Nuova ricerca sulla stimolazione elettrica epidurale nelle lesioni del midollo spinale

Recentemente sono stati pubblicati due articoli di ricerca sull'uso della stimolazione elettrica epidurale (SEE) per aiutare le persone paralizzate a recuperare la funzione motoria. Il primo studio è stato condotto dal Frazier Rehabilitation Institute e dal Kentucky Spinal Cord Injury Research Center presso l'Università di Louisville. Comprendeva quattro partecipanti che avevano lesioni motorie complete del midollo spinale, il che significa nessuna funzione motoria al di sotto del livello di lesione. Due dei partecipanti avevano perso tutta la sensibilità al di sotto del loro livello di lesione nel midollo spinale, che è classificato come AIS di grado A, e gli altri due partecipanti avevano mantenuto una funzione sensoriale parziale al di sotto del loro livello di lesione, che è classificato come AIS di grado B. Questo sistema di classificazione, l'American Spinal Injury Association Impairment Scale (AIS), viene utilizzato per descrivere e misurare la gravità e le caratteristiche di una lesione del midollo spinale. Il secondo studio è stato condotto dal Mayo Clinic Rehabilitation Medicine Research Center di Rochester, MN e ha incluso un partecipante che aveva una lesione motoria completa del midollo spinale e aveva perso tutte le funzioni motorie al di sotto del loro livello di lesione.

In entrambi gli studi, i partecipanti avevano ricevuto riabilitazione clinica dopo la lesione del midollo spinale e avevano da 2.5 a 3.3 anni dal momento in cui la lesione era stata subita. Tutti i partecipanti hanno ricevuto una formazione locomotoria all'inizio di ogni studio, che è durato da 8 a 22 settimane a seconda del partecipante. Ai partecipanti è stato quindi impiantato il sistema EES durante una procedura chirurgica in cui è stato impiantato un array di 16 elettrodi sul midollo spinale e uno stimolatore del midollo spinale è stato impiantato sull'addome. Dopo che i partecipanti hanno riposato per circa tre settimane, il sistema EES è stato testato per identificare i gruppi muscolari delle gambe utilizzando la registrazione elettromiografica (EMG).

Successivamente, i partecipanti a questi studi hanno ricevuto un allenamento locomotore con l'ausilio della stimolazione elettrica. I partecipanti si sono esercitati a salire su un tapis roulant, calpestare il terreno e stare in piedi sul terreno. I partecipanti hanno utilizzato un sistema di supporto del peso corporeo (BWS), l'assistenza del trainer e un deambulatore quando necessario. Si sono adattati a non utilizzare questi ausili se sono stati mostrati progressi nel corso della formazione.

Nello studio del Frazier Rehabilitation Institute e del Kentucky Spinal Cord Injury Research Center, i due partecipanti AIS di grado B sono stati in grado di camminare sul terreno mentre utilizzavano dispositivi di assistenza. I due partecipanti AIS di grado A sono stati in grado di raggiungere alcuni aspetti del camminare sul tapis roulant con il supporto del peso corporeo, ma non erano in grado di camminare sul terreno. Il partecipante allo studio del Centro di ricerca sulla medicina riabilitativa della Mayo Clinic è stato in grado di raggiungere il passo su un tapis roulant, stare in piedi in modo indipendente e scavalcare il terreno mentre utilizzava un deambulatore a ruote anteriori e l'assistenza occasionale dell'allenatore. Tutti e quattro i partecipanti sono stati in grado di eseguire queste funzioni motorie solo mentre il sistema EES era acceso e quando avevano intenzione di muoversi.

I risultati di questi studi suggeriscono che le funzioni motorie possono essere ripristinate in individui con lesioni del midollo spinale con l'uso della stimolazione elettrica. I ricercatori del Frazier Rehabilitation Institute e del Kentucky Spinal Cord Injury Research Center hanno notato che la differenza nei risultati tra i due partecipanti che erano in grado di camminare sul terreno e i due partecipanti che non erano in grado di camminare sul terreno potrebbe essere dovuta alla loro capacità sensoriale livello inferiore al loro infortunio o altri fattori. I ricercatori di entrambi gli studi raccomandano di condurre uno studio di follow-up con un numero maggiore di partecipanti.

La dott.ssa Cristina Sadowsky, direttrice clinica dell'International Center for Spinal Cord Injury (ICSCI) presso il Kennedy Krieger Institute, ha condiviso con noi come i risultati di questi studi potrebbero essere applicabili a quelli con malattie neuroimmuni rare.

"I casi clinici di stimolazione epidurale dimostrano che alcune connessioni cervello-midollo spinale sono dormienti dopo la lesione e possono essere attivate "innalzando il livello di eccitabilità" dei neuroni nel "centro dell'andatura" nella colonna lombare utilizzando lo stimolatore epidurale del midollo spinale. Lo stimolatore sembra funzionare meglio nelle persone con lesioni (sensoriali) incomplete, il che ha senso, poiché il numero di tratti che collegano il cervello alla colonna lombare è probabilmente superiore a quelli con lesioni motorie complete. La stimolazione non funziona in tutti.

Mentre la serie di casi riporta i risultati in individui con lesioni traumatiche del midollo spinale, i risultati della stimolazione epidurale potrebbero potenzialmente essere applicati alla paralisi correlata a condizioni non traumatiche, come la mielite trasversa (TM), il disturbo dello spettro della neuromielite ottica (NMOSD), encefalomielite (ADEM), ecc., purché la lesione risparmi i nervi che lasciano il midollo e irrorano i muscoli delle gambe. Un modo per determinarlo è informarsi sugli spasmi muscolari e sui riflessi: se sono presenti, è molto probabile che i nervi delle gambe siano intatti.

Quali sarebbero i prossimi passi per far avanzare questa significativa scoperta della ricerca?

1. Rendere l'andatura di qualcuno più efficiente dal punto di vista energetico, il che consentirebbe una deambulazione più fluida e più lunga. Lo faresti lavorando per un'andatura più "normale", inclusa la riduzione dell'assistenza da parte di altre persone per stabilizzare il bacino, ecc.
2. Capire i migliori candidati per la procedura; stabilire criteri che precluderebbero a una persona di ottenere lo stimolatore.
3. Semplifica il processo di individuazione dei migliori parametri dell'elettrodo che forniscono la risposta ottimale all'andatura rendendo questo processo breve, affidabile e intuitivo per il medico.
4. Ottenere lo stimolatore epidurale più piccolo, più sicuro, più affidabile e personalizzabile.

Ci sono anche alcune preoccupazioni:

1. L'impianto di uno stimolatore/oggetto estraneo porta alla possibilità di un fallimento tecnologico.
2. L'impianto potrebbe rendere impossibile eseguire uno studio di risonanza magnetica.
3. L'andatura assistita dallo stimolatore non è indipendente e certamente non normale/efficiente (ancora).
4. L'hype che crea fa pensare a tutti che possono camminare se viene impiantato uno stimolatore.
5. È ancora lontano dall'uso effettivo nell'assistenza clinica. Ci vuole molto tempo per programmare, la programmazione è molto personalizzata e richiede molte conoscenze. La dottoressa Susie Harkema e la dottoressa Reggie Edgerton, gli scienziati senior di ogni articolo, lavorano nel campo dell'allenamento della deambulazione da molti anni!

I casi clinici sono più rilevanti per il fatto che ora esiste un metodo per consentire di scoprire e utilizzare significative connessioni rimanenti cervello-midollo spinale, e sottolinea l'assoluta NECESSITÀ di sottoporsi a un'attività riabilitativa estesa, ben progettata e significativa basata interventi."

Angeli CA, Boakye M, Morton RA et al. Recupero della camminata fuori terra dopo una lesione cronica completa del midollo spinale. N Engl J Med. 2018;379(13):1244-1250.

Gill ML, Grahn PJ, Calvert JS et al. La neuromodulazione delle reti spinali lombosacrali consente un passo indipendente dopo una paraplegia completa. Nat Med. 2018 settembre 24.