Lesione del midollo spinale, una stimolazione cerebrale può restituire il senso del tatto

Restituire il senso del tatto a chi lo ha perso a causa di una lesione del midollo spinale è uno degli obiettivi più ambiziosi delle interfacce cervello-computer. Oggi questo traguardo appare un po’ più vicino. Uno studio coordinato da Robert Gaunt dell’Università di Pittsburgh e da Charles Greenspon dell’Università di Chicago, pubblicato su Science Translational Medicine, dimostra infatti che la microstimolazione intracorticale (ICMS) della corteccia somatosensoriale è in grado di evocare sensazioni tattili localizzate nella mano in modo stabile e sicuro anche dopo dieci anni dall’impianto degli elettrodi. Secondo gli autori si tratta del più lungo studio mai condotto sull’uomo per valutare la sicurezza di questa tecnologia, un risultato che rafforza le prospettive cliniche delle future interfacce cervello-computer destinate a ripristinare non solo il tatto, ma potenzialmente anche altri sensi.

Perché il tatto è fondamentale

Per afferrare un oggetto, dosare la forza della presa o compiere movimenti precisi non basta poter muovere una mano: è indispensabile anche percepirne il contatto con ciò che si sta toccando. Questo continuo feedback sensoriale permette al cervello di correggere i movimenti in tempo reale. Nelle persone con lesione del midollo spinale questo circuito si interrompe. Sebbene il cervello continui a generare i segnali motori, le informazioni provenienti dalla mano non riescono più a raggiungere la corteccia cerebrale. Da qui l’idea di ricreare artificialmente quel collegamento attraverso una stimolazione elettrica diretta della corteccia somatosensoriale.

Lo studio: cinque pazienti seguiti fino a dieci anni

Lo studio clinico di fattibilità ha coinvolto cinque persone con lesione del midollo spinale, alle quali sono stati impiantati due array di microelettrodi Blackrock NeuroPort nella rappresentazione della mano dell’area 1 della corteccia somatosensoriale. Nel corso di un periodo di osservazione compreso tra due e dieci anni, i ricercatori hanno valutato la sicurezza della stimolazione, la qualità delle sensazioni percepite e il funzionamento degli elettrodi nel tempo. Complessivamente sono stati erogati oltre 168 milioni di impulsi elettrici durante un totale di 27 anni di impianto, senza che si verificassero eventi avversi gravi correlati alla microstimolazione o danni attribuibili agli elettrodi.

Sensazioni stabili e localizzate nella mano

Uno degli aspetti più rilevanti riguarda la qualità della percezione. Gli impulsi elettrici diretti alla corteccia somatosensoriale hanno evocato in modo costante sensazioni percepite nella mano, senza che con il passare degli anni queste si spostassero verso altre parti del corpo. Le sensazioni persistenti dopo la fine della stimolazione, un possibile effetto indesiderato, si sono dimostrate estremamente rare: complessivamente sono stati registrati soltanto da 3 a 25 episodi nei diversi partecipanti, pari in media a circa un episodio ogni 23.000 prove, quasi sempre della durata inferiore ai dieci secondi e senza dolore né necessità di interventi medici.

Gli elettrodi continuano a funzionare anche dopo dieci anni

Un altro interrogativo riguardava la durata degli impianti. Con il tempo la soglia di stimolazione necessaria per evocare il tatto è aumentata lentamente, di circa 3,5 microampere all’anno, ma la maggior parte degli elettrodi ha continuato a funzionare. In media il 64% degli elettrodi è rimasto operativo per tutta la durata dello studio. In uno dei partecipanti, seguito più a lungo, il 60% degli elettrodi risultava ancora pienamente funzionale dopo dieci anni, nonostante un fisiologico decadimento osservato nelle fasi finali del monitoraggio. Anche la qualità delle sensazioni e la loro localizzazione sulla mano sono rimaste sostanzialmente stabili durante tutto il periodo di osservazione.

Un tassello fondamentale per le interfacce cervello-computer

Le interfacce cervello-computer rappresentano una delle frontiere più promettenti della neuroriabilitazione. Negli ultimi anni hanno già dimostrato di consentire ad alcune persone paralizzate di controllare braccia robotiche o dispositivi esterni attraverso l’attività cerebrale. Il gruppo dell’Università di Pittsburgh è stato tra i pionieri di questo settore: nel 2012 aveva mostrato come una persona con paralisi potesse controllare un braccio robotico mediante impianti nella corteccia motoria, mentre nel 2015 aveva aggiunto la stimolazione della corteccia sensoriale per restituire la percezione del tatto durante il movimento artificiale. L’Università di Chicago ha invece realizzato nel 2020 il primo impianto combinato nella corteccia motoria e somatosensoriale. I nuovi risultati aggiungono un elemento finora mancante: la dimostrazione che questo tipo di stimolazione può rimanere sicura e affidabile per molti anni, un requisito indispensabile per immaginare dispositivi utilizzabili non soltanto nei laboratori di ricerca, ma anche nella vita quotidiana.

Le prospettive future

“Questa ricerca rappresenta una pietra miliare per dimostrare la sicurezza e l’utilità delle interfacce cervello-computer basate sulla stimolazione sensoriale in ambito clinico e, in futuro, anche nelle abitazioni dei pazienti”, afferma Robert Gaunt. Per Charles Greenspon, primo autore dello studio, i risultati dimostrano che “questa tecnologia non deve essere soltanto una soluzione sperimentale da laboratorio”, ma può costituire la base per lo sviluppo di dispositivi destinati a un utilizzo domiciliare a lungo termine. Le implicazioni della ricerca, sottolineano infine gli autori, potrebbero andare oltre il recupero del tatto. Tecniche analoghe di microstimolazione sono infatti già allo studio anche per ripristinare vista e udito, e le evidenze di sicurezza raccolte in questo lavoro potrebbero favorire lo sviluppo di una nuova generazione di dispositivi di neuromodulazione destinati a compensare diversi deficit sensoriali.

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