Stéphanie P. Lacour è vicepresidente per il sostegno alle iniziative strategiche e professore presso il Laboratorio Interfacce bioelettroniche flessibili dell’EPFL. Lacour è uno dei maggiori specialisti mondiali di impianti flessibili. Intervista con Stéphanie P. Lacour.
La carriera di Stéphanie P. Lacour si può riassumere in un’unica grande sfida: coniugare biologia ed elettronica. Per lei, questo significa combinare il morbido e il duro e far comunicare gli ioni del corpo con gli elettroni dei circuiti. All’EPFL dal 2011, la professoressa dirige il Laboratorio di interfacce bioelettroniche flessibili, conducendo ricerche sui materiali e sulla miniaturizzazione delle reti di elettrodi. Questo lavoro richiede creatività e originalità. Stéphanie P. Lacour è membro del Neuro-X Institute, di cui è stata direttrice fondatrice, un istituto che riunisce esperti di neuroscienze, neuroingegneria e neuroinformatica al servizio della medicina. Si è dimessa da direttore dell’istituto in seguito alla sua nomina a vicepresidente dell’EPFL per le iniziative strategiche, carica che ricopre dal 1° gennaio 2025.
20 anni fa, pensava che saremmo stati dove siamo oggi, in grado di far camminare di nuovo i paraplegici con impianti flessibili o di controllare un computer con il cervello?
Probabilmente no. Le neurotecnologie sono uno dei settori in cui ciò che poteva essere previsto nella fantascienza sta diventando realtà. C’è una mania recente, ma non dimentichiamo che una delle neurotecnologie più antiche è l’impianto cocleare: questa terapia esiste da più di 40 anni e ne hanno beneficiato più di un milione di pazienti in tutto il mondo. La modulazione del sistema nervoso si fa da molto tempo. Oggi, tuttavia, stiamo assistendo a un crescente sviluppo dei cosiddetti sistemi ad anello, che decodificano i segnali cerebrali che riflettono l’intenzione dell’utente e li traducono in azioni, come l’attivazione di un muscolo o il controllo di una protesi, stabilendo così un collegamento diretto tra il cervello e un dispositivo esterno.
Ci sono stati quindi notevoli progressi?
Sì, ma c’è stato anche molto clamore. Poche interfacce cervello-macchina (IMC) impiantabili hanno raggiunto lo stadio di dispositivi medici. La maggior parte è in fase di valutazione o di sperimentazione clinica. Stiamo assistendo a un’accelerazione delle neurotecnologie, resa possibile dagli sviluppi delle tecnologie di produzione e miniaturizzazione, che stanno trasformando la precisione e le capacità delle interfacce cervello-macchina.
La flessibilità degli elettrodi gioca un ruolo anche in questo caso?
La flessibilità presenta vantaggi in termini di biointegrazione e svantaggi in termini di produzione e stabilità. Stiamo cercando di implementare queste tecnologie in modo che abbiano un effetto infiammatorio minimo dopo l’impianto, basandoci sul principio che un impianto con proprietà fisiche simili a quelle del tessuto biologico umano dovrebbe a priori generare meno reazioni avverse di questo tipo. Questi sviluppi sono ancora in fase preclinica o di prima sperimentazione sull’uomo. Non abbiamo ancora un’esperienza sufficiente sulla loro stabilità nel tempo e quindi sulla loro efficacia. Si tratta di un lavoro in corso.
È importante avere il maggior numero possibile di elettrodi?
Dipende dall’obiettivo che stiamo cercando di raggiungere, perché dobbiamo distinguere tra l’aspetto terapeutico e quello della comprensione del cervello. Nel cervello ci sono miliardi di neuroni e chi cerca di capirlo avrà dispositivi con un’altissima densità di elettrodi per cercare di tracciare una mappa ultraprecisa dell’attività cerebrale. Da un punto di vista terapeutico, questo non è necessariamente utile. Un segnale che ci fornisce informazioni globali su una rete di neuroni può essere sufficiente per controllare una protesi, ad esempio. Le ICM non avranno quindi bisogno di un miliardo di elettrodi per poter controllare in modo molto preciso un esoscheletro o la stimolazione del midollo spinale. Anche le tecnologie non invasive o minimamente invasive come l’elettroencefalogramma (EEG) dimostrano che da questo punto di vista sono sufficienti informazioni più globali.
La sfida per i sistemi ad alta densità di elettrodi risiede nella difficoltà di miniaturizzare la loro alimentazione, garantire la loro autonomia e decodificare la massa di informazioni che generano in tempo reale. La ricerca si sta quindi concentrando sull’integrazione di processi algoritmici direttamente sul chip per consentire la decodifica locale e la trasmissione dei soli dati rilevanti. Ma questo approccio è ancora in fase esplorativa.
Quando pensa che questo tipo di terapia sarà più ampiamente disponibile?
Può accadere rapidamente o può richiedere tempo, ma l’esperienza dimostra che prima che un dispositivo venga accettato come soluzione terapeutica nell’uomo, prescritto negli ospedali e poi rimborsato come terapia, in genere ci vogliono dai 15 ai 25 anni.
La diffusione delle neurotecnologie dipende anche dall’adozione di metodi di produzione di massa, che consentano non solo di aumentare i volumi di produzione ma anche di ridurre i costi, condizione essenziale per migliorare l’accessibilità.
Le neurotecnologie sono uno dei settori in cui ciò che poteva essere previsto nella fantascienza sta diventando realtà. C’è una mania recente, ma non dimentichiamo che una delle neurotecnologie più antiche è l’impianto cocleare: questa terapia esiste da più di 40 anni e ne hanno beneficiato più di un milione di pazienti in tutto il mondo.
Stéphanie P. Lacour
Le tecnologie non invasive come l’EEG possono essere più veloci?
Tutto dipende dall’obiettivo e dal contesto terapeutico. L’EEG è oggi ampiamente utilizzato per la diagnosi e lo studio del sonno. Ma ha una risoluzione spazio-temporale limitata: la sua bassa risoluzione spaziale non consente di decodificare con precisione l’attività cerebrale fine, come quella coinvolta nei movimenti delle singole dita.
Oltre ai problemi motori dei paraplegici, quali altri obiettivi potrebbero essere affrontati con gli impianti neurali?
I problemi motori sono un punto di ingresso per queste tecnologie, perché esiste un legame diretto tra la neurostimolazione e un’azione, ad esempio il controllo di una protesi o di un esoscheletro nelle persone paralizzate. Altre applicazioni mediche includono la comunicazione assistita, la neurostimolazione adattiva per le crisi epilettiche o i tremori del Parkinson e la riabilitazione neurofunzionale post-ictus. Recentemente, un team americano ha utilizzato l’MCI per restituire la parola a una persona che aveva perso la capacità di parlare in seguito a un ictus.
E al di fuori del cervello?
In effetti, il sistema nervoso non si limita al cervello; i nervi periferici sono un’altra componente essenziale. L’impianto cocleare è un esempio che funziona molto bene. Esistono anche impianti posizionati sul nervo vago o su altri nervi periferici per cercare di regolare le disfunzioni metaboliche, ma questo è ancora oggetto di studio.
Anche altre parti del corpo potrebbero essere regolate o monitorate da sistemi impiantabili. Non si tratterebbe di elettrodi, ma di sensori chimici o biochimici. I componenti di base del sistema impiantabile - una batteria che alimenta una scatola elettronica collegata a una rete di sensori - rimangono comunque gli stessi.
In futuro assisteremo sicuramente alla nascita di tecnologie ibride, in cui il dispositivo artificiale sarà in grado di interagire con il sistema nervoso per ripristinare e riparare le funzioni perse, ma anche di stimolare gradualmente i meccanismi biologici per continuare la "riparazione".
Le neurotecnologie sembrano suscitare enormi speranze terapeutiche per molte patologie, proprio come la genetica negli anni Duemila. È un’impressione?
Sì, le neurotecnologie stanno attualmente generando una mania terapeutica paragonabile a quella della genetica negli anni 2000. Promettono di ripristinare le funzioni perdute, agendo direttamente sul cervello; sono sempre più miniaturizzate, precise e personalizzabili, quindi offrono anche la speranza di una medicina personalizzata.
Esistono tuttavia importanti sfide tecniche, etiche e normative. Nonostante i progressi spettacolari, la traduzione clinica delle neurotecnologie rimane lenta e modesta.
Quali sono le strade da percorrere?
Siamo in una fase molto dinamica per le neurotecnologie.
Numerosi gruppi di ricerca stanno esplorando nuovi materiali, design e tecniche di produzione per produrre interfacce cerebrali miniaturizzate più precise, stabili e affidabili. L’integrazione della microelettronica, e presto anche dell’intelligenza artificiale, in questi sistemi offre inoltre possibilità concrete di decodifica e codifica efficiente e in tempo reale delle informazioni neuronali.
Un punto chiave è la necessità di una collaborazione interdisciplinare per alimentare i progressi delle neurotecnologie e di un impegno strutturato tra attori pubblici e privati, al fine di superare le fasi critiche dello sviluppo, della validazione e dell’accesso ai pazienti.
Nel mio ruolo di vicepresidente per il sostegno alle iniziative strategiche, sostengo questo approccio olistico, in cui l’EPFL riunisce diversi campi di ricerca per affrontare le principali sfide sociali.
Come si posiziona l’EPFL nel campo delle neurotecnologie?
Si tratta di un settore in cui è essenziale integrare le competenze delle scienze della vita, dell’ingegneria, dell’IA e della medicina. Circa dieci anni fa, l’EPFL ha creato il Centro di neuroprotesi con l’idea di riunire queste competenze per creare un ecosistema; eravamo cinque membri fondatori. Nel 2022 è stato creato l’istituto Neuro-X, un istituto trifacoltà che oggi integra queste competenze necessarie e complementari. Anche l’ecosistema Campus Biotech di Ginevra, con le sue strutture sperimentali dedicate, incoraggia lo sviluppo di queste competenze interdisciplinari e della ricerca traslazionale. L’EPFL beneficia anche di collaborazioni consolidate con il CHUV, l’HUG e l’Hôpital du Valais, nonché del sostegno di diverse fondazioni, in particolare la Fondazione Bertarelli, la Fondazione Wyss e la Fondazione Defitech, che ci aiutano nelle nostre iniziative traslazionali.
D’altra parte, la situazione è più difficile per le start-up, molte delle quali sono fallite.
È vero che queste tecnologie rappresentano un investimento così ingente, e per un periodo di tempo così lungo, che è necessario avere una forte spina dorsale per lanciarle e mantenerle. Molte start-up falliscono perché il processo di approvazione è estremamente lungo e spesso non hanno un produttore per il loro dispositivo, ma mancano anche le dimostrazioni terapeutiche e la convalida da parte delle assicurazioni mediche.
Ma è in corso un cambiamento di paradigma. Ci stiamo allontanando da un mercato molto tradizionale, basato su tecnologie vecchie e collaudate, per passare a nuovi progetti e approcci terapeutici. La mia speranza è quella di creare un ambiente agile e ambizioso per incoraggiare la diffusione di queste neurotecnologie. La Svizzera, e l’Europa in generale, sono estremamente ben posizionate in questo settore della ricerca e dell’innovazione, ma abbiamo bisogno di investimenti concreti, simili a quelli che vengono fatti negli Stati Uniti, se vogliamo fare progressi sostenibili.
Queste stesse tecnologie potrebbero anche migliorare le competenze delle persone?
Forse. Mi sto concentrando sui progressi che possono realmente giovare ai pazienti di oggi, piuttosto che su proiezioni più speculative.
Questo articolo è stato pubblicato nel numero di giugno 2025 della rivista Dimensions, che mette in luce l’eccellenza dell’EPFL attraverso approfondimenti, interviste, ritratti e notizie. Pubblicata 4 volte l’anno, in francese e in inglese, viene inviata ai membri degli Alumni contribuenti e a tutti coloro che desiderano abbonarsi. La rivista viene inoltre distribuita gratuitamente nei campus dell’EPFL.
