Due impianti che formano un ponte digitale tra il cervello e il midollo spinale hanno permesso a un paziente “collaudatore” di tornare a camminare, prospettando un’innovazione che un giorno potrebbe trasformare la vita delle persone con paralisi.
Condotta dai ricercatori dell’Istituto federale svizzero di tecnologia di Losanna (EPFL), l’indagine ha coinvolto un uomo di 40 anni di nome Gert-Jan, rimasto paralizzato da un incidente in bicicletta più di dieci anni fa.
Gert-Jan aveva precedentemente riacquistato la capacità di camminare con l’aiuto di un deambulatore a ruote anteriori. Per i tre anni prima di iscriversi all’ultimo test, però, aveva raggiunto un “altopiano di recupero neurologico“.
Uno degli impianti testati su Gert-Jan è stato posizionato sopra il suo cervello per decodificare i segnali elettrici che avviano il movimento. Questo impianto comunica con un altro impianto collegato alla parte del midollo spinale responsabile del movimento delle gambe. Insieme, questi impianti sono in grado di aggirare la sezione ferita del suo midollo spinale-cervicale, ristabilendo in modalità wireless il collegamento tra il suo cervello e il suo corpo.
Gli impianti sembrano aver ripristinato la connettività del sistema nervoso centrale a monte e a valle della lesione midollare che aveva paralizzato l’uomo, con un progressivi miglioramento nell’abilità di Gert-Jan man mano che aumentava il tempo di utilizzo: dopo un anno di lavoro con gli impianti e di terapia fisica, la sua capacità di camminare è migliorata al punto di poter camminare con le stampelle anche quando i dispositivi sono spenti.
Questo dovrebbe essere segno che almeno alcuni dei suoi neuroni si sono riorganizzati per ripristinare la comunicazione, secondo i ricercatori.
“Abbiamo creato un’interfaccia wireless tra il cervello e il midollo spinale utilizzando la tecnologia dell’interfaccia cervello-computer (BCI) che trasforma il pensiero in azione“, spiega il neuroscienziato dell’EPFL Grégoire Courtine.
Nel corso di 12 mesi, è stato dimostrato che gli impianti del ponte digitale aiutano Gert-Jan a camminare e stare in piedi in modo più naturale, senza i sensori di movimento extra indossabili utilizzati nelle tecnologie precedentemente testate per rilevare e stimolare il movimento. Inoltre, l’interfaccia Brain-Spine (BSI) introdotta in questa prova gli ha permesso di salire le scale e attraversare terreni diversi (come ad esempio rampe ripide), sfide che prima non era in grado di affrontare.
La chiave del sistema sta in una serie di algoritmi di intelligenza artificiale in grado di adattarsi e apprendere con i suggerimenti dell’utente. Il paziente deve addestrare il modello in modo che possa decodificare quali pensieri cerebrali corrispondono a quali movimenti, un processo che richiede un tempo sorprendentemente breve.
“Il paziente deve prima imparare a lavorare con i suoi segnali cerebrali e deve anche imparare a correlare questi segnali cerebrali alla stimolazione del midollo spinale“, afferma Jocelyne Bloch, neurochirurgo dell’EPFL. “Questo è piuttosto breve: in poche sessioni, tutto è collegato“.
Sebbene questo tipo di sistema non funzioni per ogni tipo di lesione del midollo spinale ed è stato testato solo su una persona, c’è un enorme potenziale per l’utilizzo della tecnologia e dell’intelligenza artificiale per colmare le lacune nel sistema nervoso causate dalla lesione.
Per Gert-Jan i progressi sono stati lenti, ma la sua qualità di vita è stata notevolmente migliorata dagli impianti che ha utilizzato a casa. Ad esempio, ora può stare in un bar a godersi una birra con gli amici, qualcosa di apparentemente piccolo che la maggior parte di noi dà per scontato, ma che significa molto per Gert-Jan e per la sua guarigione.
“Questo semplice piacere rappresenta un cambiamento significativo nella mia vita“, dice.
La ricerca è stata pubblicata su Nature.
