate. Quattro persone affette da lesione midollare toracica cronica e funzionalmente completa, prive di qualsiasi capacità di contrarre volontariamente i muscoli degli arti inferiori, sono riuscite a mantenere la posizione eretta e a tornare a camminare con l’ausilio di un deambulatore.
La ricerca è stata condotta nell’ambito del laboratorio MINE (Modular Implantable Neuroprostheses), nato dalla sinergia scientifica tra l’Ateneo di Segrate e la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, ed è stata recentemente pubblicata sulla prestigiosa rivista internazionale Med – Cell Press.
La sperimentazione: il corpo diventa interfaccia del passo
A differenza degli approcci tradizionali che impiegano complessi algoritmi di decodifica dei segnali cerebrali o sensori esterni, la nuova tecnica sfrutta un gesto naturale: una lieve estensione del tronco (in media di soli 9 gradi).
Questo movimento del busto altera temporaneamente la distanza biomeccanica tra le strutture nervose del midollo e gli elettrodi dello stimolatore. Variando la percezione dell’impulso elettrico, il paziente riesce autonomamente a passare dall’estensione della gamba (fondamentale per sostenere il peso corporeo) alla flessione coordinata di anca, ginocchio e caviglia, azionando così l’avanzamento del passo. È il principio del Trunk-Mediated Control (TMC).
I 4 partecipanti allo studio, dopo l’impianto di uno stimolatore midollare commerciale e un percorso di 4 mesi di riabilitazione intensiva, hanno raggiunto traguardi finora impensabili. Dal mantenimento della posizione eretta e cammino autonomo con deambulatore alla,capacità di affrontare curve, pendenze e superfici esterne sconnesse. Uno dei pazienti ha percorso ben 132 metri in 42 minuti di cammino continuo. Tre partecipanti sono anche riusciti a rimanere in piedi con il supporto di una sola mano, liberando l’altra per svolgere le attività quotidiane.
Le voci dei protagonisti
Prof. Pietro Mortini, Direttore dell’Unità di Neurochirurgia e Radiochirurgia Gamma Knife dell’IRCCS Ospedale San Raffaele e professore ordinario all’Università Vita-Salute San Raffaele ha dichiarato:
L’aspetto clinicamente più interessante è che non stiamo parlando di un recupero della capacità di contrarre volontariamente i muscoli delle gambe: quella capacità è rimasta assente in tutti e quattro i partecipanti. Abbiamo invece trovato un modo per utilizzare una funzione volontaria preservata, il movimento del tronco, per controllare gli effetti della stimolazione e consentire alla persona di partecipare attivamente alla costruzione del passo.
Ha sottolineato il Dott. Sandro Iannaccone, Direttore del Dipartimento di Riabilitazione Disturbi Neurologici Cognitivi-Motori dell’IRCCS Ospedale San Raffaele:
Il risultato nasce dall’integrazione della stimolazione midollare con un percorso riabilitativo innovativo, intensivo, progressivo e individualizzato, finalizzato a trasformare le risposte motorie evocate dalla stimolazione in capacità funzionali: dalla stazione eretta alle attività della vita quotidiana in piedi, fino al cammino.
A cui fa eco il Professore di Bioingegneria alla Scuola Superiore Sant’Anna, Silvestro Micera:
Dal punto di vista neuroingegneristico, il dato rilevante è che il corpo stesso diventa parte dell’interfaccia di controllo. Non abbiamo bisogno di decodificare un segnale cerebrale o di aggiungere sensori esterni: sfruttiamo l’interazione tra un movimento residuo volontario, la biomeccanica del corpo e la stimolazione del sistema nervoso per generare il comando necessario al passo. È un principio semplice, ma proprio questa semplicità potrebbe renderlo particolarmente interessante dal punto di vista traslazionale.
Lo studio è stato sostenuto dall’Università Vita-Salute San Raffaele in collaborazione con Boston Scientific Spa, Fondazione Cariplo, Fondazione Bertarelli, Ministero dell’Università e della Ricerca (MUR) e fondi europei NextGenerationEU.