Ripristinare il senso del tatto non è più solo una curiosità di laboratorio. Sta diventando una realtà per le persone che vivono con lesioni del midollo spinale e finalmente arrivano i dati a lungo termine.
I ricercatori dell’Università di Pittsburgh e dell’Università di Chicago hanno pubblicato la più lunga indagine finora condotta su come il cervello umano gestisce la stimolazione elettrica per il ripristino sensoriale. I risultati sono robusti. Dimostrano che la microstimolazione intracorticale può fornire in modo sicuro segnali tattili artificiali per anni, non solo giorni o settimane.
Questo non è solo rumore accademico. Questa è la prova che questi sistemi possono uscire dai laboratori ed entrare nelle case delle persone.
I dati dietro il polso
Lo studio, pubblicato su Science Translational Medicine, ha seguito cinque volontari con lesioni del midollo spinale. Questi individui avevano impianti di interfaccia cervello-computer (BCI). Alcuni di questi dispositivi erano nei loro cervelli da anni.
Il tempo totale combinato? 27 anni.
Durante tale periodo, i sistemi hanno erogato circa 168 milioni di impulsi elettrici. Centosessantotto milioni. E tuttavia? Non si sono verificati eventi avversi gravi.
“Affinché le interfacce cervello-computer abbiano un impatto reale, devono continuare a funzionare in sicurezza per anni. Ciò dimostra che la microstimolazione può fare esattamente questo.” – Robert Gaunt
Robert Gaunt, autore senior e professore associato presso i Rehab Neural Engineering Labs di Pitt, lo dice chiaramente. Il campo deve andare oltre gli esperimenti a breve termine. Questa ricerca pianta un segnale di utilità clinica. Ciò dimostra che la tecnologia è sufficientemente stabile per il mondo reale.
Come funziona il tocco artificiale
Per capire perché questo è importante, devi capire come ci sentiamo di solito. Facciamo affidamento sul tatto per giudicare la pressione. Struttura. Forza di presa. Senza di essa, usare una mano robotica è un gioco visivo. Devi fissare le tue dita per sapere se stai schiacciando un uovo o tenendo in mano un bicchiere. È estenuante.
Le BCI funzionano in due direzioni. Leggono l’attività neurale per controllare i dispositivi. Ma possono anche inviare segnali nel cervello.
In questi esperimenti, minuscoli impulsi elettrici colpiscono la corteccia somatosensoriale. Questa è la regione del cervello che elabora le sensazioni del corpo. Stimolando quest’area, i ricercatori possono indurre il cervello a sentire il tatto. È un feedback. E il feedback è ciò che rende una neuroprotesi effettivamente utile.
La collaborazione tra Pitt e l’Università di Chicago affronta questo problema da oltre un decennio. Hanno iniziato a impiantare elettrodi nella corteccia motoria nel 2012 per il controllo del braccio. Entro il 2015? Stavano aggiungendo la stimolazione sensoriale. Chicago ha impiantato al suo primo partecipante elettrodi sia motori che sensoriali nel 2020.
Questo nuovo studio ha affrontato le domande a cui gli studi a breve termine non possono rispondere:
La stimolazione ripetuta causa danni nel tempo?
Le sensazioni artificiali si spostano verso le parti del corpo sbagliate?
*Le sensazioni si indeboliscono o cambiano qualità?
I risultati sono stati stabili
La risposta a tutte quelle domande era essenzialmente no.
Gli impulsi diretti all’area cerebrale della mano producevano costantemente sensazioni nella mano. Anche dopo anni, le sensazioni non si sono spostate in regioni non correlate. La precisione ha retto.
E gli effetti persistenti? Quando la stimolazione si interrompe, la sensazione permane?
Raramente lo fa. Sensazioni persistenti si sono verificate solo circa una volta ogni 23.000 prove di stimolazione. Per il contesto, è incredibilmente raro. La maggior parte dei segnali svanisce entro 10 secondi dall’arresto dell’impulso. Non c’era dolore. Non sono necessari interventi medici. Il sistema era silenzioso, prevedibile e sicuro.
Il problema: gli elettrodi non durano per sempre
Se è tutto perfetto, perché fermarsi?
La limitazione principale non è la sicurezza. È hardware.
Le prestazioni degli elettrodi sono diminuite nel tempo. In media, il 64% degli elettrodi è rimasto funzionale tra i partecipanti. Sembra ok finché non guardi più da vicino. In un soggetto, il 60% era ancora in vita dopo 10 anni. Ma il tasso di declino è accelerato più avanti nello studio.
Quindi il cervello tollera il segnale. Il corpo sta bene. L’elettrodo si stanca.
Questo è il prossimo ostacolo ingegneristico. Charles Greenspon, autore principale e assistente professore presso l’Università di Chicago, osserva che questa stabilità consente all’industria di iniziare a costruire soluzioni da portare a casa. La scienza funziona. L’hardware deve solo tenere il passo.
Oltre il tatto
Non si tratta solo di sentire la punta delle dita.
Strategie di microstimolazione simili sono in fase di studio per la vista e l’udito. Se le stesse regioni del cervello possono essere prese di mira in modo sicuro per il tatto, probabilmente lo potranno essere anche per la vista e l’udito. La strategia di base promette di ripristinare molteplici sensi perduti.
La tecnologia non è magica. È ingegneria. E dopo 168 milioni di impulsi, ora sappiamo che è sicuro.
Gli elettrodi potrebbero degradarsi. La scienza rimane solida. Stiamo passando dal “possiamo farlo?” a “come facciamo a farlo durare?”
