L’Università di Dallas (Texas, USA) ha testato una tecnica innovativa nel campo della riabilitazione dei pazienti con lesione spinale, permettendo di ottenere risultati sorprendenti in 19 pazienti. Invece di stimolare il midollo spinale, questa tecnica combina la riabilitazione fisica e la stimolazione del nervo vago. I soggetti hanno infatti recuperato forza e funzionalità negli arti superiori, laddove avevano perso quasi completamente le capacità motorie.
Lesione spinale: la stimolazione elettrica come “gold standard”
Una frattura, anche incompleta, che danneggia il collegamento tra cervello e midollo spinale, segna profondamente la qualità della vita: nel momento in cui l’autostrada elettrica che collega il cervello al corpo viene lesa, le normali abilità motorie e somatosensoriali lasciano spazio a spasmi, debolezza, e problemi propriocettivi. La rigenerazione del tessuto nervoso, completa e controllata, rimane una sfida biomedica ancora irrisolta, mentre la riabilitazione motoria e muscolare porta a miglioramenti limitati e temporanei.
Tuttavia, ciò non ha frenato la comunità scientifica dal fare passi sostanziali nel progettare terapie che mirano a ridurre questi sintomi. In particolare, la stimolazione elettrica del tessuto spinale ha dimostrato la sua efficacia in casi di lesione spinale (SCI – i.e.,: spinal cord injury) completa e incompleta.
I meccanismi alla base del ripristino delle funzionalità nervose del midollo spinale – che avvengono per mezzo dell’elettrostimolazione – sono complessi e in alcune circostanze non del tutto compresi. L’idea di base è però quella di modulare o amplificare, per mezzo di un dispositivo elettronico, il segnale nervoso nei pressi del tessuto danneggiato, in modo da bypassare la lesione e creare un ponte. Si tratta quindi di “protesi elettrica” che riconnette il sistema nervoso centrale a quello periferico.
La stimolazione del nervo vago
Il nervo vago è un nervo cervicale che si dirama dal cervello e innerva tutta la porzione superiore del corpo (dal cuore ai polmoni, e dall’intestino al sistema parasimpatico). Esso corre dal tronco encefalico in modo adiacente alla colonna, attraversando e connettendo tutti i più importanti organi toracici (Figura 1).
Nonostante il nervo vago non trasporti segnali associati al movimento dei muscoli scheletrici, come camminare o sollevare pesi, esso è comunque coinvolto in funzioni motorie autonome e semi-volontarie.
Una soluzione innovativa
Il recupero dalle lesioni neurologiche gravi richiede una significativa ri-organizzazione dei circuiti neurali nel cervello. Negli ultimi decenni, la ricerca ha testato con successo la stimolazione elettrica del nervo vago (VNS, i.e.. vagus nerve stimulation) come tecnica riabilitazione dopo un danno neurologico, come l’ictus o la lesione spinale.
La stimolazione vagale, se somministrata con un timing preciso e coerente con la riabilitazione muscolare, può essere utilizzata per ristabilire i meccanismi di feedback correttivo e favorire la plasticità adattativa dopo un danno neurologico, come dimostrato in uno studio del 2018 coordinato da Robert Rekanner, Professore Ordinario di neuroscienze presso l’Università di Dallas, nel Texas.
Lo studio ha fornito una prima evidenza che la VNS, combinata alla riabilitazione motoria, porta a un recupero significativo dalle forme più comuni di SCI. In particolare, l’integrazione del percorso riabilitativo con la VNS ha favorito un recupero molto maggiore della funzionalità degli arti anteriori dei ratti rispetto alla sola riabilitazione.
Stimolazione del nervo vago a ciclo chiuso
Il gruppo di Rennaker ha quindi eseguito un ulteriore studio, pubblicato sulla rivista Nature, per testare se lo stesso meccanismo fosse replicabile sugli uomini a seguito di un danno neurologico.
Lo studio ha coinvolto 19 soggetti con lesione cervicale incompleta, ovvero una lesione per cui il trauma non ha causato una perdita totale della funzione muscolare degli arti. Analogamente a quanto fatto sui ratti, il focus della ricerca è studiare come rispondono i soggetti quando sottoposti a VNS contestualmente a una riabilitazione fisica mirata. Quanto osservato nei precedenti studi ha evidenziato che il sistema nervoso, quando sottoposto a VNS, crea delle connessioni sinaptiche basate sul timing delle azioni di stimolazione. Tali azioni rinforzano i circuiti motori non danneggiati e che quindi assistono ogni movimento. Nell’ambiente scientifico, questa tecnica è chiamata CLV (Closed-loop Vagus Nerve Stimulation, oppure Stimolazione del nervo vago a ciclo chiuso).
Per testare l’ipotesi che la VNS ha un effetto significativo sul controllo motorio, il gruppo dei pazienti ha ricevuto, in modo randomico:
- una stimolazione “attiva” vera e propria
- una stimolazione “placebo” (sham), che a livello sensoriale simula una stimolazione normale, ma che non ha effetto a livello terapeutico
La stimolazione è eseguita mediante un sistema così composto (Figura 2):
- un dispositivo impiantato, che ‘abbraccia’ il nervo vago a livello cervicale ed eccita il tessuto somministrando localmente la stimolazione
- un sistema esterno che controlla il dispositivo impiantato e fa partire l’impulso di corrente
La stimolazione del nervo vago a ciclo chiuso nel recupero di forza e funzionalità
I due gruppi di pazienti hanno riportato risultati significativamente diversi. Il gruppo che ha ricevuto la stimolazione vera e propria ha dimostrato miglioramenti drasticamente superiori a quelli del gruppo che ha ricevuto la stimolazione placebo (Figura 3).
I soggetti hanno infatti ricevuto un primo blocco di 18 stimolazioni (attive o placebo).
Dopodiché, tutti i partecipanti hanno ricevuto un secondo blocco di 18 stimolazioni attive, indipendentemente dalla stimolazione precedente. I partecipanti che hanno ricevuto 36 stimolazioni attive sono stati etichettati con “2 x CVL”.
Il successo della terapia è stato misurato mediante i seguenti parametri:
- Funzionalità: per valutare questo parametro sono stati condotti test clinici, come il test GRASSP e il Jebsen-Taylor, che valutano la capacità di usare le mani nella vita quotidiana.
- Forza: i partecipanti sono stati sottoposti ad esercizi di tenuta isometrica della posizione di presa della mano, nonché ad esercizi in cui gli è richiesto di girare una manopola: la forza di presa della mano è aumentata in media del 393%, la forza del polso del 152% (vedi: Video al fondo dell’articolo).
Inoltre, i partecipanti hanno recuperato abilità utili nella vita di tutti i giorni, come vestirsi o mangiare autonomamente.
I risultati hanno dimostrato come i diversi biomarkers legati alla capacità motoria, forza, velocità, e precisione migliorano drasticamente a fine terapia. Si tratta di dati positivi e significativi sia per i pazienti con lesione incompleta che completa, seppur meno evidenti per quest’ultima categoria.
Conclusioni e sviluppi futuri
Per la prima volta, questo studio esplora la stimolazione vagale per il recupero delle attività motorie in pazienti con lesione spinale. Il campione (n = 19) dello studio è ancora piccolo per generalizzare questi risultati, specialmente in pazienti con lesioni complete, per i quali la terapia ha un effetto più debole. Dal punto di vista neuro-scientifico, non sono stati raccolti dati diretti sull’attività o sulla plasticità neuronale. In ogni caso, i risultati ottenuti sono promettenti e consistenti con quelli dei soggetti colpiti da ictus, dove la stimolazione vagale è già approvata dalla FDA, e offrono un’alternativa ad altre tecniche come la stimolazione epidurale del tessuto spinale, dimostrando sia l’efficacia che la sicurezza dell’approccio.
Fonti e approfondimenti
- Nature Medicine – Moritz et al. Non-invasive spinal cord electrical stimulation for arm and hand function in chronic tetraplegia: a safety and efficacy trial, 2024
- Science Translational Medicine – Romeni et al., High-frequency epidural electrical stimulation reduces spasticity and facilitates walking recovery in patients with spinal cord injury, 2025
- The Great Nerve, Dr Kevin Tracey – The New Science of the Vagus Nerve and How to Harness Its Healing Reflexes
- eLifeSciences.org – Ganzer et al., Closed-loop neuromodulation restores network connectivity and motor control after spinal cord injury, 2018
- Nature.com – Kilgard et al., Closed-loop vagus nerve stimulation aids recovery from spinal cord injury, 2025
- Cover picture – The vagus nerve: a vital factor for gut health
- I codici usati per la raccolta dei dati sono disponibili su GitHub, mentre i dati grezzi possono essere consultati su Open Data Commons for Spinal Cord Injury
