Il microchip di collegamento cervello-corpo aiuta un uomo paralizzato a riguadagnare il movimento nel braccio
Microchip cervello-corpo aiuta uomo paralizzato a riguadagnare movimento braccio
Condividi su Pinterest- Ricercatori del Northwell Health hanno contribuito a ripristinare la sensibilità e il movimento nel braccio e nella mano di un uomo con paralisi.
- In uno studio innovativo, hanno impiantato microchip nel cervello dell’uomo e utilizzato l’intelligenza artificiale (AI) per ricostruire le connessioni tra cervello, midollo spinale e corpo.
- L’uomo ha anche ottenuto miglioramenti duraturi nel polso e nel braccio al di fuori del laboratorio.
- I ricercatori si aspettano che la loro tecnologia terapeutica basata sui pensieri aiuti le persone con paralisi a “vivere vite più complete e indipendenti”.
Gli esperti di salute hanno a lungo sostenuto che le gravi lesioni al midollo spinale danneggino irrimediabilmente la funzione del sistema nervoso centrale. Tuttavia, i ricercatori del Northwell Health di New York hanno sfidato questa convinzione con una scoperta rivoluzionaria.
Nel marzo 2023, i ricercatori di medicina bioelettrica, chirurghi e ingegneri del Feinstein Institutes for Medical Research del Northwell hanno permesso a un uomo di muovere e sentire il suo braccio e la sua mano paralizzati.
Nel loro studio clinico innovativo, il team ha eseguito un intervento chirurgico cerebrale aperto di 15 ore per ripristinare la comunicazione tra il corpo e il cervello di Keith Thomas di Massapequa, che vive con la paralisi dal 2020.
I colleghi del Northwell Health hanno sviluppato algoritmi di intelligenza artificiale, impianti cerebrali e tecnologie innovative di stimolazione per creare il “doppio bypass neurale”, il primo del suo genere. Questo bypass forma un “ponte” elettronico che facilita il flusso di informazioni tra il corpo, il midollo spinale e il cervello del partecipante.
Chad Bouton, professore presso l’Istituto di Medicina Bioelettronica del Feinstein Institutes, ha sviluppato questa tecnologia ed è stato il responsabile dello studio.
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“Questa è la prima volta che cervello, corpo e midollo spinale sono stati collegati elettronicamente in un essere umano paralizzato per ripristinare il movimento e la sensazione duraturi.” – Prof. Chad Bouton
Ripristino del movimento duraturo
In uno studio del 2022, ricercatori europei hanno identificato i neuroni associati al camminare. Hanno aiutato con successo nove persone a migliorare o riacquistare la capacità di camminare.
Tuttavia, i partecipanti dovevano essere supportati da un’interfaccia robotica.
Il professor Bouton ha utilizzato anche un singolo bypass neurale in ricerche precedenti per aiutare le persone a muovere arti paralizzati con i loro pensieri. Questo metodo funzionava solo con un computer e non poteva ripristinare la sensibilità e il movimento o promuovere un recupero duraturo.
Un incidente subacqueo nel luglio 2020 ha causato lesioni ai livelli C4 e C5 delle vertebre di Thomas. Thomas ha perso la sensibilità e il movimento dalla parte superiore del petto in giù.
Lo studio clinico attuale aveva lo scopo di ripristinare il movimento fisico duraturo al di fuori del laboratorio. I ricercatori speravano anche di aiutare il soggetto a riguadagnare il senso del tatto.
Mappatura dei centri di movimento del cervello
Il dottor Adam Stein, responsabile di medicina fisica e riabilitazione presso il Northwell Health, ha collaborato con i clinici e i ricercatori del Feinstein Institutes per mappare il cervello di Thomas.
Hanno utilizzato risonanze magnetiche funzionali per individuare le aree coinvolte nel movimento del braccio e nella sensazione del tatto nella mano del soggetto. Le risonanze magnetiche hanno anche aiutato i ricercatori a individuare dove inserire gli elettrodi motori e sensoriali.
Chirurgia cerebrale con feedback in tempo reale
Dopo aver raccolto queste informazioni cruciali, il team chirurgico ha eseguito un’intensa chirurgia di 15 ore presso il North Shore University Hospital di Manhasset, New York.
In alcuni momenti, Thomas era sveglio e in grado di comunicare ai medici le sensazioni che provava nelle mani.
Il dottor Ashesh Mehta, uno dei principali chirurghi dell’intervento, professore presso l’Istituto di Medicina Bioelettronica del Feinstein Institutes e direttore del Laboratorio per la Mappatura del Cervello Umano del Northwell, ha dichiarato:
“Grazie alle immagini di Keith e alla sua capacità di comunicare con noi durante parti dell’intervento, sapevamo esattamente dove posizionare gli impianti cerebrali.”
Il team ha posizionato due chip nell’area del braccio responsabile del movimento e ne ha inseriti altri tre nella regione del cervello responsabile della sensazione e del tatto delle dita.
Terapia guidata dai pensieri e bypass neurale
Thomas è stato portato in 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 dai pensieri è alla 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 a sua volta trasmette i segnali a elettrodi posizionati sulla sua colonna vertebrale e sui muscoli della mano nel suo avambraccio per stimolare la funzione.
I sensori alle dita e al 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 suo braccio o la sua mano, ‘potenziamo’ il suo midollo spinale e stimoliamo il suo cervello e i suoi muscoli per aiutare a ricostruire le connessioni, fornire un feedback sensoriale e favorire il recupero”, spiega il Prof. Bouton.
Grazie a questo doppio bypass neurale, Thomas è stato in grado di muovere le sue braccia a volontà. Ha sentito il tocco di sua sorella, cosa che non accadeva da quando ha avuto l’incidente.
Nuova forza, risultati continui
I ricercatori hanno affermato che il doppio bypass neurale ha stimolato una certa ripresa naturale dalle lesioni di Thomas, che potrebbe invertire parte dei danni. Ha guadagnato più del doppio della forza del braccio dall’inizio dello studio.
Thomas sta anche avvertendo nuove sensazioni nel polso e nell’avambraccio, anche quando il sistema è spento.
Gli specialisti di Northwell sperano che la loro nuova procedura consenta al cervello, al midollo spinale e al corpo di generare nuove vie di comunicazione nel sito dell’infortunio.
In definitiva, prevedono che la medicina bioelettronica permetterà alle persone con lesioni e malattie di essere trattate con i loro stessi nervi, senza intervento farmacologico.
“Questo tipo di terapia guidata dal pensiero è una svolta. Il nostro obiettivo è utilizzare questa tecnologia un giorno per dare alle persone con paralisi la possibilità di vivere una vita più piena e indipendente”, afferma il Prof. Bouton.
Riguardo alle lesioni del midollo spinale
Una lesione del midollo spinale (SCI) può interrompere le vie di comunicazione tra il cervello e il midollo spinale, un complesso insieme di nervi che scorre lungo la schiena. Ciò provoca deficit temporanei o permanenti nella funzione motoria, sensoriale o autonomica del midollo spinale.
Ogni anno, si stima che 302.000 persone negli Stati Uniti si confrontino con una SCI traumatica, e ogni anno si verificano 18.000 nuovi casi. Più della metà di queste persone potrebbe non recuperare completamente la funzione.
Una lesione del midollo spinale grave o completa rende il midollo incapace di trasmettere segnali al di sotto dell’area lesionata. Ciò porta alla paralisi e alla perdita di sensibilità al di sotto del livello dell’infortunio.
Più di 100 milioni di persone in tutto il mondo vivono con la paralisi o un altro tipo di compromissione dei movimenti.
