Quattro persone con una lesione midollare toracica cronica e funzionalmente completa sono riuscite a mantenere la posizione eretta e a camminare con un deambulatore. A rendere possibile il risultato è stata una nuova modalità di controllo della stimolazione elettrica epidurale del midollo spinale.
La ricerca porta anche la firma della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. È stata condotta dal laboratorio MINE, nato dalla collaborazione con l’Università Vita-Salute San Raffaele e attivo all’interno dell’Irccs Ospedale San Raffaele di Milano.
Il punto da chiarire è che i quattro partecipanti non hanno recuperato la capacità di contrarre volontariamente i muscoli delle gambe. Il movimento degli arti inferiori è stato generato dalla stimolazione. La parte controllata direttamente dal paziente è invece un piccolo movimento del tronco, utilizzato per modulare il funzionamento del dispositivo e contribuire alla costruzione del passo.
È il risultato di uno studio pubblicato su Med - Cell Press, guidato dal professor Pietro Mortini, direttore dell’Unità di Neurochirurgia e Radiochirurgia Gamma Knife del San Raffaele, e dal professor Silvestro Micera, docente di Bioingegneria alla Scuola Sant’Anna.
La strategia sfrutta una lieve estensione volontaria del busto, in media di circa 9 gradi. Questo gesto modifica la risposta alla stimolazione, favorendo il passaggio dall’estensione della gamba, necessaria per sostenere il peso, alla flessione coordinata di anca, ginocchio e caviglia che permette di avanzare.
I ricercatori hanno chiamato questo principio trunk-mediated control, controllo mediato dal tronco. L’ipotesi è che il movimento del busto modifichi temporaneamente il rapporto anatomico tra le strutture nervose e gli elettrodi, cambiando l’effetto prodotto dalla stimolazione.
La soluzione non richiede impianti cerebrali, sensori esterni o algoritmi capaci di decodificare i segnali neurali. Nello studio è stato impiegato uno stimolatore midollare già disponibile in commercio.
I quattro partecipanti avevano lesioni traumatiche croniche comprese tra T4 e T7, classificate AIS A o B e considerate funzionalmente complete dal punto di vista motorio. Nessuno di loro era in grado di contrarre volontariamente i muscoli degli arti inferiori.
Dopo l’impianto e quattro mesi di riabilitazione intensiva, tutti sono riusciti a stare in piedi e a camminare con un deambulatore, senza assistenza manuale e senza sistemi di sostegno del peso corporeo.
Il punteggio WISCI II, utilizzato per misurare la capacità di cammino nelle persone con una lesione midollare, è passato da 0 a 9 in tutti i partecipanti. Una persona ha percorso 132 metri in 42 minuti senza interruzioni. Tutti hanno affrontato anche curve, pendenze e superfici esterne irregolari. Tre sono riusciti a restare in piedi sostenendosi con una sola mano, utilizzando l’altra per semplici attività quotidiane.
Il lavoro dei fisioterapisti è stato decisivo. Il programma è partito dagli esercizi per il controllo del tronco e l’attivazione degli arti inferiori con neurostimolazione. I partecipanti sono poi passati alla posizione eretta, al trasferimento del peso e infine al cammino con il deambulatore.
"Il risultato nasce dall’integrazione della stimolazione midollare con un percorso riabilitativo innovativo, intensivo, progressivo e individualizzato, finalizzato a trasformare le risposte motorie evocate dalla stimolazione in capacità funzionali: dalla stazione eretta alle attività della vita quotidiana in piedi, fino al cammino", ha spiegato Sandro Iannaccone, primario dell’Unità di Riabilitazione Disturbi Neurologici Cognitivi-Motori del San Raffaele.
"L’aspetto clinicamente più interessante è che non stiamo parlando di un recupero della capacità di contrarre volontariamente i muscoli delle gambe: quella capacità è rimasta assente in tutti e quattro i partecipanti. Abbiamo invece trovato un modo per utilizzare una funzione volontaria preservata, il movimento del tronco, per controllare gli effetti della stimolazione e consentire alla persona di partecipare attivamente alla costruzione del passo", ha sottolineato Pietro Mortini.
"Dal punto di vista neuroingegneristico, il dato rilevante è che il corpo stesso diventa parte dell’interfaccia di controllo. Non abbiamo bisogno di decodificare un segnale cerebrale o di aggiungere sensori esterni: sfruttiamo l’interazione tra un movimento residuo volontario, la biomeccanica del corpo e la stimolazione del sistema nervoso per generare il comando necessario al passo. È un principio semplice, ma proprio questa semplicità potrebbe renderlo particolarmente interessante dal punto di vista traslazionale", ha concluso Silvestro Micera.
Durante lo studio non sono stati osservati eventi avversi correlati a disautonomia. La ricerca è stata finanziata da Università Vita-Salute San Raffaele, Boston Scientific, Fondazione Cariplo, Fondazione Bertarelli, NextGenerationEU e Ministero dell’Università e della Ricerca.