"Abbiamo sviluppato un ponte digitale senza fili tra il cervello e il midollo spinale utilizzando la tecnologia Brain-Computer Interface (BCI) che trasforma il pensiero in azione", spiega Grégoire Courtine, professore di neuroscienze presso l’EPFL, il CHUV e l’Università di Losanna. Pubblicato sulla rivista Nature, l’articolo "Walking naturally after spinal cord injury using a brain-spine interface" presenta la situazione di un paziente di nome Gert-Jan, 40 anni, che ha subito una lesione del midollo spinale alle vertebre cervicali in seguito a un incidente in bicicletta che lo ha reso paraplegico. Grazie al ponte digitale, ha riacquistato il controllo naturale dei movimenti delle gambe paralizzate, che gli consentono di stare in piedi, camminare e persino salire le scale. Gert-Jan spiega di aver ritrovato il piacere di condividere una birra al bar con gli amici: "Questo semplice piacere è un grande cambiamento nella mia vita.
Un ponte digitale costituito da due impianti elettronici: uno sul cervello, l’altro sul midollo spinale
Per creare questo ponte digitale sono necessari due tipi di impianti elettronici. Abbiamo impiantato i dispositivi WIMAGINE sopra la regione del cervello responsabile dei movimenti delle gambe", spiega il neurochirurgo Jocelyne Bloch, professore al CHUV, all’Università di Losanna e all’EPFL. Il dispositivo sviluppato dal CEA consente di decodificare i segnali elettrici generati dal cervello quando pensiamo di camminare. Allo stesso tempo, un neurostimolatore collegato a un campo di elettrodi è stato posizionato sulla regione del midollo spinale che controlla il movimento delle gambe.
Guillaume Charvet, responsabile del programma BCI del CEA, aggiunge: "Grazie ad algoritmi basati su metodi di intelligenza artificiale adattativa, le intenzioni di movimento vengono decodificate in tempo reale dalle registrazioni cerebrali. Queste intenzioni vengono poi convertite in sequenze di stimolazione elettrica del midollo spinale, che a loro volta attivano i muscoli delle gambe per eseguire il movimento desiderato". Questo ponte digitale funziona in modalità wireless, consentendo al paziente di muoversi in modo indipendente.
Recupero delle funzioni neurologiche oltre al controllo del movimento delle gambe
Esercitandosi diligentemente a camminare con il ponte digitale, Gert-Jan ha gradualmente recuperato le funzioni neurologiche che aveva perso dopo l’incidente. I ricercatori sono stati in grado di quantificare notevoli miglioramenti nelle sue capacità sensoriali e motorie, anche quando il ponte digitale è stato disattivato. Questa riparazione digitale del midollo spinale suggerisce la formazione di nuove connessioni nervose.
In questa fase, il ponte digitale è stato utilizzato solo per migliorare la deambulazione di una persona paraplegica. Jocelyne Bloch e Grégoire Courtine spiegano che, in futuro, una strategia simile potrebbe essere utilizzata per ripristinare la funzionalità di braccia e mani. Aggiungono che il ponte digitale potrebbe essere applicato anche ad altre indicazioni cliniche, come la paralisi indotta da ictus. ONWARD Medical, in collaborazione con l’EPFL e il CEA, ha ricevuto il sostegno della Commissione europea attraverso il Consiglio europeo per l’innovazione per sviluppare una versione commerciale del ponte digitale con l’obiettivo di rendere la tecnologia disponibile in tutto il mondo.
Riferimenti
Camminare in modo naturale dopo una lesione del midollo spinale utilizzando un’interfaccia cervello-spina, di Henri Lorach et al, Nature, 24 maggio 2023, https://doi.org/10.1038/s41586’023 -06094-5
