Close-up Engeneering

Un uomo paralizzato ritorna a camminare grazie ad un “ponte digitale”

Ponte digitale, un dispositivo che crea un'interfaccia tra cervello ed midollo spinale e permette ad un uomo paralizzato da 11 anni di ritornare a camminare.

Close-up Engineering

PUBBLICATO IL: 30 Maggio 2023

(Bio)Informatica / Innovazione

In Svizzera, un uomo paralizzato da 11 anni a causa di un incidente, ha ripreso a camminare grazie a un impianto che collega il suo cervello con le zone del midollo spinale. Ma cosa si intende per paralisi da incidente? In che cosa consiste questo ponte digitale che permette l’olandese 40enne di ritornare a camminare? Il tutto viene analizzato di seguito.

La paralisi post-traumatica

La paralisi in seguito a un incidente, anche detta postraumatica, è una condizione medica nella quale il paziente perde la capacità di muoversi o sentire alcune parti del corpo a causa del trauma vissuto. Essa può avere origine in seguito a un ictus o delle lesioni spinali a loro volta dovuti a incidenti stradali, cadute o infortuni di differente natura. Inoltre, impedisce la corretta comunicazione tra il cervello e la regione del midollo spinale che produce la deambulazione.

Per quanto possano esserci differenti metodi che cercano di far recuperare al paziente l’attività motoria, tramite sedute di riabilitazione, fisioterapia e altre terapie, le funzioni motorie risultano comunque compromesse o completamente perdute. Gli studi per risolvere la paralisi sono in continua crescita, cercando di trovare una soluzione ottimale che possa permettere ai pazienti affetti di risanare il trauma.

ponte digitale

Un “ponte digitale”: l’impianto rivoluzionario

A lavorare per trovare una soluzione sulle paralisi, vi è un gruppo di ricercatori dell’Istituto federale svizzero di tecnologia di Losanna (EPFL), che hanno sviluppato un sistema che ha permesso un 40enne paralizzato di riprendere a camminare. Il dispositivo costruito adopera l’intelligenza artificiale per ripristinare la comunicazione tra il cervello e i nervi spinali, i quali sono responsabili del controllo del movimento.

Tramite questo ponte digitale, l’uomo, paralizzato da 11 anni ed originario dei Paesi Bassi, ha ripreso a camminare anche se per ora tramite l’ausilio delle stampelle. Il dispositivo, a differenza dei precedenti prototipi, induce il movimento degli arti direttamente a livello dell’attività celebrale del paziente stesso. Infatti, come dichiara il neuroscienziato dell’EPFL Grégoire Courtine, l’impianto utilizza un’interfaccia wireless tra cervello e midollo spinale e trasforma il pensiero in azione.

Il dispositivo

Il ponte digitale, impiantato sull’uomo paralizzato da 11 anni, è composto da:

  • Due impianti corticali formati da 64 elettrodi che sono posizionati epiduralmente sopra la corteccia senso motoria, per raccogliere i segnali ECG.
  • Un’unità di elaborazione che prevede le intenzioni motorie e traduce in una stimolazione elettrica, la quale mira verso le zone di ingresso della radice dorsale del midollo spinale lombosacrale.
  • Le stimolazioni sono erogate da un generatore di impulsi impiantabile collegato a un elettro catetere a 16 elettrodi.
ponte digitale
Credits- Nature. La sezione (a) dell’immagine illustra il dispositivo appena descritto. La parte (b) riporta la pianificazione preoperatoria delle posizioni degli impianti, quella (c) il modello computazionale personalizzato che prevede la locazione ottimale delle derivazione.

È necessario evidenziare come l’uomo, dopo l’incidente con la bicicletta che lo ha paralizzato, si sia sottoposto ad una serie di trattamenti di stimolazione elettrica che lo hanno portato a camminare parzialmente. Infatti, egli riusciva a camminare solo su superfici piane, ma non era in grado di salire o scendere da gradini o scale e aveva problemi con la partenza e con il fermarsi.

Una volta impiantato il dispositivo, tramite i segnali elettrici generati dal cervello in una zona responsabile della stimolazione dei muscoli e poi trasmessi a un neuro stimolatore collegato a un insieme di elettrodi nella zona del midollo spinale, si sono potuti controllare i movimenti delle gambe. L’uomo quindi ha ripreso a camminare, in modo abbastanza naturale, anche grazie all‘intelligenza artificiale che analizza e invia questi segnali in modo corretto.

Sviluppi futuri sul ponte digitale

I ricercatori sono entusiasti del risultato ottenuto dal momento che alcuni neuroni dell’olandese si sono riorganizzati per ripristinare la comunicazione. I prossimi passaggi saranno rendere il dispositivo meno pesante e invasivo con l’obiettivo di renderlo commercializzabile e disponibile ai pazienti di tutto il mondo. Inoltre, i ricercatori sperando di poter adoperare tale dispositivo anche nei casi in cui la paralisi è dovuta a un ictus. Per il momento stanno anche lavorando a un dispositivo del genere per gli arti superiori.

Credits immagine di copertina – Today

FONTI VERIFICATE:

AUTORE

Valentina Maria Barberio

Dottoressa in ingegneria informatico-biomedica, dottoressa magistrale in ingegneria biomedica, classe 1997. Da sempre appassionata di tutto ciò che possa semplificare la vita al prossimo, guarda alla divulgazione scientifica come uno strumento in grado di rendere chiaro ed accessibile il “futuro benessere” a tutti. Particolarmente affascinata dalle apparecchiature biomedicali che riescono a creare immagini 3D, crede che solo il dibattito e la ricerca costanti possano generare una tridimensionalità di vedute, propedeutiche ad una perpetua crescita personale e della società.

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