A volte basta uno stimolo, elettrico

Talvolta uno stimolo elettrico nel cervello può ristabilire condizioni di normalità in un malato. È il caso della DBS (Deep Brain Stimulation), stimolazione applicata contro il morbo di Parkinson e non solo.

Il morbo di Parkinson è una malattia nervosa che colpisce indirettamente quella parte del cervello predisposta al controllo dei movimenti, generando disturbi spesso invalidanti, come tremore, lentezza nei movimenti, postura incerta. L’impatto della malattia è elevato: sono ostacolate attività essenziali (camminare, sedersi, rialzarsi); serve più concentrazione per compiti del tutto automatici, quali mangiare, vestirsi o scrivere; in una fase più avanzata, possono comparire difficoltà a stare in piedi. Il Parkinson colpisce in genere persone anziane, senza sostanziale differenza tra uomini e donne, o razze. L’età media in cui si manifestano i sintomi è tra 58 e 62 anni, sebbene i primi significativi segni compaiano già da 55 anni in poi. Rilevante è anche la percentuale di casi (circa il 10%) tra persone sotto i 40 anni. Secondo stime recenti, gli italiani affetti sono circa 150.000, cifra che fa del Parkinson la terza causa di disabilità tra le malattie neurologiche. Significativi sono poi i costi sociali della malattia, che è cronica e peggiora nel tempo: sono colpiti individui ancora produttivi, spesso costretti al ritiro dal mondo del lavoro, si richiede un prolungato impegno da parte di famiglie e istituzioni (17 anni in media) e si stima un costo per paziente di circa € 5.000/anno, di cui 39% per ospedalizzazione e 22% per farmaci (dati Assobiomedica, 2004). Non ci sono cure oggi, solo farmaci che ne rallentano la progressione dei sintomi ma che, nel tempo, possono causare anche fluttuazioni e movimenti involontari (discinesie).

Un ausilio contro il morbo di Parkinson è oggi la stimolazione elettrica profonda (dall’inglese “Deep Brain Stimulation”, DBS). Praticata in diverse neurochirurgie italiane, essa somministra impulsi elettrici ad alta frequenza (130-180 Hz) in opportuni siti del cervello attraverso elettrodi miniaturizzati e un pacemaker esterno. Usata nel trattamento di malattie come depressione ed epilessia, nel caso del Parkinson la DBS permette di ridurre l’uso dei farmaci (–60% entro 1 anno dall’inizio della stimolazione) e le discinesie, con un rapido aumento della qualità di vita (fino a +70% nella scala di valutazione Schwab & England).

Come e perché la DBS sia così efficace, tuttavia, non è del tutto chiaro, né le modalità attuali di taratura dello stimolo tengono conto delle specificità dei pazienti. Per questo motivo, la DBS oggi offre un’opportunità di ricerca medica e ingegneristica. Dà il pretesto e gli strumenti (elettrodi) per osservare da vicino come funziona il cervello malato, capirne il linguaggio, modularne l’attività elettrica e sviluppare sistemi che adattino lo stimolo al paziente.

Proprio agli ingegneri, la DBS pone una sfida affascinante: si possono sviluppare sistemi in grado di riconoscere da soli lo stato della malattia e aggiornare di conseguenza lo stimolo elettrico, interagendo col cervello malato? La nostra esperienza presso il laboratorio di controlli automatici (Grace) dell’Università del Sannio a Benevento, diretto dal Professor Luigi Glielmo, suggerisce di sì, sebbene tanti siano i problemi ancora da risolvere. Per esempio, si hanno misure dell’attività del cervello malato, ma non si sa ancora rappresentarle così semplicemente che un algoritmo possa prendere una decisione su come intervenire. La strada seguita al Grace coi colleghi Giovanni Fiengo e Gilda Pedoto e la collaborazione della Neurochirurgia dell’ospedale Rummo di Benevento (direttore: Dottor Giuseppe Catapano) integra i potenziali locali cerebrali con modelli matematici sintetici auto-aggiornanti. Da tali modelli si sviluppano poi strategie deterministiche e algoritmi per la taratura dello stimolo, coniugando efficacia del trattamento e bassi consumi energetici. In modo complementare, la recente esperienza alla John Hopkins University mira a decodificare il linguaggio del cervello malato e studiare gli effetti corticali della DBS, così da esplorare nuovi siti e modi di stimolazione. La ricerca in tal senso è solo all’inizio.