Un software sviluppato in Svizzera ha permesso a un paziente affetto da SLA, gravemente paralizzato, di comunicare con l’esterno e ha ottenuto la certificazione della Comunità Europea
Un paziente completamente paralizzato può comunicare grazie a un decoder cerebrale, un dispositivo impiantabile collegato a un software, che traduce i segnali del cervello in parole e frasi. Al Wyss Center di Ginevra, in Svizzera, i ricercatori hanno generato il software NeuroKey, che può essere integrato nelle interfacce cervello-computer che danno voce ai pazienti “locked-in”, ovvero affetti da paralisi completa. Lo scorso maggio, NeuroKey ha ottenuto il marchio CE, che garantisce la conformità del prodotto agli standard della Comunità Europea. Dopo un primo test su un paziente con sclerosi laterale amiotrofica (SLA), il riconoscimento europeo è il primo passo per la validazione clinica e per il setup di altre funzioni, come il recupero motorio dopo un ictus o una lesione spinale.
LE BCI PER I PAZIENTI LOCKED-IN
I pazienti affetti da sindrome locked-in sono intrappolati dentro il loro corpo. Sono coscienti e svegli, ma completamente paralizzati: pur essendo in grado di organizzare mentalmente un discorso, non possono aprire la bocca e muovere i muscoli coinvolti nel linguaggio. Le interfacce cervello-computer (BCI, dall’inglese brain computer interface) sono dei sistemi di comunicazione diretti tra il cervello e un dispositivo esterno di assistenza al movimento o alla comunicazione, che non dipendono da nervi e muscoli.
Le BCI funzionano grazie a dispositivi impiantabili nel cervello, composti da una o più serie di elettrodi che registrano l’attività cerebrale e la trasferiscono a un software di intelligenza artificiale per l’elaborazione di un output, che può essere il movimento di un arto meccanico o la selezione di lettere su uno schermo. Tra questi software vi è NeuroKey, realizzato da un team di neuroscienziati ed esperti di BCI del Wyss Center di Ginevra.
NEUROKEY E ABILITY
I punti di forza di NeuroKey, secondo i ricercatori, sono la sua flessibilità e semplicità di utilizzo e la capacità di processare grandi quantità di dati nella maniera più "personalizzabile" possibile. Il software può elaborare in tempo reale i segnali di un elevato numero di canali cerebrali (fino a 128), ad alte frequenze (30kHz). Ha una struttura modulare, a "blocchi": ogni blocco, o unità base, si chiama processore e può integrare i dati provenienti da fonti diverse in maniera indipendente. Una semplice interfaccia grafica consente all’operatore di selezionare e spostare i blocchi per comporre percorsi specifici e personalizzati.
Il software svizzero funziona in associazione con un dispositivo impiantabile nel cervello, che fornisce i dati di ingresso al software. Il Wyss Center sta, infatti, sviluppando ABILITY (Active Brain Implant Live Information Transfer sYstem), un dispositivo simile per dimensioni a un impianto cocleare, che viene impiantato sotto la cute e collegato a due array di microelettrodi (3.2 x 3.2 mm) posizionati sulla superficie della corteccia motoria. ABILITY è composto da materiali biocompatibili e può funzionare all’interno del corpo umano per anni. I primi studi clinici inizieranno nel 2022.
IL CASO DI STUDIO
I ricercatori hanno testato NeuroKey, in associazione con ABILITY, su un singolo paziente affetto da SLA, che ha partecipato volontariamente alla sperimentazione. La SLA è una malattia neurodegenerativa che colpisce i motoneuroni e, nel tempo, porta ad una paralisi totale. L'incidenza è di circa 1-3 casi ogni 100.000 abitanti all’anno e In Italia si stimano almeno 3.500 malati e 1.000 nuovi casi ogni anno. Per questa devastante patologia, ad oggi, non esiste una cura, nonostante i tanti filoni di ricerca in campo.
I trattamenti disponibili permettono di prolungare la vita del malato, ma non di guarire dalla malattia. Quando i pazienti non possono più parlare, ma hanno ancora qualche capacità di movimento residua, spesso usano dispositivi di comunicazione assistita come gli “eye tracker”, che rilevano il movimento dei bulbi oculari, o dispositivi che misurano la pressione dell'aria nel respiro inalato o espirato. Ma alcuni progrediscono fino a uno stato di blocco completo (sindrome locked-in), perdendo completamente la possibilità di comunicare.
“Quando è stato arruolato, il paziente aveva una forma di malattia a progressione particolarmente rapida e la perdita della capacità di comunicazione era imminente. Pur essendo ancora in grado di muovere gli occhi per comunicare, aveva espresso il desiderio di prendere parte a questo studio”, ha spiegato Jonas Zimmermann, neuroscienziato del Wyss Center. La capacità di comunicare, infatti, migliora la qualità di vita dei pazienti che possono richiedere cure migliori ed esprimere i loro bisogni e stati d’animo.
Il software sviluppato e testato è riuscito a decodificare i segnali cerebrali e ad azionare un comando vocale che richiede al paziente di selezionare le lettere su uno schermo per comporre parole e frasi o di rispondere sì/no a semplici domande.
LE PROSPETTIVE FUTURE
A fine maggio, NeuroKey ha ottenuto il marchio CE per i dispositivi medici di Classe I, che ne certifica la conformità alle disposizioni della Comunità Europea. Questa è per il momento l’unica applicazione della piattaforma NeuroKey marcata CE, ma le potenzialità del software per la clinica e la ricerca sono molte di più.
In futuro potrebbe essere usato anche per il recupero della mobilità di un arto dopo un ictus o una lesione al midollo spinale, per monitorare il flusso sanguigno e la temperatura corporea, o per controllare i dispositivi di assistenza domestica. NeuroKey, inoltre, possiede un’interfaccia semplice da utilizzare, non solo da parte di medici e scienziati, ma anche di familiari e caregiver. “Riteniamo che l'unione di dispositivi e dati con un software di facile utilizzo contribuirà all'adozione delle tecnologie BCI da parte di medici e pazienti”, commenta David Ibanez, uno degli scienziati del Wyss Center che ha collaborato allo sviluppo di NeuroKey. “Speriamo che grazie a NeuroKey l'uso domestico delle BCI diventerà presto una realtà”.
