Un nuovo dispositivo indossabile consente di diagnosticare disturbi motori nei neonati | Fondazione Santa Lucia

Un nuovo dispositivo indossabile consente di diagnosticare disturbi motori nei neonati

Una ricerca pubblicata su Science Advances dalla Fondazione Santa Lucia IRCCS, Imperial College di Londra, Ospedale Casilino di Roma e Università di Roma Tor Vergata ha introdotto il primo sistema non invasivo al mondo per correlare i movimenti dei neonati con l’attività dei neuroni motori del midollo spinale.

I bambini iniziano a scalciare già nel grembo materno e continuano per molti mesi dopo la nascita. Questi movimenti elementari coinvolgono principalmente i neuroni spinali, similmente ai riflessi protettivi negli adulti, come il riflesso per allontanare rapidamente un arto da uno stimolo doloroso. Sinora non si sapeva come i movimenti neonatali fossero generati a livello neuronale, perché non era possibile un'analisi dettagliata delle singole cellule nervose senza intervenire invasivamente nel midollo spinale.

Il dispositivo innovativo utilizzato per lo studio appena pubblicato consiste di una cavigliera dotata di 128 sensori a contatto con la pelle per misurare l’attività elettrica dei muscoli sottostanti. La cavigliera viene applicata alla gamba di neonati che si muovono liberamente. Il sistema decodifica i potenziali elettrici e ne ricostruisce con precisione la generazione a livello dei neuroni motori spinali. Utilizzando questo sistema, i ricercatori hanno scoperto che, a differenza dei movimenti veloci delle gambe negli adulti, i movimenti rapidi dei neonati sono generati dalla attivazione simultanea di neuroni spinali. Questa "sincronizzazione estrema" nei neonati aumenta la forza generata dai loro muscoli, dando una risposta al problema del perché i calci dei bambini possano essere relativamente forti e veloci nonostante che i loro muscoli siano ancora deboli e lenti.

I ricercatori affermano che questi risultati sono di fondamentale importanza per la nostra comprensione dello sviluppo dei circuiti neurali spinali nei bambini. Il metodo e i risultati aprono nuove prospettive per individuare molto precocemente, già dai primi giorni di vita, i segni di disturbi motori come la paralisi cerebrale infantile.

Francesco Lacquaniti, co-autore senior, professore di Fisiologia all'Università di Roma Tor Vergata e direttore del Laboratorio di Fisiologia Neuromotoria della Fondazione Santa Lucia IRCCS presso il quale è stata sviluppata la ricerca, ha affermato: “Il dispositivo di monitoraggio sviluppato per questa ricerca è un risultato tecnologico entusiasmante che potrebbe aiutarci a diagnosticare molto precocemente problemi motori in bambini già nei primi giorni dopo la nascita offrendo una finestra temporale più ampia per intervenire con la neuroriabilitazione.”

Questa scoperta è particolarmente importante alla luce dei successi della terapia intensiva neonatale che incrementa le possibilità di sopravvivenza dei neonati prematuri. I primi a poter essere monitorati con questo sistema possono essere proprio questi bambini che presentano un’incidenza maggiore di problemi legati allo sviluppo motorio.

Dario Farina, professore del Dipartimento di Bioingegneria dell'Imperial College di Londra, ha aggiunto: "Questa è una scoperta fondamentale di come si sviluppano i feti e i bambini. I risultati e la nuova tecnologia impiegata potrebbero aiutare a monitorare lo sviluppo nei bambini e individuare i segni di disturbi motori come la paralisi cerebrale nella fase iniziale".

 

Dettagli sulla ricerca:

La cavigliera si attacca alla parte inferiore della gamba e contiene un'interfaccia neuromuscolare che registra i segnali elettrici sulla pelle. Quindi decodifica questi segnali e le tempistiche ad essi associate per capire quali neuroni del midollo spinale si attivano e quanto velocemente.

La cavigliera è stata testata su quattro bambini sani (di età compresa tra 2 e 14 giorni) che calciavano liberamente e su dodici uomini adulti che eseguivano vari movimenti. I risultati hanno mostrato che nei bambini tutti i neuroni registrati si attivano contemporaneamente per generare un calcio, mentre negli individui adulti il livello di sincronizzazione è molto inferiore.

Il professor Farina ha dichiarato: “La generazione di movimenti rapidi è vitale per la sopravvivenza e la salute umana. I bambini possono già calciare molto velocemente pochi giorni dopo la nascita e ora sappiamo che lo fanno utilizzando tutti i nervi spinali allo stesso tempo ". Lo scalciare dei bambini serve per rinforzare i muscoli delle gambe, preparare il bambino a rotolare e imparare a camminare. La sorprendente forza del calcio del neonato potrebbe anche rappresentare una risposta ancestrale all’attacco di predatori. I ricercatori stanno ora esaminando il monitoraggio dei neuroni spinali nei bambini con disturbi motori come la paralisi cerebrale. I risultati dovranno fornire nuovi marcatori clinici per la diagnosi precoce di questi tipi di disturbi.

Riferimento scientifico: A. Del Vecchio, F. Sylos-Labini, V. Mondì, P. Paolillo, Y. Ivanenko, F. Lacquaniti, D. Farina, “Spinal motoneurons of the human newborn are highly synchronized during leg movements”. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.abc3916