I neuroingegneri hanno aperto la scatola nera della rTMS

Il numero di studi che indagano l'uso della stimolazione magnetica transcranica ripetitiva (rTMS) come potenziale terapia nei disturbi psichiatrici, specialmente in caso di gravi disturbi depressivi, è immenso e in continua crescita. L'entusiasmo, seppur contenuto, è giustificato: il trattamento della depressione, che è correntemente la condizione medica più disabilitante negli Stati Uniti, rimane confinata a soluzioni farmacologiche e, se queste non funzionano, alla terapia elettroconvulsivante (ECT).

L'ECT, che è un metodo efficace ma molto estremo, richiede ancora l'anestesia totale e può portare a gravi effetti collaterali: può indurre a uno stato confusionario, alla perdita di memoria e a una serie di sintomi fisici che includono spasmi muscolari, nausea e vomito. Ad ogni modo, non è un intervento casuale. La cura attraverso rTMS è qualcosa che sta a metà dei due estremi, una cura che va oltre i medicinali e che non richiede che venga trasmessa al cervello un sacco di elettricità.

La rTMS è molto studiata, ma la ricerca è quasi tutta concentrata sui risultati terapeutici piuttosto che sui meccanismi con cui il metodo agisce. È una sorta di cura “a scatola nera”: sappiamo cosa ci viene messo dentro (campi magnetici) e cosa ne viene fuori (risultati positivi sui pazienti), ma sappiamo poco di ciò che succede durante il processo. Il motivo è semplice: l'applicazione di questi campi magnetici su vaste aree del cervello effettivamente nasconde qualsiasi effetto che ci sia a livello individuale nei neuroni; vediamo invece una polarizzazione di massa generale sulle regioni cerebrali. È questo che rende lo studio pubblicato su Nature Neuroscience, elaborato da un team della Duke University, così interessante: per la prima volta i ricercatori sono riusciti ad arrivare alla soluzione necessaria per vedere gli effetti della rTMS sui singoli neuroni, aprendo la via a nuovi metodi rTMS che potrebbero incrementare e perfezionare gli effetti della terapia.

Ma prima vediamo un po' in cosa consiste la rTMS. Mentre l'ECT applica direttamente della corrente elettrica in generale sul cervello, la rTMS sfrutta i vantaggi di un'altra proprietà elettrica: la magnetizzazione. Si fa passare la corrente elettrica attraverso una bobina di fili e si genera così un campo magnetico. Se questa bobina viene messa a contatto con un cranio umano, quel campo magnetico penetrerà per circa 5 centimetri dentro al cervello, provocando delle piccole scosse di corrente in un'area piuttosto piccola, in modo che parti diverse del cervello possano essere stimolate senza la neuro-brutalità su larga scala dell'ECT: la rTMS può anche essere usata per stimolare le aree cerebrali responsabili dell'attività motoria, inducendo il paziente a muovere involontariamente il corpo o a percepire cose che non ci sono, come degli impulsi di luce. La teoria sostiene che se il campo magnetico viene introdotto in parti responsabili del controllo dell'umore incrementando il potenziale elettrico tra i neuroni in queste regioni, si sarà stimolato il cervello abbastanza da alleviare i sintomi di una grave depressione.

Se questo non suona completamente ottimistico per la rTMS, si possono trovare altrove molte reazioni entusiastiche. La verità è che il successo della terapia non è una questione risolta, nonostante l'approvazione della FDA, a fronte di una scoperta fatta dalla FDA stessa per cui “gli effetti clinici della rTMS sono forse marginali, incerti, dubbi, e forse una persona ragionevole potrebbe chiedersi se sia stato effettivamente un successo.” Tuttavia altri studi condotti dopo la decisione della FDA nel 2007, hanno scoperto alcuni effetti positivi, abbastanza da giustificarne l'uso clinico per i casi di grave depressione. La puntualizzazione è che, a questo punto il target di persone su cui gli effetti sono positivi sono pazienti più giovani e meno reattivi alla cura, idealmente quelli i cui disturbi non accompagnati da ansia o altri disordini psichiatrici. Questo è un gruppo di individui decisamente specifico.

Allo stesso tempo, nonostante i requisiti piuttosto severi richiesti affinché venga usata ogni giorno per alcune settimane, l'rTMS è una speranza per i pazienti che al momento non soddisfano alcun requisito, ed è anche la speranza di un trattamento simile all'ECT senza gli effetti collaterali dell'ECT. È un concetto che ha bisogno di essere raffinato.

Lo studio attuale consiste nell'identificare le correnti piccolissime che passano fra i neuroni e che sono nascoste dal flusso generale indotto dalla rTMS, che è migliaia di volte più grossa (per rendere l'idea, sarebbe come cercare un bicchiere d'acqua in un fiume). Sostanzialmente, un elettrodo viene messo in modo che l' impulso di un neurone possa essere misurato prima e dopo l'intervento della rTMS, per rilevare una corrente possibilmente (ma non definitivamente) differente da quella dell'effetto più ampio della TMS.

Più nello specifico, i ricercatori sono stati in grado di compiere questa differenziazione usando una coppia di tecniche aggiuntive. “Abbiamo usato un circuito innovativo per la registrazione, impiegando stadi seriali di pinze a diodi elettrici anti-paralleli per limitare la grandezza del voltaggio somministrato,”ci ha spiegato Warren Grill, autore principale dello studio, in una email. In altre parole, i segnali venivano fatti passare attraverso una serie di circuiti unici, ognuno dei quali filtrava un nuovo livello di voltaggio, finché il voltaggio desiderato era l'unico segnale rimasto. “Poi abbiamo usato una seconda piccola bobina vicino alla bobina della rTMS per misurare l'energia applicata e sottrarre questo segnale dal segnale precedentemente registrato, in modo da eliminarne il residuo.” E questa è la spiegazione più chiara.

Se questa osservazione viene provata (e verrà estesa dai primati ai soggetti umani), dovrebbe essere possibile vedere effetti fisiologici del prima e dopo la terapia con la massima risoluzione. In un comunicato stampa della Duke, Grill evidenzia come questa tecnologia sia già pronta per essere portata in altri laboratori, rendendo di fatto un intero filone della ricerca disponibile per tutti.

 “Gli studi effettuati sulla rTMS sono tutti empirici,” ha affermato Grill nel comunicato stampa. “Puoi vedere gli effetti e cambiare la bobina, la frequeza, la durata e molte altre variabili. Adesso possiamo iniziare a capire gli effetti fisiologici della rTMS e elaborare protocolli piuttosto che affidarci al metodo “trial and error”. Penso che il vero potenziale di questa ricerca derivi da questo.