Un recente studio da parte dei ricercatori del gruppo svizzero NeuroStore ha esaminato le capacità e i benefici della stimolazione nervosa. Questa potrebbe essere una salvezza per le persone affette da paralisi.
Usando un mix di stimolazione elettrica e terapia fisica intensa in persone con lesioni spinali croniche è stata ripristinata la capacità di camminare. I volontari che hanno partecipato all’esperimento soffrivano di paralisi grave o completa a causa di danni al midollo spinale. Incredibilmente, tutti loro hanno visto miglioramenti immediatamente e cinque mesi dopo la situazione era ottimale. Gli studiosi hanno identificato i gruppi nervosi esatti stimolati dalla terapia, utilizzando i topi come punto di partenza.
Stimolazione nervosa: cellule e deambulazione
Le cellule nervose che orchestrano la deambulazione si trovano nella sezione del midollo spinale che attraversa la parte bassa della schiena. Lesioni al nostro midollo spinale possono interrompere la catena di segnali dal cervello, impedendoci di camminare anche quando questi specifici neuroni lombari sono ancora intatti. Incapaci di ricevere comandi, questi neuroni “camminanti” diventano effettivamente non funzionali, portando potenzialmente a una paralisi permanente delle gambe.
Ricerche precedenti hanno dimostrato che la stimolazione elettrica del midollo spinale può invertire tale paralisi, ma non era chiaro come ciò avvenisse. Così la neuroscienziata Claudia Kathe dell’Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Losanna (EPFL) e colleghi hanno testato una tecnologia chiamata stimolazione elettrica epidurale in nove individui, oltre che in un modello animale.
Il midollo spinale è stato stimolato da un neurotrasmettitore impiantato chirurgicamente. Nel frattempo, i pazienti sono stati anche sottoposti a un processo di neuroriabilitazione intensiva che ha coinvolto un sistema di supporto robotico che li assisteva mentre si muovevano in più direzioni.
I risultati
Come informa Science Alert, i pazienti hanno attraversato cinque mesi di stimolazione e riabilitazione, da quattro a cinque volte a settimana. Sorprendentemente, tutti i volontari sono stati quindi in grado di fare dei passi con l’aiuto di un deambulatore. Con sorpresa dei ricercatori, i pazienti guariti hanno effettivamente mostrato una riduzione dell’attività neurale nel midollo spinale lombare durante la deambulazione. Il team ritiene che ciò sia dovuto al fatto che l’attività viene perfezionata in un sottoinsieme specifico di neuroni essenziali per camminare.
Tutto merito di Courtine e del suo team
Il team di Gregoire Courtine (neuroscienziato) ha anche scoperto i neuroni responsabili del potenziamento della riabilitazione. Ad ogni modo, quando l’EES è stato attivato nelle persone, l’attività delle cellule nervose nel sito di stimolazione è diminuita. Il team ha utilizzato questo indizio per indagare il processo in modo più approfondito. In primo luogo, i ricercatori hanno emulato ogni aspetto del trattamento nei topi, dalle lesioni e dalla stimolazione elettrica all’allenamento con un supporto robotico appositamente costruito per la stabilità. I risultati imitavano quelli nelle persone.
Successivamente, i ricercatori hanno misurato l’attività genica in migliaia di singoli neuroni in campioni di tessuto spinale di topo. Ciò ha prodotto una mappa squisitamente dettagliata dei tipi di cellule nervose nel midollo spinale inferiore. Hanno quindi utilizzato un algoritmo di apprendimento automatico per cercare i neuroni del topo che hanno mostrato cambiamenti nell’attività genica in fasi prestabilite della riabilitazione assistita da EES che erano paralleli ai cambiamenti osservati nella capacità di deambulazione dei partecipanti umani.
La scoperta dell’algoritmo
L’algoritmo ha identificato una sottopopolazione di interneuroni eccitatori – cellule nervose che collegano i neuroni motori e sensoriali – che sembravano adattarsi. Quando il team di Courtine ha messo a tacere quelle cellule nei topi feriti, ha scoperto che l’EES non permetteva più agli animali feriti di camminare.
La diminuzione complessiva dell’attività neurale nel sito durante la riabilitazione riflette un processo di apprendimento, afferma Gregoire Courtine. Questi ha affermato tramite alcune dichiarazioni riportate da Nature: “Quando ci pensi, non dovrebbe essere una sorpresa, perché nel cervello, quando impari un compito, è esattamente quello che vedi: ci sono sempre meno neuroni attivati” man mano che la situazione migliora.
