Quattro giovani con lesione midollare tornano a camminare: il nuovo studio italiano

La novità della tecnica, descritta sulla rivista Med (Cell Press), è nel fatto di non richiedere impianti cerebrali, né sensori esterni o algoritmi di decodifica. Si basa invece su uno stimolatore midollare disponibile in commercio, che viene attivato attraverso piccoli movimenti volontari del tronco. Dopo quattro mesi di riabilitazione intensiva, i giovani sono riusciti a controllare lo stimolatore fino a mantenere la posizione eretta e a camminare iin modo autonomo con un deambulatore. Sempre muovendo il tronco in modo lieve, hanno potuto anche controllare i movimenti, per esempio estendendo una gamba in modo che questa potesse sostenere il peso corporeo, e flettendo in modo coordinato anca, ginocchio e caviglia per muovere un passo.

La stimolazione elettrica epidurale del midollo spinale utilizzata nello studio, evidenziano gli esperti, è una delle strategie più promettenti studiate negli ultimi anni per favorire il recupero di alcune funzioni motorie nelle persone con lesione midollare. Gli approcci sperimentali più avanzati hanno ottenuto risultati importanti ricorrendo, per esempio, a interfacce cervello-midollo, algoritmi di decodifica dei segnali neurali e dispositivi sviluppati ad hoc. Questa volta però il gruppo del laboratorio Mine ha seguito una strada diversa, partendo da un'osservazione fatta durante la stimolazione: al variare dell'intensità effettivamente percepita dalle strutture nervose, la risposta degli arti inferiori cambia, passando dall'estensione del ginocchio, necessaria per sostenere il peso del corpo, alla flessione coordinata di anca, ginocchio e caviglia che permette di avanzare il passo.

I ricercatori hanno quindi scoperto che questo passaggio può essere innescato dal paziente stesso attraverso una lieve estensione volontaria del tronco - in media di circa 9 gradi - senza modificare le impostazioni dello stimolatore. È il principio definito dagli autori 'trunk-mediated control' (Tmc), o controllo mediato dal tronco: l'ipotesi alla base è che il movimento del busto modifichi temporaneamente i rapporti anatomici tra le strutture nervose e gli elettrodi, variando così l'effetto della stimolazione. I ricercatori sottolineano che nessuno dei 4 partecipanti ha recuperato, durante lo studio, la contrazione volontaria dei muscoli delle gambe: il movimento degli arti inferiori è stato quindi generato dalla stimolazione. E non sono stati osservati eventi avversi correlati a disautonomia. Lo studio è stato finanziato da Università Vita-Salute San Raffaele, Boston Scientific, Fondazione Cariplo, Fondazione Bertarelli, #NextGenerationEU (Ngeu), e ministero dell'Università e della Ricerca (Mur). 

La strategia è stata valutata nei primi 4 partecipanti allo studio, tutti con lesione midollare traumatica cronica tra T4 e T7, classificata  A o B secondo la classificazione internazionale Ais e funzionalmente completa dal punto di vista motorio, senza alcuna capacità di contrarre volontariamente i muscoli degli arti inferiori. Dopo l'impianto di uno stimolatore midollare disponibile in commercio e 4 mesi di riabilitazione intensiva, tutti e 4 sono riusciti a mantenere la posizione eretta e a camminare con un deambulatore, senza assistenza manuale né sistemi di sostegno del peso corporeo.

Il punteggio Wisci II, utilizzato per valutare la capacità di cammino nelle persone con lesione midollare, è passato per tutti da 0 a 9. Come spiegato dagli esperti i 4 pazienti sono riusciti a camminare anche affrontando situazioni complesse come curve, pendenze e superfici esterne irregolari. E poi c'è il partecipante che è riuscito a percorrere 132 metri in 42 minuti di cammino continuo. Tre partecipanti hanno inoltre raggiunto la capacità di mantenere la posizione eretta sostenendosi con una sola mano, utilizzando l'altra per semplici attività quotidiane. Il percorso riabilitativo, puntualizzano gli esperti, ha avuto un ruolo centrale: i partecipanti hanno seguito un training quotidiano e progressivo, guidato dai fisioterapisti, per imparare a utilizzare in modo sempre più efficace la stimolazione durante la stazione eretta e la deambulazione. Il programma è partito da esercizi di controllo del tronco e di attivazione degli arti inferiori con neurostimolazione, per poi passare gradualmente alla stazione eretta, al trasferimento del peso e infine al cammino con deambulatore.

"Il risultato - conferma Sandro Iannaccone, direttore del Dipartimento di riabilitazione Disturbi neurologici cognitivi-motori dell'Irccs Ospedale San Raffaele - nasce dall'integrazione della stimolazione midollare con un percorso riabilitativo innovativo, intensivo, progressivo e individualizzato, finalizzato a trasformare le risposte motorie evocate dalla stimolazione in capacità funzionali: dalla stazione eretta alle attività della vita quotidiana in piedi, fino al cammino". "L'aspetto clinicamente più interessante - aggiunge Mortini - è che non stiamo parlando di un recupero della capacità di contrarre volontariamente i muscoli delle gambe: quella capacità è rimasta assente in tutti e quattro i partecipanti. Abbiamo invece trovato un modo per utilizzare una funzione volontaria preservata, il movimento del tronco, per controllare gli effetti della stimolazione e consentire alla persona di partecipare attivamente alla costruzione del passo". Dal punto di vista neuroingegneristico, analizza Micera, "il dato rilevante è che il corpo stesso diventa parte dell'interfaccia di controllo. Non abbiamo bisogno di decodificare un segnale cerebrale o di aggiungere sensori esterni: sfruttiamo l'interazione tra un movimento residuo volontario, la biomeccanica del corpo e la stimolazione del sistema nervoso per generare il comando necessario al passo. È un principio semplice, ma proprio questa semplicità potrebbe renderlo particolarmente interessante dal punto di vista traslazionale".

Il lavoro è un'evoluzione del programma di ricerca sulla neurostimolazione midollare avviato con il primo impianto del 2023. Il primo caso era stato quello di una paziente con paralisi degli arti inferiori da lesione incompleta, che non camminava da 5 anni e, dopo l'impianto del neurostimolatore e il percorso riabilitativo, era riuscita a mantenere la posizione eretta e a camminare con l'ausilio del deambulatore. 

Il fatto che il dispositivo, come detto, sia commercialmente disponibile "non significa che il trattamento descritto nello studio sia già una terapia disponibile per tutti i pazienti con lesione midollare", precisano gli esperti. Ma la strategia può funzionare per tutte le persone con lesione midollare completa? "Non possiamo affermarlo sulla base di questo studio - rispondono gli esperti - È significativo che il principio abbia prodotto risultati nei 4 partecipanti, ma la casistica è ancora troppo piccola per generalizzare il risultato a tutte le persone con lesione midollare completa. Lo studio rappresenta quindi una dimostrazione iniziale della fattibilità e del potenziale della strategia, che dovrà essere ulteriormente verificata".