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Il controllo cerebrale dell'arto paralizzato consente alla scimmia di camminare di nuovo
Uno schema di come gli scienziati svizzeri hanno stabilito una connessione wireless tra il cervello di una scimmia paralizzata e il suo midollo spinale, permettendole di camminare.
In un passo verso un trattamento elettronico per la paralisi, gli scienziati svizzeri affermano che due scimmie parzialmente paralizzate sono state in grado di camminare sotto il controllo di un impianto cerebrale.
Gli studi, condotti presso l'École Polytechnique Fédérale di Losanna, in Svizzera, hanno creato con successo un ponte wireless tra il cervello delle scimmie e gli arti posteriori, consentendo loro di avanzare lungo un tapis roulant con un'andatura incerta.
La ricerca, pubblicata oggi sulla rivista Natura , riunisce diverse tecnologie: un impianto cerebrale che rileva l'intenzione di un animale di camminare, elettrodi attaccati al midollo spinale inferiore che possono stimolare i muscoli della deambulazione e una connessione wireless tra i due.
È fantastico mostrare che puoi collegarli insieme, dice Pulsante Ciad , capo del Center for Bioelectronic Medicine presso il Feinstein Institute for Medical Research di New York. Bouton ha recentemente lavorato con un volontario umano che ha usato i segnali cerebrali per controllare la sua mano paralizzata, tramite un manicotto cablato con elettrodi, e altri hanno dimostrato che i pazienti possono ottenere il controllo del cervello sui robot .
La nuova ricerca sembra essere la prima volta che è stato stabilito il controllo cerebrale wireless per ripristinare la deambulazione in un animale. Fa parte di una campagna degli scienziati per sviluppare sistemi che siano completamente impiantabili e invisibili e che potrebbero ripristinare il movimento volitivo nelle persone paralizzate, afferma Bouton.
Gli esperimenti sono stati condotti da un team internazionale guidato da Gregorio Courtine , un neuroscienziato specializzato nella stimolazione elettrica epidurale o nello zapping del midollo spinale inferiore per provocare movimenti di passo.
A differenza dei movimenti delle braccia, il camminare è un movimento automatizzato coordinato dal midollo spinale in modo parzialmente indipendente. Il gruppo di Courtine aveva precedentemente dimostrato di poter far camminare un topo paralizzato stimolando la sua spina dorsale. Ma in quel caso i ricercatori erano come burattinai che controllano le zampe posteriori dell'animale.
Nel loro rapporto, gli scienziati descrivono come hanno fatto il passo successivo: fare in modo che il cervello di un animale controlli il camminare.
Due scimmie rhesus hanno riportato ferite a un lato del midollo spinale, che ha lasciato temporaneamente una gamba paralizzata. Il team di Courtine ha quindi impiantato chirurgicamente nel loro cervello una serie di elettrodi delle dimensioni di una puntina da disegno, in grado di registrare l'attività elettrica dei neuroni in un'area del cervello che dirige i movimenti delle gambe.
Utilizzando un trasmettitore wireless sviluppato presso la Brown University e che si attacca al cranio, questi segnali cerebrali sono stati trasmessi a una speciale giacca indossata dalle scimmie. Se la scimmia stava pensando di camminare, ha attivato una sequenza preprogrammata di stimoli elettrici al midollo spinale inferiore.
Senza l'assistenza del sistema, una scimmia è saltata su un tapis roulant con la gamba ferita penzolante. Una volta che il sistema è stato acceso, tuttavia, la scimmia ha iniziato a sollevare e abbassare la gamba e ad appoggiarvi il peso.
Courtine è la fondatrice di una società spin-off dell'EPFL, G-Therapeutics , che ha raccolto circa 40 milioni di dollari e sta sviluppando la tecnologia di stimolazione del midollo spinale, sebbene non la stia ancora combinando con impianti cerebrali.
Insieme a Jocelyne Bloch, neurochirurgo presso l'ospedale universitario di Losanna e cofondatore dell'azienda, sta testando la stimolazione spinale in otto volontari nell'ambito di un programma di riabilitazione. Courtine dice che uno dei prossimi passi sarebbe cercare di dare ai pazienti il controllo diretto del cervello su tali sistemi, un esperimento che spera di portare a termine entro cinque anni.