Trattamenti intensivi con interfacce cervello-computer aiutano nel recupero parziale di paraplegie croniche.
Le lesioni permanenti alla colonna vertebrale sono una delle più difficili sfide della medicina. Negli ultimi decenni si sono provate diverse cure fra cui l’elettrostimolazione ed il supporto della robotica che però non hanno portato a miglioramenti del sistema neurologico danneggiato.
Il laboratorio del Dottor Miguel Nicolelis, alla Duke University di Durham, è conosciuto per gli studi pionieristici sulle interfacce cervello-macchine (Brain Machine Interfaces BMI) e sulle neuro-protesi. Per quasi vent’anni Nicolelis ha lavorato per registrare simultaneamente centinaia di segnali nervosi e tradurli in movimenti. Nel centro medico coordinato dallo scienziato si sono integrate differenti specializzazioni, compresa la realtà virtuale, per restituire un minimo di attività ai nervi spinali riprogrammandoli attraverso esperienze visive e tattili dei loro avatar.
La sperimentazione, denominata Walk Again Neurorehabilitation (WA-NR), è durata 12 mesi su otto pazienti paralizzati da 3 a 13 anni ed ha ottenuto risultati inaspettati che hanno sorpreso gli stessi ricercatori. Le persone hanno imparato ad agire in un ambiente VR con feedback percettivi oltre a sottoporsi ad esercizi con esoscheletri capaci di rimandare sensazioni con schermi aptici e sensori applicati alle piante dei piedi.
Il protocollo include la valutazione dell’unione di metodi riabilitativi tradizionali con le BMI in sei fasi. Nella prima parte si registra l’attività cerebrale del paziente per controllare gli spostamenti del proprio avatar. Ai volontari è stato chiesto d’immaginare di muoversi in modo da memorizzare le funzioni di “cammina” e “stop” per mezzo di 11 elettrodi non invasivi.
La sequenza operativa prosegue con il paziente che ripete i comandi tenuto in piedi da appositi apparecchi. Successivamente si procede nell’allenamento con strutture robotizzate su tapis roulant fino ad arrivare ad un esoscheletro governato dal cervello.
L’avatar è stato simulato con MotionBuilder di Autodesk e visualizzato con sistemi Oculus Rift. Il Lokomat è un dispositivo che consente il sollevamento del corpo su un nastro trasportatore, mentre l’esoscheletro ha uno stabilizzatore autonomo che equilibra una persona dal peso fra i 50 e gli 80 kg senza l’uso di stampelle.
La rivista Scientific Reports ha pubblicato i risultati del nuovo metodo sugli otto paraplegici che hanno affrontato 2.052 sessioni di terapia, per un totale di 1.958 ore. Alla fine dei test, tutti i casi hanno evidenziato miglioramenti tattili con un picco dopo i 10 mesi dall’avvio del trattamento con movimenti dei muscoli volontari.
In particolare una donna di 32 anni, paralizzata da 13 anni, ha sperimentato gli effetti più emozionanti. In principio non era in grado neanche di utilizzare le protesi per reggersi in piedi, ma dopo 13 mesi ha compiuto i primi passi con l’assistenza di un fisioterapista e di un’imbracatura per sostenere il peso del corpo.
Nicolelis ha commentato che nessuno si aspettava un parziale recupero neurologico con percezione del dolore e controllo della vescica, ma parte del successo è stato capire come il cervello codifica il movimento per aiutarlo a ristabilire i contatti tramite la tecnologia.
Il lavoro è solo agli inizi e bisognerà attendere ulteriori progressi e fondi per sovvenzionare le costose ricerche. E’ però significativo esser riusciti a dimostrare che se rimangono dei nervi spinali intatti, pur inattivi per anni in mancanza di segnali dalla corteccia ai muscoli, esiste una possibilità riabilitativa facendo arrivare gli input attraverso un esiguo numero di fibre.
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Foto di: AASDAP – DUKE HEALTH UNIVERSITY – SHAWN ROCCO
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