Il doppio bypass neurale restituisce movimento e sensazioni ad un uomo affetto da tetraplegia / Double neural bypass restores movement and sensations to man living with quadriplegia

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Il Dott. Ashesh Mehta impianta cinque minuscoli chip nel cervello di un uomo affetto da paralisi, componenti chiave della nuova tecnologia di "doppio bypass neurale" sviluppata presso i Feinstein Institutes for Medical Research del Northwell Health. Questa nuova tecnologia sta aiutando a ripristinare non solo il movimento, ma anche la sensibilità del braccio e della mano di una persona paralizzata / Dr. Ashesh Mehta implants five tiny computer chips into the brain of a man living with paralysis, key components of the novel ‘double neural bypass’ technology developed at Northwell Health’s Feinstein Institutes for Medical Research. This new technology is helping restore not only movement, but also sensation in the arm and hand of a paralysed person 

I ricercatori di bioelettronica hanno impiantato con successo dei microchip nel cervello di un uomo affetto da tetraplegia, ricollegando il suo cervello al corpo ed al midollo spinale grazie ad algoritmi di intelligenza artificiale sviluppati dal gruppo.

Si dice che questo primo doppio bypass neurale realizzato dal gruppo del  Feinstein Institutes for Medical Research del Northwell Health formi un ponte elettronico che consente il flusso di informazioni tra il corpo paralizzato ed il cervello dell'uomo, ripristinando così il movimento e le sensazioni nella sua mano.

Il gruppo di ricerca ha svelato i progressi dei partecipanti alla sperimentazione quattro mesi dopo un intervento chirurgico a cervello aperto di 15 ore, svoltosi il 9 marzo 2023 presso  il North Shore University Hospital  (NSUH) di Manhasset, New York.

"Questa è la prima volta che il cervello, il corpo ed il midollo spinale vengono collegati elettronicamente in un essere umano paralizzato per ripristinare movimenti e sensazioni duraturi", ha affermato Chad Bouton, professore presso l'  Istituto di Medicina Bioelettronica  presso i Feinstein Institutes, vicepresidente dell'ingegneria avanzata presso Northwell Health, sviluppatore della tecnologia e ricercatore principale della sperimentazione clinica. "Quando il partecipante allo studio pensa di muovere il braccio o la mano, 'sovraccarichiamo' il suo midollo spinale e stimoliamo il suo cervello ed i suoi muscoli per aiutarlo a ricostruire le connessioni, fornire un feedback sensoriale e promuovere il recupero.

Bouton ha continuato: "Questo tipo di terapia basata sul pensiero è una svolta. Il nostro obiettivo è utilizzare questa tecnologia un giorno per dare alle persone paralizzate la possibilità di vivere una vita più completa ed indipendente".

Paralizzato dal torace in giù a seguito di un incidente subacqueo nel 2020, Keith Thomas, 45 anni, di Massapequa, New York, è la prima persona ad utilizzare questa tecnologia.

Prima dell'intervento, i ricercatori ed i medici del Feinstein Institute hanno trascorso mesi a mappare il cervello di Thomas utilizzando risonanze magnetiche funzionali per determinare le aree responsabili del movimento del braccio e della sensazione tattile della mano.

Thomas era cosciente durante alcune parti della procedura ed era in grado di fornire ai chirurghi un feedback in tempo reale; mentre sondavano parti della superficie del suo cervello, Thomas raccontava loro quali sensazioni provava nelle mani.

"Poiché avevamo le immagini di Keith e lui ci parlava durante alcune fasi dell'intervento, sapevamo esattamente dove posizionare gli impianti cerebrali", ha affermato Ashesh Mehta, MD, PhD, professore presso l'Institute of Bioelectronic Medicine del Feinstein Institute, direttore del Northwell's Laboratory for Human Brain Mapping e chirurgo che ha eseguito l'impianto cerebrale. "Abbiamo inserito due chip nell'area responsabile del movimento e altri tre nella parte del cervello responsabile del tatto e della sensibilità nelle dita".

In laboratorio, con due porte che sporgevano dalla sua testa, Thomas è stato poi collegato ad un computer che utilizza l'intelligenza artificiale per leggere, interpretare e tradurre i suoi pensieri in azioni, una tecnica nota come terapia guidata dal pensiero e fondamento dell'approccio del doppio bypass neurale.

Il bypass inizia con le intenzioni di Thomas (ad esempio, pensare di stringersi la mano), che inviano segnali elettrici dal suo impianto cerebrale ad un computer. Il computer invia quindi segnali a cerotti elettrodici posizionati sulla colonna vertebrale e sui muscoli della mano, situati nell'avambraccio, per stimolare e promuovere la funzionalità ed il recupero.

I sensori sulla punta delle dita e sul palmo inviano informazioni tattili e pressorie all'area sensoriale del cervello per ripristinare la sensibilità. Questo ponte elettronico a due bracci costituisce il nuovo doppio bypass neurale.

Nel laboratorio, Thomas può muovere le braccia a piacimento e sentire il tocco della sorella che gli tiene la mano: è la prima volta che prova qualcosa nei tre anni trascorsi dall'incidente.

I ricercatori hanno affermato che Thomas sta iniziando a vedere una certa ripresa naturale dalle sue ferite grazie a questo nuovo approccio, che potrebbe invertire parte del danno per sempre, aggiungendo che la forza del braccio è più che raddoppiata da quando si è iscritto allo studio e sta iniziando a provare nuove sensazioni nell'avambraccio e nel polso, anche quando il sistema è spento.

La speranza del gruppo è che il cervello, il corpo ed il midollo spinale imparino di nuovo a comunicare e che, grazie al doppio bypass neurale, si creino nuovi percorsi nel sito della lesione.

ENGLISH

Bioelectronic researchers have successfully implanted microchips into the brain of a man living with quadriplegia, re-linking his brain to his body and spinal cord with AI algorithms developed by the team.

This first of-a-kind double neural bypass by the team at Northwell Health’s Feinstein Institutes for Medical Research is said to form an electronic bridge that allows information to flow between the man’s paralysed body and brain to restore movement and sensations in his hand.

The research team unveiled the trial participant’s progress four months after a 15-hour open-brain surgery that took place on March 9, 2023 at North Shore University Hospital (NSUH) in Manhasset, New York.

“This is the first time the brain, body and spinal cord have been linked together electronically in a paralysed human to restore lasting movement and sensation,” said Chad Bouton, professor in the Institute of Bioelectronic Medicine at the Feinstein Institutes, vice president of advanced engineering at Northwell Health, developer of the technology and principal investigator of the clinical trial. “When the study participant thinks about moving his arm or hand, we ‘supercharge’ his spinal cord and stimulate his brain and muscles to help rebuild connections, provide sensory feedback, and promote recovery.

Bouton continued: “This type of thought-driven therapy is a game-changer. Our goal is to use this technology one day to give people living with paralysis the ability to live fuller, more independent lives.”

Paralysed from the chest down following a diving accident in 2020, Keith Thomas, 45, of Massapequa, NY, is the first person to use the technology.

Prior to the surgery, Feinstein Institutes’ researchers and clinicians spent months mapping Thomas’ brain using functional MRIs to determine the areas responsible for arm movement and for the sensation of touch in his hand.

Thomas was conscious during parts of the procedure and able to give surgeons real-time feedback; as they probed portions of the surface of his brain, Thomas told them what sensations he was feeling in his hands.

“Because we had Keith’s images, and he was talking to us during parts of his surgery, we knew exactly where to place the brain implants,” said Ashesh Mehta, MD, PhD, professor at the Feinstein Institutes’ Institute of Bioelectronic Medicine, director Northwell’s Laboratory for Human Brain Mapping and the surgeon who performed the brain implant. “We inserted two chips in the area responsible for movement and three more in the part of the brain responsible for touch and feeling in the fingers.”

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In the laboratory, with two ports protruding from his head, Thomas was then connected to a computer that uses AI to read, interpret and translate his thoughts into action, known as thought-driven therapy and the foundation of the double neural bypass approach.

The bypass starts with Thomas’ intentions (such as thinking about squeezing his hand), which sends electrical signals from his brain implant to a computer. The computer then sends signals to electrode patches placed over his spine and hand muscles located in his forearm to stimulate and promote function and recovery.

Sensors at his fingertips and palm send touch and pressure information back to the sensory area of his brain to restore sensation. This two-arm electronic bridge forms the novel double neural bypass.

In the lab, Thomas can move his arms at will and feel his sister's touch as she holds his hand, which is the first time he has felt anything in the three years since his accident.

The researchers said Thomas is starting to see some natural recovery from his injuries thanks to this new approach, which could reverse some of the damage for good, adding that arm strength has more than doubled since enrolling in the study and he is beginning to experience new sensations in his forearm and wrist, even when the system is turned off.

The team’s hope is that the brain, body and spinal cord will relearn how to communicate, and new pathways will be forged at the injury site thanks to the double neural bypass.

Da:

 https://www.theengineer.co.uk/content/news/double-neural-bypass-restores-movement-and-sensations-to-man-living-with-quadriplegia?utm_source=content_recommendation&utm_medium=blueconic