Cervello sperimentale

Jul 04, 2023

Commento Un articolo su Nature rivela come un impianto cerebrale e una protesi controllata dal computer hanno aiutato un uomo paraplegico nel suo recupero da un midollo spinale parzialmente reciso.

Circa due anni dopo l'inizio del progetto di ricerca, lo studio appena pubblicato descrive come alcune tecnologie sperimentali dell'Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) di Ginevra, in Svizzera, non solo sono riuscite a ricollegare elettronicamente il cervello del paziente con la parte inferiore della sua colonna vertebrale corda, permettendogli di stare in piedi, camminare e persino salire le scale, ma lo aiuta anche nella sua riabilitazione.

L'impianto dell'interfaccia cervello-colonna vertebrale (BSI) utilizzato in questo caso sembra aiutarlo a sviluppare nuove connessioni nervose. C'è voluto più di un anno di duro lavoro per arrivare fin qui, e ora è in grado di camminare per brevi distanze anche quando la protesi è spenta. E tutto questo più di dieci anni dopo aver subito un infortunio invalidante alla schiena.

Per protesi intendiamo uno zaino di dispositivi elettronici che riceve segnali dal cervello dell'uomo, la sua corteccia cerebrale, capisce il movimento che stava cercando di fare e quindi invia segnali ai suoi muscoli tramite generatori di impulsi attaccati alla parte bassa della schiena, per ottenere ciò. movimento. La protesi ripara efficacemente la rottura del suo midollo spinale, trasmettendo messaggi che altrimenti non sarebbero arrivati, permettendogli di muoversi di nuovo da solo.

La protesi include l'impianto nel suo cervello e i generatori di segnali.

Sebbene utilizzi alcune tecnologie già disponibili, questo non è un kit standard. L'intrepido paziente, l'olandese Gert-Jan Oskam, si offrì volontario per farsi ritagliare due fori di cinque centimetri (due pollici) dal suo cranio per posizionare un paio di impianti cerebrali permanenti da posizionare su regioni accoppiate della sua corteccia motoria. Misurazioni e studi accurati hanno mostrato ai ricercatori che queste erano le regioni che controllavano i muscoli dell'anca e delle gambe.

Gli impianti sono unità WIMAGINE, i cui inventori li chiamano ElettroCorticoGram. Questi si trovano sopra la dura madre – la membrana protettiva attorno al cervello – in modo che non siano effettivamente in contatto diretto con la materia grigia. Ciò significa che dovrebbero essere sicuri per l’impianto a lungo termine. E sarebbe meglio così, perché sono montati su placche di titanio spesse quanto l'osso del cranio.

Panoramica... La progettazione, la tecnologia e l'impianto del BSI, come dettagliato nello studio Nature. Credito: Lorach et al. clicca per ingrandire

Il tuo umile avvoltoio qui sulla scrivania del Reg FOSS il mese scorso è stato il fortunato destinatario di più di 30 nuovi impianti non cerebrali nel suo scheletro, in questo caso nell'avambraccio destro. Questi, come la maggior parte dei perni e delle placche per ossa rotte, sono realizzati in acciaio chirurgico, un materiale con una superficie molto liscia. Il titanio, come l'alluminio, ha uno strato superficiale poroso di metallo ossidato in modo che l'osso vi cresca. Gli impianti chirurgici in acciaio possono essere rimossi abbastanza facilmente se non sono più necessari, mentre quelli in titanio di solito sono lì per sempre.

Per trasmettere i segnali dalla corteccia cerebrale al di fuori del suo cranio, Oskam deve indossare un paio di trasmettitori-ricevitori sopra gli impianti. Questi sono montati su una fascia e assomigliano a un paio di cuffie che si trovano sopra la sua testa.

Ogni coppia contiene due antenne: una alimenta gli elettrodi induttivamente, tramite un segnale ad alta frequenza, e l'altra riceve i dati dagli elettrodi tramite UHF. Raccolgono gli impulsi nervosi dalla corteccia motoria e li inviano tramite un cavo a un laptop nel suo zaino, che interpreta i segnali, capisce quale parte del corpo sta cercando di muovere e genera impulsi nervosi simulati per comandare l'anca e le gambe. muscoli delle gambe.

Un altro impianto, derivato da un'unità di stimolazione cerebrale profonda Activa RC e da un elettrodo Specifica 5-6-5 situato all'interno della colonna vertebrale di Oskam vicino al midollo spinale, trasmette i segnali nervosi sintetici nella regione lombare del midollo spinale, dove il midollo spinale i nervi si diramano fino alle gambe. Da lì, i segnali dei nervi artificiali viaggiano lungo i suoi nervi spinali, nei muscoli precedentemente paralizzati, permettendogli di alzarsi, fare passi in avanti, muovere le caviglie per sollevare i piedi quanto necessario per eliminare le ostruzioni. Dopo molti allenamenti e riabilitazione, è in grado non solo di camminare su un terreno pianeggiante usando le stampelle, ma anche di salire le scale o una rampa.