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I topi paralizzati compiono 1.000 passi, orchestrati dal computer
È uno spettacolo strano: un topo paralizzato che cammina sulle zampe posteriori con una cadenza precisa, il tutto controllato da un computer.
Un topo paralizzato fa dei passi. È sotto il controllo di un computer collegato al suo midollo spinale.
È un po' Frankenstein, dice Gregorio Courtine , neuroscienziato dell'École Polytechnique Fédérale di Losanna, in Svizzera, che in un articolo pubblicato ieri su Scienza Medicina traslazionale descrive i suoi sforzi per utilizzare l'elettronica per ripristinare movimenti fluidi e realistici agli animali paralizzati.
Lo studio fa parte di uno sforzo più ampio per aiutare le persone paralizzate a camminare di nuovo facendo uno zapping al midollo spinale con impulsi elettrici. Questi segnali possono sostituire i comandi normalmente inviati dal cervello, ma che vengono interrotti quando il midollo spinale viene danneggiato.
Questa primavera, hanno affermato medici e ricercatori dell'Università di Louisville e dell'Università della California, a Los Angeles quattro uomini che erano stati paralizzati per anni sono stati in grado di riprendere il movimento di gambe, fianchi, caviglie e dita dei piedi e persino in piedi utilizzando un dispositivo impiantato che stimolava il midollo spinale, una tecnica chiamata stimolazione epidurale.
Sebbene i movimenti ottenuti fossero modesti e non consentissero agli uomini di camminare da soli, la tecnologia consentiva loro di esercitare le gambe, il che sembrava ripristinare un po' di movimento.
Un limite alla stimolazione epidurale finora è che gli impulsi elettrici non producono movimenti complessi e coordinati. Inoltre, nei test sull'uomo, gli stimolatori sono controllati manualmente. È qui che il sistema sviluppato da Courtine potrebbe entrare in gioco. Filmando i topi mentre camminavano, il team svizzero ha inviato le immagini a un software che ha regolato rapidamente il modello di stimolazione per produrre movimenti di passo sincronizzati.
Un tale sistema potrebbe aiutare una persona a camminare ritmicamente e mantenere l'equilibrio. Migliore è, meglio libererà l'individuo che viene stimolato in modo che la persona non debba prendere decisioni costanti, dice V. Reggie Edgerton , un fisiologo dell'UCLA che ha testato la stimolazione epidurale su pazienti (vedi Paralyzed Man Stands with Aid of Spinal Stimulation).
Per produrre i loro risultati, gli scienziati svizzeri hanno reciso il midollo spinale di una mezza dozzina di ratti e quindi hanno impiantato elettrodi flessibili nella parte inferiore del midollo spinale. Agli animali è stato anche somministrato un tipo di farmaco noto come agonista della serotonina, che secondo Courtine prepara il midollo spinale a comunicare con le gambe, un'abilità che si esaurisce dopo un infortunio. Con il loro peso sostenuto da un'imbracatura, i topi venivano posti su un tapis roulant o su una pista con ostacoli.
Questo è il primo sistema di controllo a circuito chiuso in grado di regolare i movimenti delle gambe in tempo reale, nonostante la paralisi, dice Courtine. Ciascuno dei topi ha percorso almeno un migliaio di passi successivi e ha percorso con successo scale delle dimensioni di un roditore.
Il suo team spera di testare le sue idee in un volontario umano il prossimo anno. L'idea è di usarlo nella stanza di riabilitazione, dice Courtine, citando prove che l'esercizio del midollo spinale e delle gambe può ripristinare in parte le connessioni interrotte con il cervello.
Tuttavia, la tecnologia di stimolazione epidurale è ancora lontana dal consentire alle persone paralizzate di camminare da sole. Cacciatore Peckham , un bioingegnere presso la Case Western Reserve University, afferma che i pazienti vogliono controllare i propri movimenti, il che significa che le versioni future di questi sistemi devono trovare un equilibrio tra routine automatizzate e movimenti scelti dall'utente.
Courtine afferma che il suo gruppo sta lavorando allo sviluppo di un'interfaccia cervello-macchina, come elettrodi impiantati nella corteccia motoria del cervello per registrare i movimenti previsti, che potrebbero eventualmente consentire ai pazienti di controllare uno stimolatore spinale e il movimento delle gambe, usando il loro propri pensieri.