- I ricercatori della Northwell Health hanno contribuito a ristabilire la sensazione e il movimento nel braccio e nella mano di un uomo con paralisi.
- In uno studio rivoluzionario, hanno impiantato microchip nel cervello dell’uomo e sfruttato l’intelligenza artificiale (AI) per ricostruire le connessioni tra il suo cervello, il midollo spinale e il corpo.
- L’uomo ha anche sperimentato guadagni duraturi al polso e al braccio al di fuori del laboratorio.
- I ricercatori si aspettano che la loro tecnologia terapeutica guidata dal pensiero aiuti le persone con paralisi a “vivere una vita più piena e indipendente”.
Gli esperti di salute hanno a lungo sostenuto che una grave lesione del midollo spinale danneggia la funzione del sistema nervoso centrale in modo irreparabile. Tuttavia, i ricercatori della Northwell Health di New York hanno sfidato questa ipotesi con una svolta rivoluzionaria.
Nel marzo 2023, ricercatori, chirurghi e ingegneri di medicina bioelettrica presso i Feinstein Institutes for Medical Research di Northwell hanno permesso a un uomo di muoversi e sentire con il braccio e la mano paralizzati.
Nel loro nuovo studio clinico, il team ha eseguito un intervento chirurgico a cervello aperto di 15 ore per ripristinare la comunicazione tra il corpo e il cervello di Keith Thomas di Massapequa, che convive con la paralisi dal 2020.
I colleghi di Northwell Health hanno sviluppato algoritmi di intelligenza artificiale, impianti cerebrali e una tecnologia di stimolazione innovativa per formare il primo “doppio bypass neurale” nel suo genere. Questo bypass forma un “ponte” elettronico che facilita il flusso di informazioni attraverso il corpo, il midollo spinale e il cervello del partecipante.
Chad Bouton, professore presso l’Istituto di medicina bioelettronica presso i Feinstein Institutes, ha sviluppato questa tecnologia ed è stato il principale investigatore del processo.
“Questa è la prima volta che il cervello, il corpo e il midollo spinale sono stati collegati elettronicamente in un essere umano paralizzato per ripristinare movimenti e sensazioni duraturi”.
— Prof. Ciad Bouton
Ripristino del movimento duraturo
In un
Tuttavia, i partecipanti dovevano essere supportati da un’interfaccia robotica.
Il professor Bouton ha anche utilizzato un singolo bypass neurale in precedenti ricerche per aiutare le persone a muovere gli arti paralizzati con i loro pensieri. Questo approccio funzionava solo con un computer e non poteva ripristinare la sensibilità e il movimento o promuovere un recupero duraturo.
Un incidente subacqueo del luglio 2020 ha causato lesioni al livello C4 e C5 delle vertebre di Thomas. Thomas ha perso sensibilità e movimento dal petto in giù.
La presente sperimentazione clinica mirava a ripristinare il movimento fisico duraturo oltre il laboratorio. I ricercatori speravano anche di aiutare il soggetto a ritrovare il senso del tatto.
Mappatura dei centri di movimento del cervello
Il dottor Adam Stein, presidente di medicina fisica e riabilitazione della Northwell Health, ha collaborato con i medici e i ricercatori dei Feinstein Institutes per mappare il cervello di Thomas.
Hanno utilizzato la risonanza magnetica funzionale per aiutare a localizzare le aree coinvolte nel movimento del braccio e la sensazione tattile nella mano del soggetto. La risonanza magnetica ha anche aiutato i ricercatori a vedere dove inserire gli elettrodi motori e sensoriali.
Chirurgia cerebrale con feedback in tempo reale
Dopo aver raccolto queste informazioni critiche, il team chirurgico ha eseguito un intenso intervento chirurgico di 15 ore presso il North Shore University Hospital di Manhasset, New York.
Ad un certo punto, Thomas era sveglio e in grado di dire ai dottori quali sensazioni provava nelle sue mani.
Il dottor Ashesh Mehta, uno dei principali chirurghi nella procedura, professore presso l’Istituto di medicina bioelettronica dei Feinstein Institutes e direttore del Laboratorio di Northwell per la mappatura del cervello umano, ha dichiarato:
“Poiché avevamo le immagini di Keith e ci parlava durante le parti del suo intervento chirurgico, sapevamo esattamente dove posizionare gli impianti cerebrali”.
Il team ha posizionato due chip nell’area del braccio responsabile del movimento. Ne inserirono altri tre nella regione del cervello responsabile della sensibilità e del tatto delle dita.
Terapia guidata dal pensiero e bypass neurale
Thomas è stato portato al laboratorio, dove due porte hanno collegato la sua testa a un computer che utilizza l’intelligenza artificiale per catturare e tradurre i suoi pensieri in azione. Questa terapia guidata dal pensiero è la base dell’approccio del doppio bypass neurale.
Il bypass raccoglie e legge le intenzioni del soggetto, inviando segnali elettrici dal suo impianto cerebrale al computer. Il computer invia quindi i segnali ai cerotti degli elettrodi posizionati sulla colonna vertebrale e sui muscoli della mano nell’avambraccio per stimolare la funzione.
I sensori sulla punta delle dita e sul palmo di Thomas trasmettono informazioni tattili e di pressione al suo cervello per ripristinare la sensazione.
“Quando il partecipante allo studio pensa di muovere il braccio o la mano, ‘sovraccarichiamo’ il suo midollo spinale e stimoliamo il suo cervello e i suoi muscoli per aiutare a ricostruire le connessioni, fornire un feedback sensoriale e promuovere il recupero”, ha spiegato il prof. Bouton.
Grazie a questo doppio bypass neurale, Thomas è stato in grado di muovere le braccia a piacimento. Sentì il tocco di sua sorella, che era la prima volta che sentiva qualcosa dopo l’incidente.
Nuova forza, risultati continui
I ricercatori hanno affermato che il doppio bypass neurale ha stimolato un recupero naturale dalle ferite di Thomas, che potrebbe invertire parte del danno. Ha guadagnato più del doppio della sua forza del braccio dall’inizio dello studio.
Thomas prova anche nuove sensazioni al polso e all’avambraccio, anche quando il sistema è spento.
I medici di Northwell sperano che la loro nuova procedura consentirà al cervello, al midollo spinale e al corpo di generare nuovi percorsi di comunicazione nel sito della lesione.
In definitiva, anticipano che la medicina bioelettronica consentirà alle persone con lesioni e malattie di essere curate con i propri nervi, senza intervento farmaceutico.
“Questo tipo di terapia guidata dal pensiero è un punto di svolta. Il nostro obiettivo è utilizzare questa tecnologia un giorno per dare alle persone che vivono con la paralisi la possibilità di vivere una vita più piena e indipendente”, ha affermato il prof. Bouton.
Sulla lesione del midollo spinale
Una lesione del midollo spinale (SCI) può interrompere i percorsi tra il cervello e il midollo spinale, un fascio di nervi intricatamente organizzato che corre lungo la schiena. Ciò causa deficit temporanei o permanenti nella funzione motoria, sensoriale o autonomica del midollo spinale.
Si stima che circa 302.000 persone negli Stati Uniti abbiano a che fare con una LM traumatica ogni anno e ogni anno si verificano 18.000 nuovi casi. Più della metà di questi individui potrebbe non riacquistare la piena funzionalità.
Una lesione grave o completa del midollo spinale rende il midollo incapace di trasmettere segnali al di sotto dell’area lesa. Ciò porta alla paralisi e alla perdita di sensibilità al di sotto del livello della lesione.
Più di 100 milioni di persone in tutto il mondo vivono con la paralisi o un altro disturbo motorio.
