STIMOLAZIONE DEL NERVO OTTICO PER AIUTARE I NON VEDENTI





Gli scienziati stanno studiando nuovi modi per fornire segnali visivi ai non vedenti stimolando direttamente il nervo ottico. Il loro studio preliminare utilizza un nuovo tipo di elettrodo neurale e fornisce segnali distinti. 

Gli scienziati dell'EPFL in Svizzera e della Scuola Superiore Sant'Anna in Italia stanno sviluppando una tecnologia per non vedenti che aggira completamente il bulbo oculare e invia messaggi al cervello. Lo fanno stimolando il nervo ottico con un nuovo tipo di elettrodo intraneurale chiamato OpticSELINE. Testati con successo sui conigli, riportano i loro risultati in Ingegneria biomedica della natura .


"Riteniamo che la stimolazione intraneurale possa essere una soluzione preziosa per diversi dispositivi neuroprostetici per il ripristino delle funzioni sensoriali e motorie. I potenziali traslazionali di questo approccio sono davvero estremamente promettenti", spiega Silvestro Micera, presidente della Fondazione Bertarelli dell'EPFL in Neuroingegneria traslazionale e Professore di bioelettronica alla Scuola Superiore Sant'Anna, che continua a innovare le protesi manuali per gli amputati utilizzando elettrodi intraneurali.


La cecità colpisce circa 39 milioni di persone nel mondo. Molti fattori possono indurre la cecità, come genetica, distacco della retina, traumi, ictus nella corteccia visiva, glaucoma, cataratta, infiammazione o infezione. Una certa cecità è temporanea e può essere trattata dal punto di vista medico. Come aiuti qualcuno che è permanentemente cieco?


L'idea è di produrre fosfeni, la sensazione di vedere la luce sotto forma di motivi bianchi, senza vedere direttamente la luce. Gli impianti retinici, un dispositivo protesico per aiutare i non vedenti, soffrono di criteri di esclusione. Ad esempio, mezzo milione di persone in tutto il mondo sono cieche a causa della retinite pigmentosa, una malattia genetica, ma solo poche centinaia di pazienti possono beneficiare di impianti retinici per motivi clinici. Un impianto cerebrale che stimola direttamente la corteccia visiva è un'altra strategia seppur rischiosa. A priori, la nuova soluzione intraneurale riduce al minimo i criteri di esclusione poiché il nervo ottico e la via del cervello sono spesso intatti.


I precedenti tentativi di stimolare il nervo ottico negli anni '90 hanno fornito risultati inconcludenti. La sedia Medtronic dell'EPFL in neuroingegneria Diego Ghezzi spiega: "All'epoca utilizzavano elettrodi nervosi del polsino. Il problema è che questi elettrodi sono rigidi e si muovono, quindi la stimolazione elettrica delle fibre nervose diventa instabile. I pazienti hanno avuto difficoltà a interpretare la stimolazione, perché continuavano a vedere qualcosa di diverso. Inoltre, probabilmente avevano una selettività limitata perché reclutavano fibre superficiali ".


Gli elettrodi intraneurali possono effettivamente essere la risposta per fornire informazioni visive ricche ai soggetti. Sono anche stabili e hanno meno probabilità di muoversi una volta impiantati in un soggetto, secondo gli scienziati. Gli elettrodi del bracciale sono posizionati chirurgicamente attorno al nervo, mentre gli elettrodi intraneurali penetrano attraverso il nervo.


Insieme, Ghezzi, Micera e i loro team hanno progettato OpticSELINE, un array di elettrodi con 12 elettrodi. Per comprendere l'efficacia di questi elettrodi nella stimolazione delle varie fibre nervose all'interno del nervo ottico, gli scienziati hanno fornito corrente elettrica al nervo ottico tramite OpticSELINE e hanno misurato l'attività del cervello nella corteccia visiva. Hanno sviluppato un algoritmo elaborato per decodificare i segnali corticali. Hanno dimostrato che ogni elettrodo stimolante induce un modello specifico e unico di attivazione corticale, suggerendo che la stimolazione intraneurale del nervo ottico è selettiva e informativa.


Come studio preliminare, la percezione visiva dietro questi schemi corticali rimane sconosciuta. Ghezzi continua, "Per ora, sappiamo che la stimolazione intraneurale ha il potenziale per fornire modelli visivi informativi. Ci vorranno feedback dai pazienti nei futuri studi clinici al fine di perfezionare tali modelli. Da una prospettiva puramente tecnologica, potremmo fare clinico prove domani ".


Con l'attuale tecnologia degli elettrodi, un OpticSELINE umano potrebbe essere composto da un massimo di 48-60 elettrodi. Questo numero limitato di elettrodi non è sufficiente per ripristinare completamente la vista. Ma questi segnali visivi limitati potrebbero essere progettati per fornire un aiuto visivo alla vita quotidiana.

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