Interfaccia cervello-midollo spinale: così si può tornare a camminare

La ricerca ad altissimo livello che cambia la vita. Questo avevamo documentato quattro anni fa su “è vita” (qui la notizia in sintesi) raccontando la storia di tre pazienti adulti paralizzati a seguito di un trauma, tornati a camminare grazie all’impianto di elettrodi nel midollo spinale in una sperimentazione condotta dal Politecnico di Losanna (Epfl), con il contributo italiano dell’Istituto di biorobotica della Scuola Superiore Sant’Anna.

La mobilità dei pazienti era stata allora ripristinata in modo quasi completo attraverso un dispositivo capace di ricreare e trasmettere gli impulsi motori alle fibre nervose interessate dalla lesione, controllati poi da un dispositivo-tablet che rendeva possibile programmare direttamente il tipo di movimento desiderato. Il recupero dello stare in piedi, camminare, nuotare ma anche pedalare e controllare i movimenti del busto in un solo giorno era sembrato un miracolo. «Poi si lavorerà per riuscire a usare i segnali elettrici in arrivo direttamente dal cervello», aveva detto Grégoire Courtine, insieme a Jocelyne Bloch, dirige NeuroRestore, il centro di ricerca nato come collaborazione tra Epfl, Ospedale Universitario di Losanna (Chuv), e Università di Losanna (Unil) per sviluppare e applicare strategie di bioingegneria per il ripristino delle funzioni neurologiche.

Qui si formano molti giovani scienziati in un ambiente interdisciplinare all’avanguardia. Abbiamo chiesto ad alcuni di loro quali progressi ci sono stati nella riabilitazione neuromotoria dei pazienti mielolesi. «Nel 2021 si è conclusa la fase principale del primo studio clinico Stimo (da Stimulation Movement Overground) su sei pazienti tetraplegici – spiega Gaia Carparelli, ingegnere biomedico ventinovenne – e da allora abbiamo ottimizzato alcuni aspetti del sistema di stimolazione. Fra questi la messa a punto di un nuovo stimolatore con più ampie possibilità a livello di combinazioni di parametri elettrici e tramite elettrodi più adatti a reclutare in modo selettivo i muscoli necessari. Nel 2024 è stato avviato un nuovo studio clinico su pazienti paraplegici, con l’obiettivo di combinare la nuova tecnologia di stimolazione con un dispositivo di registrazione posizionato direttamente sopra la parte del cervello che controlla le gambe. Questa tecnica permette di decodificare, dai segnali elettrici del cervello l'intenzione motoria del paziente e di tradurla direttamente in impulsi elettrici che riattivano le corrispondenti funzioni motorie compromesse, anche in pazienti con lesioni spinali molto severe».

Lo studio dell’interfaccia fra cervello e midollo spinale è un aspetto molto affascinante di questa ricerca: utilizzando tecniche di registrazione cerebrale come l'elettroencefalografia o l'elettrocorticografia è possibile decodificare le intenzioni motorie e tradurle in protocolli che promuovono il movimento desiderato.

«La bellezza del nostro lavoro – aggiunge Federico Ciotti, altro giovane ingegnere biomedico che sta intraprendendo un post dottorato – sta nel confrontarci con competenze di diverso tipo guardando all’obiettivo comune. Nel nostro centro gli ambiti operativi sono vari, dal trattamento di pazienti con malattie neurodegenerative come il Parkinson agli esiti di ictus o disfunzioni della pressione sanguigna, alla riabilitazione specifica degli arti superiori. Recentemente abbiamo eseguito un impianto di elettrodi in due pazienti tetraplegici per stimolare il midollo a livello cervicale, controllati dall’intenzione motoria decodificata dai segnali cerebrali. Non bisogna dimenticare, però, che occorre un periodo quantificabile in alcuni anni per arrivare a diffondere una strategia terapeutica convalidata e utilizzabile su almeno un certo tipo di paralisi».

«Il problema – puntualizza Carparelli – è anche la fattibilità economica dell’aspetto di traslazione nella clinica, che ha un grosso peso ma che non ferma ovviamente l’avanzamento della ricerca. Io mi occupo in particolare di velocizzare e rendere più efficiente possibile la programmazione del dispositivo di stimolazione impiantato, consapevole dell’importanza di questa sfida, indubbiamente fra le maggiori da affrontare. Il nostro contesto lavorativo premia la voglia di fare e siamo tutti molto coinvolti, tanto più ci stimola osservare il miglioramento della qualità della vita dei pazienti trattati».

Sempre più gruppi lavorano in questo ambito, con diversi approcci. In Italia nel 2025 è stato eseguito con successo presso l’Irccs Ospedale San Raffaele di Milano l’impianto di un neurostimolatore midollare in tre pazienti con paralisi incompleta degli arti inferiori. Miglioramenti motori o il mantenimento della posizione eretta sono i risultati ottenuti a cui ha contribuito anche la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa con il gruppo diretto da Silvestro Micera. Il protocollo è parte di un programma di ricerca avanzata che l’Università Vita-Salute San Raffaele e Irccs Ospedale San Raffaele hanno attivato per sviluppare terapie innovative che si avvalgono di un’interfaccia tra dispositivi elettronici e sistema nervoso centrale per supportare le deficienze funzionali.