Keith Thomas, tetraplegico da 6 anni torna a muovere mani e braccia grazie a un “doppio bypass neurale”
Keith Thomas, un uomo newyorkese di 48 anni rimasto paralizzato dal collo in giù in seguito a un incidente in piscina, è tornato a muovere mani e braccia grazie a un innovativo impianto cerebrale. Il sistema, denominato “doppio bypass neurale”, gli è stato impianto nel 2023 in un intervento chirurgico durato 15 ore presso il North Shore University Hospital di Manhasset, Stati Uniti.
Da allora, dopo mesi di allenamento, ha iniziato a riacquistare mobilità, tornando a mangiare e bere da solo e ritrovando anche la sensazione del tatto. “Poter sentire la mano di mia sorella, accarezzare il mio cane e sentire il suo pelo: queste esperienze che l’infortunio mi aveva tolto mi sono state restituite” ha raccontato. “Ora posso anche grattarmi il viso e asciugarmi gli occhi da solo. La tecnologia mi ha restituito la capacità di rimanere in contatto con gli altri e il senso di me stesso”.
La lesione al midollo spinale dopo un tuffo in piscina
Keith aveva 42 anni quando, nel luglio del 2020, tuffandosi in piscina, riportò una lesione completa del midollo spinale a livello delle vertebre cervicali C4 e C5. Perse i sensi e, al suo risveglio, venne portato immediatamente in ospedale. Ricoverato per otto mesi, nel pieno della seconda ondata della pandemia di Covid-19, si sentiva intrappolato nel suo corpo e diceva di non sapere se sarebbe sopravvissuto, o se lo desiderasse davvero. Non essendo più in grado di badare a se stesso, dovette abbandonare il suo appartamento di Manhattan per trasferirsi a casa di sua sorella a Long Island.
Dopo essere stato dimesso, aveva iniziato la riabilitazione per imparare a convivere con le sue nuove limitazioni, senza aver però mai accettato pienamente quel processo. È stato in quel momento che il suo medico, il dottor Adam Stein, lo ha messo in contatto con i Feinstein Institutes for Medical Research nella speranza che il loro lavoro sulle tecnologie per il recupero del movimento potesse essergli d’aiuto.
Tredici mesi dopo l’incidente, Keith ha deciso di partecipare alla sperimentazione clinica triennale del doppio bypass neurale sviluppato dal professor Chad Bouton, professore presso l’Istituto di Medicina Bioelettronica dei Feinstein Institutes.
L’impianto del doppio bypass neurale
Prima dell’impianto, i medici e i ricercatori dei Feinstein Institutes hanno trascorso mesi a mappare il cervello di Keith, per individuare con precisione le aree responsabili movimento e l’area sensoriale. Con queste informazioni, i chirurghi hanno impiantato cinque microchip nel suo cervello, che consentono di registrare l’attività elettrica.
L’intervento chirurgico si è svolto l’8 marzo 2023 ed è stato diretto dal dottor Ashesh Mehta, direttore del Laboratorio di Mappatura del Cervello Umano della Northwell Health, e dal dottor Netanel Ben-Shalom, neurochirurgo presso il Northwell Lenox Hill Hospital.
Durante le fasi cruciali dell’operazione, Keith era sveglio e ha fornito ai chirurghi un feedback in tempo reale sulle sensazioni che provava nelle mani. “Grazie alle immagini delle risonanze e al fatto che Keith ci parlava, sapevamo esattamente dove posizionare gli impianti cerebrali” ha spiegato il dottor Mehta. “Abbiamo inserito due chip nell’area responsabile del movimento e altri tre nella parte del cervello responsabile del tatto e della sensibilità delle dita”.
Come funziona il doppio bypass neurale di Keith Thomas
Il doppio bypass neurale deve il suo nome ai due “rami” che lo compongono: il primo è il ramo che collega il cervello al corpo, mentre il secondo collega il cervello al midollo spinale.
Nel primo, i microchip impiantati nel cervello di Keith registrano l’intenzione di muovere la mano: un algoritmo di intelligenza artificiale interpreta questi segnali e li trasforma in comandi che stimolano i muscoli, mentre sensori applicati alle dita inviano al cervello informazioni sul tatto e sulla pressione, contribuendo a ripristinare la sensibilità.
Nel secondo bypass, gli stessi segnali cerebrali vengono inviati a elettrodi posizionati sul midollo spinale e sull’avambraccio, che attivano i muscoli e stimolano le vie nervose sotto la lesione, favorendo il recupero del movimento. In questo modo il paziente controlla il sistema direttamente con il pensiero, mentre il cervello torna anche a ricevere il feedback sensoriale della mano.
“Questa duplice strategia assistiva-terapeutica combina l’impianto di un sistema ibrido di interfaccia cervello-computer con cerotti di stimolazione indossabili non invasivi applicati sulla pelle per stimolare elettricamente il midollo spinale e i muscoli” spiega il professor Bouton. “Ciò ha permesso un recupero che è persistito per mesi dopo la fine della stimolazione, suggerendo un effettivo rimodellamento dei circuiti neurali danneggiati”.
Il recupero di mobilità e sensibilità di mani e braccia
A tre anni dall’intervento, quando Keith pensa di muovere la mano, l’intelligenza artificiale contribuisce a tradurre questi segnali neurali in precisi schemi di stimolazione elettrica inviati ai muscoli dell’avambraccio, permettendogli il movimento.
Contemporaneamente, alcuni sensori di forza integrati in una protesi personalizzata stampata in 3D misurano la pressione durante la prensione e attivano schemi di stimolazione elettrica nella corteccia sensoriale del cervello, creando la percezione del tatto in punti specifici della mano.
Grazie all’impianto, Keith ha ottenuto un aumento dell’86% della forza del braccio destro e del 62% del braccio sinistro, oltre ai miglioramenti nella sensibilità. “Un uomo che all’inizio dello studio non riusciva ad alzare le mani fino al viso ora è in grado di grattarsi il naso e pulirsi la bocca autonomamente” ha aggiunto il team dei Feinstein Institutes, che ha inoltre sviluppato una tecnica terapeutica chiamata “rispecchiamento corticale” che ha prodotto un ripristino continuo e duraturo della sensibilità tattile.
Dopo circa 25 settimane di rispecchiamento corticale mirato al polso destro, Keith ha recuperato la capacità di percepire il tatto in un’area che era rimasta completamente insensibile dall’infortunio. “Sorprendentemente, in un recente controllo di follow-up, abbiamo constatato che questi benefici erano ancora presenti dopo più di due anni dalla terapia. Questo è incredibilmente incoraggiante” ha evidenziato il professore Bouton, che è anche autore corrispondente dello studio che documenta la sperimentazione, pubblicato sulla rivista Nature Medicine.
La stessa Nature Medicine ha dedicato la sua nuova copertina ai risultati ottenuti dai Feinstein Institutes, che dimostrano come la tecnologia del doppio bypass neurale possa ripristinare la funzionalità e promuovere un recupero neurologico duraturo nei casi di lesione completa del midollo spinale.
