Stimolazione muscolare controllata dal cervello per tornare a camminare

Grazie agli sviluppi nel campo della stimolazione elettrica, la possibilità per i paraplegici di tornare a camminare sembra sempre meno un’utopia. Parliamo per ora di pochi passi o di un parziale recupero del controllo muscolare, ma le prospettive per i prossimi anni sembrano promettenti. Gli ultimi importanti risultati arrivano nell’ambito del Walk Again Project, un consorzio internazionale no profit il cui obiettivo principale è quello di dimostrare il potenziale delle interfacce cervello-macchina (Brain-Machine Interface – BMI) nell’utilizzo clinico per la riabilitazione motoria.

Due pazienti paraplegici sono tornati a muovere le gambe e compiere qualche passo, con un minimo sostegno, proprio grazie ad una BMI completamente non invasiva, che quindi non richiede interventi spinali per l’impianto di elettrodi. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Scientific Reports.

I due pazienti avevano precedentemente partecipato ad una neuroriabilitazione a lungo termine, dalla durata di 28 mesi, che prevedeva l’utilizzo combinato di BMI per il controllo di un esoscheletro robotico, realtà virtuale e feedback sensoriali. Tutti i soggetti che vi avevano partecipato, per un totale di 7 persone, sono passati da una paraplegia completa ad un parziale recupero della sensibilità e della funzione motoria.

Un nuovo protocollo dal grande potenziale

Rispetto alla precedente riabilitazione a lungo termine, il nuovo protocollo consiste nel controllare la stimolazione elettrica di 16 muscoli delle gambe (8 per gamba). Ciò avviene attraverso la propria attività cerebrale, ottenuta attraverso un EEG a 16 canali. La stimolazione, che segue la precisa sequenza fisiologica, avviene attraverso elettrodi posizionati sulla pelle.

Fondamentale per questa implementazione è stato lo sviluppo di un controllo a circuito chiuso che consente la correzione in tempo reale della camminata dei pazienti, tenendo conto della fatica muscolare e delle perturbazioni esterne, al fine di produrre una traiettoria di deambulazione predefinita. Un altro componente importante del nostro approccio è stato l’uso di un display tattile indossabile per fornire un feedback tattile agli avambracci dei pazienti al fine di fornire loro una fonte continua di feedback propriocettivo correlato al loro camminare.

Afferma Solaiman Shokur, uno degli autori dello studio.

Dopo un addestramento che consentisse ai pazienti di controllare i segnali cerebrali, legati all’immaginazione del relativo movimento, essi sono riusciti ad accumulare la bellezza di circa 4500 passi, con il sostegno del 65-70% del peso corporeo. I ricercatori hanno anche evidenziato miglioramenti sia a livello cardiovascolare che neurologico, con una minore dipendenza da sistemi di assistenza esterni.

Il prossimo obiettivo è quello di unire tutti gli strumenti a disposizione per realizzare un unico protocollo non invasivo per il trattamento dei pazienti con lesioni spinali.

Questa non è l’unica ricerca che abbia portato a risultati simili. Abbiamo visto come, grazie alla tecnica STIMO (STImulation Movement Overground), sviluppata dal gruppo di ricerca di Grégoire Courtine del Politecnico federale di Losanna (EPFL), un totale di sei pazienti paraplegici fossero tornati a camminare grazie alla stimolazione spinale.