Il casco scende sulla testa del paziente come un elmetto da pilota, ma non protegge dai colpi. Al contrario, li infligge. Colpi microscopici, onde ultrasoniche da 555 kHz che attraversano il cranio senza lasciare traccia e raggiungono neuroni sepolti a centimetri di profondità. Il volontario sdraiato nella risonanza magnetica non sente nulla, ma i suoi gangli cerebrali stanno ricevendo istruzioni precise da 256 trasduttori. È la neuroterapia wireless, baby: il futuro della medicina che cura il cervello senza aprirlo.
Neuroterapia tradizionale, il dilemma che non ammetteva compromessi
La medicina delle neuroscienze si è trascinata per decenni un problema senza soluzione elegante. La stimolazione cerebrale profonda funziona contro Parkinson, depressione resistente e tremori essenziali, ma richiede chirurgia. Gli ultrasuoni transcranici esistevano già, ma rimanevano imprigionati nelle zone superficiali del cervello, incapaci di raggiungere i circuiti profondi dove nascono molti disturbi neurologici.
Il team britannico guidato da Bradley Treeby dell’University College London e Ioana Grigoras dell’Università di Oxford ha risolto questo dilemma con un approccio che sembra ovvio solo dopo averlo visto funzionare. Invece di uno o pochi trasduttori potenti, hanno costruito un casco con 256 elementi ultrasonici che lavorano in concerto. Un po’ come sostituire un martello con un’orchestra di piccoli scalpelli coordinati.
Il sistema di neuroterapia wireless raggiunge una precisione 1.000 volte superiore rispetto agli ultrasuoni convenzionali e 30 volte migliore dei precedenti dispositivi per la stimolazione cerebrale profonda. La frequenza operativa di 555 kHz permette di attraversare il tessuto cerebrale mantenendo la coerenza del fascio fino alle strutture target.
Come funziona l’orchestra di ultrasuoni
Il sistema descritto su Nature Communications funziona secondo il principio della cosiddetta “interferenza costruttiva” . Ogni elemento del casco emette un fascio ultrasonico relativamente debole, ma tutti convergono matematicamente nello stesso punto cerebrale. È come avere 256 torce che illuminano la stessa minuscola area: singolarmente sono poco potenti, insieme creano un fascio laser di precisione.
La maschera facciale in plastica morbida non è un dettaglio estetico. Serve a mantenere la testa perfettamente ferma durante il trattamento, perché anche pochi millimetri di movimento potrebbero spostare il target dalle strutture desiderate a quelle adiacenti. Nel cervello profondo non ci sono margini di errore. Brivido.
Durante i test, i ricercatori hanno puntato il sistema sul nucleo genicolato laterale (LGN), una piccola struttura del talamo coinvolta nell’elaborazione visiva. I partecipanti guardavano una scacchiera lampeggiante mentre gli ultrasuoni stimolavano i loro neuroni. Le risonanze magnetiche funzionali hanno mostrato un’impennata dell’attività nella corteccia visiva, confermando che il target era stato raggiunto con successo.
Quaranta minuti di effetto residuo
Il secondo esperimento ha rivelato un aspetto ancora più interessante. Dopo la stimolazione, l’attività della corteccia visiva è rimasta alterata per almeno 40 minuti. I volontari non hanno percepito consciamente alcun cambiamento nella loro visione, ma gli scanner cerebrali hanno rivelato modifiche neurali significative e persistenti nelle zone target.
Questo effetto duraturo è cruciale per le applicazioni cliniche future. Non serve una stimolazione continua, ma sessioni periodiche che potrebbero modulare i circuiti difettosi per ore o forse giorni. È neuroterapia programmabile: accendi il sistema, aggiusti i parametri neurali, spegni e lasci che il cervello mantenga la nuova configurazione.
Come spiega Eleanor Martin, prima autrice dello studio:
“Abbiamo progettato il sistema per essere compatibile con la risonanza magnetica simultanea, permettendoci di monitorare gli effetti della stimolazione in tempo reale. Questo apre possibilità entusiasmanti per la neuromodulazione a circuito chiuso e le terapie personalizzate.”
L’alternativa wireless al bisturi
La sonogenetica e la stimolazione ultrasonica non sono concetti nuovi, ma finora mancava la precisione necessaria per competere con gli impianti chirurgici. Questo nuovo casco per la neuroterapia cambia questa equazione. Può targetizzare aree circa 1.000 volte più piccole rispetto ai dispositivi ultrasonici convenzionali.
Per i pazienti con Parkinson, questo significherebbe evitare l’impianto di elettrodi nel cervello profondo. Niente trapanazione del cranio, niente rischi chirurgici, niente infezioni possibili. Solo un casco da indossare durante sessioni programmate di neuroterapia. Un po’ come andare dal parrucchiere, ma per aggiustare i circuiti neurali invece del taglio.
Riconoscendo il potenziale clinico, alcuni membri del team di ricerca hanno fondato NeuroHarmonics, una spinoff di UCL che sta sviluppando una versione portatile e indossabile del sistema. L’obiettivo è rendere accessibile la neuroterapia di precisione non invasiva sia per trattamenti clinici che per applicazioni terapeutiche più ampie.
Neuroterapia wireless, il paradosso della precisione invisibile
C’è qualcosa di affascinante nel fatto che la neuroterapia più precisa mai sviluppata sia anche quella più invisibile. Niente tagli, niente impianti, niente cicatrici. Il paziente si siede, indossa un casco, e le sue strutture cerebrali profonde vengono modulate con precisione nanometrica. È medicina che funziona attraverso l’assenza: assenza di invasività, di dolore, di rischi chirurgici.
Come nota Treeby:
“La capacità di modulare con precisione le strutture cerebrali profonde senza chirurgia rappresenta un cambio di paradigma nelle neuroscienze, offrendo un metodo sicuro, reversibile e ripetibile sia per comprendere il funzionamento del cervello che per sviluppare terapie mirate.”
Il dettaglio tecnico più impressionante? Il sistema può essere utilizzato simultaneamente con la risonanza magnetica funzionale, permettendo ai medici di vedere in tempo reale gli effetti della stimolazione e aggiustare i parametri durante il trattamento stesso.
Questo approccio potrebbe trasformare non solo il trattamento di disturbi neurologici e psichiatrici come il Parkinson, la depressione e i tremori essenziali, ma anche la ricerca fondamentale sul cervello. Per la prima volta, gli scienziati possono studiare relazioni causali in circuiti cerebrali profondi che prima erano accessibili solo attraverso la chirurgia.
Come dire: meglio un’orchestra di ultrasuoni oggi, che un bisturi domani.
