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Collega la Spina

Inviare, tramite un dispositivo esterno, stimoli elettrici al midollo spinale che a causa di una lesione ha dimenticato come si cammina. Questa è una delle più promettenti strategie di ricerca per riattivare la locomozione e restituire la deambulazione a molti di coloro che hanno subito una lesione spinale.

Giuliano Taccola, genovese, classe 1973, ricercatore della Sissa che coordina l’attività del laboratorio Spinal di Udine con il sostegno della Fondazione Vertical, ha appena pubblicato importanti risultati sulla rivista Journal of Neurophisiology, a due anni dall’inizio dell’attività sperimentale nel nuovo laboratorio. Ha messo a punto una nuova strategia per inviare stimoli elettrici ai circuiti spinali e riattivare i neuroni responsabili della locomozione.

Durante gli esperimenti in laboratorio, Taccola è intervenuto su alcuni parametri degli stimoli elettrici per esplorare le condizioni che riescono a determinare una miglior attivazione dei neuroni del CPG preposti alla generazione di attività motorie ritmiche, come la locomozione. Il nuovo protocollo di stimolazione si è mostrato più efficace di quelli tradizionali utilizzati oggi in clinica e riabilitazione: è riuscito a evocare infatti un maggior numero di cicli locomotori. Il vantaggio di questo protocollo deriva dall’intrinseca variabilità di cui sono dotate le onde di stimolazione utilizzate dal ricercatore. La registrazione ottenuta dal campionamento dell'attività locomotoria possiede infatti una sua intrinseca variabilità di scarica, definita rumore. Motivo per cui, molto probabilmente, uno stimolo variabile riesce a dialogare meglio con i neuroni del circuito spinale, risultando più efficace nell’attivazione del programma locomotorio.

La locomozione è determinata da un programma locomotorio che corrisponde all'attività automatica di una rete di neuroni contenuti nel midollo toraco-lombare: il CPG. Esiste quindi un network spinale che può essere attivato e modulato dai centri sopraspinali. Sono loro per esempio ad attivare volontariamente la locomozione, la volontà di cambiare velocità o di fermarsi. Al CPG spinale arrivano però anche informazioni dalla periferia del corpo (come per esempio sulla posizione degli arti inferiori) e queste sono utilizzate per aggiustare in maniera involontaria il movimento e adattarlo a cambiamenti ambientali, come le condizioni del terreno. In molte lesioni spinali, in seguito al trauma il CPG lombare rimane però scollegato dai centri sopraspinali e quindi non può più essere attivato volontariamente. Sembrerebbe comunque che in questi casi il midollo spinale, se opportunamente stimolato, può generare la locomozione in maniera automatica e indipendente dal controllo del cervello. L’impulso cerebrale potrebbe essere sostituito da un trigger esterno, come un elettrostimolatore.

Esistono già protocolli di stimolazione, come quello per esempio utilizzato e illustrato sulla rivista Lancet dal team dell’Università di Louisville, UCLA e il California Institute of Technology con il giocatore di baseball Rob Summers, paralizzato dal torace in giù in seguito a una lesione alla colonna vertebrale. Si tratta di treni di impulsi elettrici tutti uguali. Invece nel protocollo di stimolazione messo a punto nel laboratorio Spinal, ogni impulso è diverso dal precedente e dal successivo, così come ogni passo è diverso dall’altro in termini biomeccanici e per ogni passo sono probabilmente attivati neuroni diversi dello stesso circuito spinale.

Questo lavoro potrebbe avere ricadute applicative importanti. Confermati anche in vivo i risultati di questo studio, la nuova strategia di stimolazione potrebbe essere facilmente importata negli attuali dispositivi elettromedicali (come quelli utilizzati dal team dell’Università di Louisville, UCLA e il California Institute of Technology) migliorandone da subito la performance.

Il traguardo si sta avvicinando, ma non sappiamo ancora quando potremo aver vinto questa grande sfida, nel frattempo è stato avviato questo percorso di ricerca ad altissimo livello. Diventa un nostro sostenitore e coinvolgi anche un tuo amico a donare.