Stimolare la spina dorsale per tornare a camminare

Oggi circa la metà delle lesioni al midollo spinale porta a paralisi irreversibile, ma c’è chi non si rassegna. Alcuni ricercatori dell’École Polytechnique Fédérale di Losanna (Epfl) hanno sviluppato un metodo che permette a chi ha subito danni gravi alla spina dorsale di tornare a camminare. Si tratta di un’idea che coniuga la stimolazione elettrochimica a un sostegno robotico e che, secondo il team, promuoverebbe una rigenerazione del tessuto nervoso simile a quella delle prime fasi della crescita. Descritto sulle pagine di Science, il metodo per ora è stato testato solo sui topi, ma i ricercatori sperano di far partire i test sugli esseri umani già entro uno o due anni.

Il midollo spinale, grazie alle sue proprietà neuroplastiche, è capace di guarire da solo da lesioni leggere o moderate. La nuova ricerca dimostra ora come sia possibile recuperare l’uso degli arti inferiori anche nei casi in cui le lesioni abbiano interrotto tutte le vie di comunicazione nervose con il cervello dalla nuca in giù, causando la perdita totale della mobilità. Il prerequisito fondamentale è che vi sia almeno una parte di tessuto intatto, cosa che si verifica nella maggior parte delle persone che hanno riportato gravi incidenti alla colonna vertebrale: le connessioni all’interno del midollo spinale funzionano ancora, ma il cervello non riesce più a trasmettere l’input che permette di camminare.

In questo caso, se la spina dorsale viene ‘risvegliata’ tramite una corretta stimolazione, si può recuperare quasi ogni danno. Per farlo bisogna iniettare una soluzione chimica che inneschi una risposta cellulare. Per questo studio i ricercatori hanno usato delle sostanze (gli agonisti delle monoammine) in grado di legarsi ai recettori di ormoni che si trovano nei neuroni spinali, come la dopamina, l’adrenalina e la serotonina. Questo cocktail di elementi sostituisce il lavoro dei neurotrasmettitori del cervello, che nei soggetti sani permettono all’organismo di coordinare i movimenti per camminare. Da cinque a dieci minuti dopo l’iniezione poi, la colonna vertebrale viene stimolata elettricamente tramite elettrodi impiantati nello strato più esterno del canale spinale, una zona detta spazio epidurale.

Non basta. La sola stimolazione permette sì ai ratti di camminare, ma esclusivamente se costretti a farlo: in questo studio, in particolare, dal movimento di un tapis roulant che innesca una reazione involontaria senza quasi bisogno di stimolo da parte del cervello. Per bypassare questo problema, i ricercatori hanno ideato un dispositivo robotico che funziona da supporto ai roditori solo in caso di perdita di equilibrio, ma che li lascia sostanzialmente liberi di muoversi; secondo i ricercatori, la sensazione di avere una colonna vertebrale solida ha permesso ai topi di dirigersi verso delle esche di cioccolato posizionate a un lato di un tavolo da laboratorio. “Ma la cosa più sconvolgente è che vi è un aumento delle fibre nervose lungo tutta la spina dorsale: queste risultano addirittura quadruplicate dopo il trattamento”, ha spiegato Janine Heutschi, ricercatrice che ha contribuito allo studio. “Questo fenomeno di ricrescita dei nervi dimostra che il recupero dato dalla neuroplasticità, anche a seguito di incidenti gravi, può essere molto grande”.

Per raggiungere questo risultato, la terapia dei topi – della durata quotidiana di 30 minuti – doveva iniziare già circa 7 o 8 giorni dopo la lesione, con i primi risultati visibili entro la seconda o terza settimana di allenamento, quando gli animali hanno mosso i primi passi in maniera volontaria. Circa quindici giorni dopo, tutti i topi erano in grado di iniziare a camminare da soli e fare passeggiate anche lunghe. Lo stesso risultato – spiegano gli esperti – non si otteneva coi soli tapis roulant, anche nel caso di allenamenti più lunghi (fino a 9 settimane). Il motivo è semplice: è proprio la combinazione di stimolazione elettrochimica e training con supporto robotico a stimolare la guarigione dei tessuti. “Si tratta di un fenomeno simile alla crescita che si verifica nelle prime fasi dello sviluppo”, ha commentato Grégoire Courtine, ricercatore che ha coordinato lo studio. “Le nuove fibre che si formano aggirano le lesioni e permettono ai segnali del cervello di raggiungere la spina dorsale che, nel frattempo, è stata risvegliata; si attiva quello che ci piace chiamare ‘cervello spinale’. Stiamo parlando di un recupero del 100%: è come assistere alla Coppa del Mondo della neuroriabilitazione, i nostri topini diventano atleti quando appena qualche settimana prima erano totalmente paralizzati”.

Non è detto, però, che lo stesso trattamento possa funzionare anche sugli esseri umani, precisano i ricercatori: “In linea di principio dovrebbe essere così, ma l’ipotesi deve ancora essere testata. Per questo abbiamo fatto partire un progetto europeo da 9 milioni di euro, volto proprio a sviluppare un sistema di protesi come quello che abbiamo usato nei topi, ma per la nostra specie. Contiamo di cominciare i trial clinici di fase due già entro un paio d’anni”, ha concluso Courtine.

Riferimento: doi:10.1126/science.1217416

Credit per l’immagine: Epfl