Nuove armi nell’annosa lotta contro le lesioni del midollo spinale
Per chi ha subito lesioni del midollo spinale, è sorta recentemente una nuova speranza nella neuromodulazione elettrica. Questa tecnica sperimentale, abbinata ad un’intensa riabilitazione fisica, ha già portato a risultati promettenti in volontari che, pochi anni dopo la lesione, hanno assistito ad un miglioramento del proprio controllo motorio volontario. Ma c’è ancora del lavoro da fare prima che un numero più ampio di persone possa beneficiare di questa promettente tecnica. Ad oggi, solo un gruppo selezionato di giovani soggetti paraplegici ha ottenuto risultati sorprendenti dalla neuromodulazione elettrica. Questo gruppo aveva capacità ottimali a monte del sito della lesione, muscoli allenati degli arti superiori e non manifestava effetti collaterali agli sforzi fisici continui. Ma quelli con lesioni più gravi non sono stati così fortunati. Il dott. Giuliano Taccola ha voluto estendere i benefici della neuroriabilitazione a un numero maggiore di persone grazie ai finanziamenti nell’ambito del progetto EPI_NanoSTIM, intrapreso con il supporto del programma Marie Curie. Ha modificato con successo i modelli di stimolazione elettrica in esperimenti preclinici, studiando nuove tecnologie in grado di potenziare gli effetti della neuromodulazione nel midollo spinale. «La nostra nuova matrice epidurale multielettrodo può stimolare in modo indipendente più siti adiacenti al midollo spinale. In collaborazione con il team del prof. Wentai Liu e del prof. Reggie Edgerton dell’UCLA, abbiamo esplorato diverse opzioni per la fabbricazione e la scelta dei materiali. Uno di questi era l’uso di metalli altamente conduttivi e di possibili rivestimenti nanostrutturati», spiega il dott. Taccola. «Per quanto riguarda il protocollo stimolante, il suo principio deriva dalla mia precedente ricerca sui preparati biologici in vitro. È stato ulteriormente perfezionato ed è ora denominato Stimolazione dinamica, per distinguerlo dai protocolli di impulsi stereotipati utilizzati dalla stimolazione standard». Il protocollo consiste nell’erogazione simultanea di due forme d’onda, altamente variabili sia in frequenza che in ampiezza, che vengono campionate dalle registrazioni di un muscolo di un arto posteriore durante la locomozione. Le due onde vengono applicate su entrambi i lati del midollo spinale, lungo il segmento lombosacrale e con polarità catodo/anodo opposta. A differenza delle alternative standard, il nuovo protocollo di stimolazione potenzia la risposta sinaptica all’interno dei circuiti spinali. Secondo i dati raccolti dal dott. Taccola, la combinazione di stimolazione dinamica e matrice multielettrodo potrebbe anche agevolare l’input cortico-spinale in scenari in cui il collegamento con i centri sopraspinali è compromesso, come nel caso delle lesioni spinali. «Non vedo molti ostacoli all’introduzione di questo nuovo protocollo nella clinica sperimentale. Anche se ha una maggiore frequenza di stimoli rispetto ai protocolli approvati per uso clinico, l’efficacia della Stimolazione dinamica si osserva a intensità molto più basse. Il nostro test pilota sugli animali, con o senza lesioni, suggerisce che l’erogazione ripetitiva del protocollo non provoca dolore o altri tipi di disagio. Tuttavia, la Stimolazione dinamica non può essere introdotta in clinica senza la creazione di un’interfaccia stimolante simile adatta per l’uso nell’uomo. In altre parole, il limite alla potenziale traslazione è essenzialmente industriale», afferma il dott. Taccola. Se l’industria dovesse farsi avanti, la tecnologia array potrebbe presto essere applicata al midollo spinale umano, rendendo la Stimolazione dinamica una soluzione praticabile per la clinica sperimentale. Il potenziale per il recupero delle funzioni motorie è enorme e si applica a una vasta gamma di persone affette da lesioni spinali.
Parole chiave
EPI_NanoSTIM, lesioni del midollo spinale, neuroriabilitazione, neuromodulazione elettrica, stimolazione elettrica, stimolazione dinamica, lesione spinale