Una speranza che si accende per tutte le persone affette da paraplegia grazie alla ricerca tutta italiana condotta da Silvestro Micera, ingegnere elettrico e professore di bioelettronica presso la Scuola Superiore Universitaria Sant’Anna e di neuroingegneria traslazionale presso l’Ecole Polytechnique Federale de Lausanne.
Autore di circa 300 pubblicazioni, vanta numerose ricerche nel campo dello sviluppo di neuroprotesi per ripristinare le funzioni motorie nelle persone disabili.
In Aleph, da oltre trent’anni, realizziamo laboratori nei quali le ricercatrici e i ricercatori amino lavorare per rendere il mondo un posto migliore. E quello che vi raccontiamo oggi è un progetto davvero speciale!
Ad oggi è possibile, attraverso l’utilizzo di elettrodi impiantati nel midollo spinale, permettere a persone affette da paraplegia di tornare a camminare, nuotare ed andare in bicicletta.
Non è fantascienza, bensì è il frutto della ricerca nata dalla collaborazione tra la SSSA di Pisa con il Prof. Silvestro Micera e il San Raffaele di Milano con il Prof. Pietro Mortini.
Ingegneria elettrica e neuroingegneria traslazionale: definizione delle materie di studio
Cosa studiano rispettivamente l’ingegneria elettrica e la neuroingegneria traslazionale? Come si applicano al campo biomedico?
«L'ingegneria elettronica o elettrica è un ramo dell'ingegneria che ha a che fare con lo sviluppo di sistemi basati sull’elettronica e l'elettromagnetismo per varie applicazioni: dall’elettronica di potenza all'elettronica digitale.
La neuroingegneria o l’ingegneria biomedica è un tipo di ingegneria che invece ha a che fare con le problematiche mediche o biologiche.
All'interno dell'ingegneria biomedica c'è il ramo della neuroingegneria che è in realtà l'uso di tecniche ingegneristiche per problematiche neurobiologiche e neurofisiologiche.
La neuroingegneria traslazionale è un'ulteriore tipologia di neuroingegneria che ha a che fare prevalentemente in maniera importante con la traslazione in ambito clinico.»
Sapeva fin dall’inizio dei suoi studi che non si sarebbe dedicato all’ingegneria tradizionale bensì alla sua applicazione al campo medico?
«Ho capito nel tempo come declinare la mia idea e il mio desiderio di avere a che fare con l’ingegneria biomedica e successivamente con la neuroingegneria, soprattutto con l'idea che la neuroingegneria traslazionale mi permetteva di avere un impatto potenzialmente immediato alle problematiche cliniche.
Da bioingegnere nutrivo l’interesse e il desiderio di occuparmi di problemi neurologici; la neuroingegneria traslazionale aveva a che fare con un passo seguente, ovvero con il suo impatto clinico importante.»
La paraplegia: definizione della patologia
Quali sono le funzioni del midollo osseo e quali le cause della paraplegia?
«Le cause della paraplegia sono sostanzialmente legate alla lesione del midollo spinale.
Il midollo spinale è una grossa “autostrada” che connette il cervello ai muscoli e che ci permette di dare attuazione per esempio ai comandi motori. Una lesione del midollo spinale, specialmente se completa, quindi un'interruzione totale, rende impossibile il collegamento. La persona in qualche maniera pensa il movimento, ma non lo può più ottenere.»
Cure disponibili ad oggi per la paraplegia: farmacologiche/neurostimolazione
Quali sono le cure ad oggi della paraplegia?
«Purtroppo ad oggi non abbiamo particolari cure, è possibile utilizzare delle ortesi passive, degli strumenti più o meno tradizionali per aiutare una persona, ma in caso di una lesione importante e in caso di una lesione completa purtroppo non ci sono soluzioni.»
Il neurostimolatore midollare: l’idea alla base della ricerca
La vostra ricerca ha portato alla creazione di un neurostimolatore midollare che agisce stimolando i muscoli e riducendo la contrazione involontaria di questi ultimi. Da dove è nata l’idea e quali sono stati i primi passi della ricerca?
«L'idea della stimolazione spinale in realtà è un'idea che nasce da molto lontano, dal fatto che noi sappiamo che stimolando il midollo elettricamente, e lo sappiamo da 150 anni, si riesca ad attivare i muscoli in maniera specifica.
Questo teoricamente permette alla persona di riottenere un movimento funzionale, ovviamente con dei limiti importanti dovuti al fatto che noi non abbiamo una capacità di controllo così selettiva del midollo spinale come in condizioni naturali, però il midollo spinale ha il grande vantaggio di poter essere attivato elettricamente per generare una serie di azioni muscolari specifiche, soprattutto relativamente a sinergie muscolari (l’attivazione di tanti muscoli) però di molti muscoli.»
Quindi, per esempio, l’azione del camminare può essere ottenuta nuovamente in maniera significativamente efficace.
Qual è l’ordine di spesa per l’acquisto del neurostimolatore da parte della persona in cura? Sarà alla portata di tutti?
«Lo stimolatore in realtà non costa tanto, l'idea, specialmente se usiamo uno stimolatore commerciale, è di un ordine di spesa che si aggira intorno ai 30/40 mila euro.
L'aspetto più delicato è la parte del lavoro che richiede lo strumento, ovvero un team di neurochirurghi, neuroriabilitatori e neuroingegneri che insieme aiutano la persona a utilizzare in maniera efficace questo dispositivo.
Ovviamente non è per tutti purtroppo, poiché ad esempio spesso gli elettrostimolatori non possono essere impiantati per motivi legati ad altre patologie o all’età avanzata del paziente.
Purtroppo questa per ora è una tecnologia più per paesi ricchi, ma potenzialmente può diventare davvero (non dico per tutti, per i motivi che ho appena spiegato) per molti.»
Sperimentazione della ricerca
Su quante persone ad oggi è stato sperimentato il dispositivo? Con quali risultati?
«Ad oggi, insieme al collega Pietro Mortini, neurochirurgo co-direttore con me del laboratorio congiunto San Raffaele-Sant'Anna che abbiamo creato insieme, abbiamo impiantato l’elettrostimolatore in otto pazienti, con tipologie diverse di situazioni cliniche.
Ce ne sono più o meno, nel mondo, impiantati dieri un'altra quindicina/ventina e in generale, per noi in particolare ma non solo per noi, i risultati sono molto buoni.»
Un occhio al futuro
Possiamo dire di aver trovato una cura alla paraplegia? Quali sono i prossimi passi?
«Il prossimo passo è riuscire a trattare una gamma sempre più varia di pazienti attraverso l’impianto di elettrostimolatori: sia pazienti con lesioni traumatiche da incidenti, sia pazienti con lesioni del midollo spinale a livello toracico (quindi strettamente per problemi di paraplegia e difficoltà a camminare), sia ancora pazienti con lesioni più alte, a livello del collo, che purtroppo generano tetraplegia (ossia mancanza di movimento di tutti e quattro gli arti).
Ad oggi non restituiamo il completo controllo del movimento ed è questo il prossimo risultato che vorremmo ottenere, ossia arrivare ad utilizzare questa tecnologia sempre di più affinandola ad un livello tale da renderla ancor più efficace e naturale e allo stesso tempo aiutare sempre più persone a poterlo fare.»