“Questa è una bottiglia di pillole”, dice J. P. Errico, mostrandomi qualcosa che ovviamente non è una bottiglia di pillole.

Errico, che è cofondatore e CEO di ElectroCore Medical, è in possesso del GammaCore, uno stimolatore del nervo vago non invasivo. Se il lavoro di ElectroCore R&D regge, questo dispositivo sta per trasformare decenni di prove sull’importanza di un singolo nervo in un nuovo tipo di medicina: una terapia elettrica benigna come una nuotata mattutina e semplice come schioccare una pillola con il caffè.

Guarda un grafico di anatomia e l’importanza del nervo vago ti salta fuori. Vagus significa “vagare” in latino, e fedele al suo nome, il nervo si snoda intorno al torace e all’addome, collegando la maggior parte degli organi chiave—cuore e polmoni inclusi—al tronco cerebrale. È come una porta sul retro integrata nella fisiologia umana, che ti permette di hackerare i sistemi del corpo.

Stimolazione del nervo vago, o VNS, ha avuto il suo inizio nel 1990, quando Cyberonics, di Houston, ha sviluppato uno stimolatore impiantato per il trattamento di casi particolarmente difficili di epilessia. Quella domanda era solo l’inizio. I ricercatori hanno presto scoperto che la stimolazione aveva il potenziale per trattare una varietà di disturbi, tra cui condizioni neurologiche dolorose come emicrania e fibromialgia, problemi infiammatori come il morbo di Crohn e l’asma e disturbi psichiatrici come la depressione e il disturbo ossessivo – compulsivo.

Entusiasmo scientifico nonostante, la storia clinica di VNS è stata mista. Gli studi con pazienti affetti da depressione resistente al trattamento hanno prodotto buoni risultati, ma non abbastanza buoni da convincere i programmi assicurativi gestiti dal governo degli Stati Uniti a pagare per il suo utilizzo. Lo scorso agosto, uno stimolatore prodotto da Boston Scientific eseguito male in un importante studio con pazienti con insufficienza cardiaca. Cyberonics ei suoi concorrenti stanno ancora cercando di capire quali segnali sono i migliori da inviare lungo il nervo vago per attingere ai sistemi del cervello e correggere ciò che ci affligge.

I progressi sono stati terribilmente lenti. I trattamenti richiedono tipicamente l’impianto di un generatore di impulsi da tasca nel torace di un paziente, che è collegato a una coppia di elettrodi che circondano il nervo vago nel collo. Questi studi coinvolgono pazienti per i quali tutte le altre opzioni sono fallite o sono state escluse e che sono disposti a sottoporsi a un trattamento invasivo “di ultima istanza.”

Ma cosa succede se VNS potrebbe essere la prima cosa che il medico ha prescritto? E se, come promette ElectroCore, fosse davvero facile come prendere una pillola? Questo è ciò a cui mira la startup del New Jersey. ElectroCore ha sviluppato il primo stimolatore del nervo vago che non viene impiantato: è un dispositivo portatile che si preme semplicemente contro il collo. Se questo è tutto ciò che serve per hackerare il cervello e trattare alcune delle condizioni più preoccupanti in giro, la medicina potrebbe sembrare molto diversa tra un decennio.

L’idea che questo singolo nervo possa avere un effetto così profondo su così tanti organi e disturbi diversi potrebbe sembrare inverosimile. Per comprendere la logica di fondo di questo trattamento, considerare l’anatomia del nervo vago e dove si collega al cervello.

Il nervo termina nel tronco cerebrale in una struttura chiamata nucleo tractus solitarius. ” L’NTS è una giunzione nel cervello”, spiega Milton Morris, che fino a poco tempo fa era senior vice president di R & D presso Cyberonics. Da lì, i segnali del nervo vago viaggiano verso altre importanti strutture cerebrali con nomi latini sconcertanti, come il locus coeruleus e i nuclei del rafe dorsale. La maggior parte di queste strutture producono neuro trasmettitori—le cellule chimiche cerebrali usano per comunicare—che hanno un effetto inibitorio, diminuendo l’eccitabilità di un neurone.

Quella prospettiva anatomica chiarisce come VNS produce i suoi benefici terapeutici. Un attacco epilettico, ad esempio, è il risultato di onde di eccitazione che attraversano il cervello. La distribuzione degli ammortizzatori naturali del cervello dovrebbe—e apparentemente lo fa-causare l’estinzione di queste onde. Molti dei disturbi ora studiati dai ricercatori del nervo vago probabilmente comportano una simile sovraeccitazione o oversensitivity. ” L’epilessia potrebbe essere solo un’estremità di uno spettro”, dice Errico.

Alcune connessioni lungo questo spettro sono note da molto tempo: circa 2.400 anni fa, Ippocrate notò un’associazione tra epilessia e depressione, due disturbi ora trattati con VNS. I ricercatori si sono imbattuti in altri collegamenti più recentemente: Errico e gli scienziati della Columbia University hanno scoperto che gli asmatici che hanno trattato con successo con la stimolazione hanno riportato meno mal di testa.

ElectroCore ha trovato ulteriori suggerimenti sulle relazioni tra malattie approfondendo i reclami dei pazienti raccolti dal Servizio sanitario nazionale del Regno Unito. L’ordinamento dei dati ha aiutato l’azienda a identificare i suoi primi obiettivi clinici—emicranie e cefalee a grappolo—ma ha anche suggerito direzioni di ricerca future. I dati hanno mostrato che la cura per i pazienti con mal di testa è sorprendentemente costosa, in quanto consultano i medici fino a tre volte più spesso della media e assumono fino a quattro volte più farmaci. Ma tutta questa assistenza sanitaria extra non è necessariamente per affrontare il loro mal di testa; questi pazienti tendono ad avere altre condizioni croniche come la fibromialgia, l’ansia e l’asma che possono essere curabili attraverso VNS. I dati suggeriscono che queste condizioni possono avere una radice comune, almeno in alcuni pazienti.

Oggi questi problemi sono serviti da un mercato farmaceutico multimiliardario. Ma quei farmaci non sempre funzionano, e possono avere effetti collaterali preoccupanti. Quindi, invece di cercare di schiacciare questi parvenu elettronici, alcune grandi aziende farmaceutiche stanno entrando nel gioco.

Il gigante britannico della droga GlaxoSmithKline è stato il più pubblico con il suo supporto, persino coniando il termine “electroceuticals” per descrivere le terapie emergenti. ” Il nostro obiettivo, fondamentalmente, è quello di parlare il linguaggio elettrico dei nervi per ottenere un effetto terapeutico più elevato”, ha dichiarato Kristoffer Famm, responsabile della ricerca bioelettronica presso GSK, in una recente intervista. Nel 2013, GSK ha creato un braccio di capitale di rischio da 50 milioni di dollari, Action Potential Venture Capital, per finanziare le startup electroceutical. La prima scelta e ‘stata la societa’ di implantologia del nervo vago SetPoint Medical.

SetPoint è stato cofondato da Kevin Tracey, neurochirurgo e immunologo. Motivato dalla misteriosa morte di un paziente ustionato sotto la sua cura, Tracey ha continuato a dimostrare l’esistenza del “riflesso infiammatorio”—un percorso attraverso il quale il cervello può sedare l’infiammazione inviando segnali attraverso il nervo vago alla milza. SetPoint Medical è dedicato a manipolare quel riflesso per trattare l’artrite reumatoide e la malattia di Crohn, tra le altre afflizioni infiammatorie. Sebbene la sua terapia richieda uno stimolatore impiantato, il piccolo dispositivo si adatta interamente al collo del paziente, riducendo notevolmente l’entità dell’intervento chirurgico. L’azienda ha sempre mirato a rendere il dispositivo tanto come una terapia farmacologica come possibile, spiega SetPoint Chief Technical officer Mike Faltys. ” Non abbiamo ottenuto finanziamenti farmaceutici fino a poco tempo fa”, dice, ” ma abbiamo avuto l’idea farmaceutica fin dall’inizio.”

Pensa alle pillole per un momento: le prendi secondo un programma o in risposta a un sintomo. Sono portatili e il loro numero può essere limitato dalla prescrizione.

Il dispositivo ElectroCore condivide tutti questi attributi, afferma Errico. Un regime tipico è di due o tre dosi di 2 minuti due volte al giorno, ma se si sente un emicrania in arrivo, è possibile utilizzare lo stimolatore per testa fuori un attacco in piena regola. Il dispositivo di ElectroCore è più piccolo di un iPhone 6, quindi è facile da portare in giro. (Gli ingegneri della società hanno recentemente costruito uno stimolatore nel caso di uno smartphone Samsung solo per mostrare che potrebbe essere fatto.) E può essere programmato dal medico per fornire un determinato numero di dosi.

Realizzare il primo stimolatore nervoso non invasivo al mondo è stata una sfida ingegneristica. Considera il problema della segnalazione: il nervo vago è costituito da molte fibre nervose individuali di diversi tipi, alcuni segnali di trasmissione fino al cervello e alcuni segnali fino agli organi. Alcuni fanno cose utili come calmare l’eccitazione nel cervello o segnalare la milza per ridurre l’infiammazione, ma altri fanno cose che potrebbero essere pericolose come rallentare la frequenza cardiaca. Il segnale deve essere in grado di attivare le fibre “buone” lasciando invariate quelle “cattive”.

Aggiungendo alla difficoltà è che per raggiungere il nervo, lo stimolatore deve trasmettere il suo segnale attraverso diversi centimetri di carne senza causare contrazioni muscolari eccessive. Il segnale deve anche passare attraverso uno strato di pelle che è sia resistivo elettricamente e pieno zeppo di recettori del dolore.

I ricercatori di ElectroCore sapevano che dirigere il segnale attraverso le fibre buone invece di quelle cattive è solo una questione di colpire un punto debole della potenza del segnale. La loro vera innovazione stava inviando quel segnale in modo indolore attraverso la pelle, spiega il vice presidente della ricerca Bruce J. Simon. La chiave, dice, è capire che la pelle agisce il modo in cui un condensatore in un circuito di filtro fa: blocca la corrente continua e le basse frequenze, ma un segnale di frequenza abbastanza alta passerà attraverso di essa. Ma le risposte cerebrali a VNS dipendono dalla frequenza. Il codice di hacking cerebrale di ElectroCore ha bisogno di 25 impulsi di un millisecondo al secondo—ma questa bassa frequenza innescherebbe i recettori del dolore mentre passa attraverso la pelle. Quindi lo stimolatore forma ciascuno dei 25 impulsi da una raffica di 5.000 hertz. I segnali ad alta frequenza scivolano senza dolore oltre la pelle, perdendo solo circa la metà della loro forza lungo la strada. Le fibre nervose stesse fanno il resto del lavoro, modificando il segnale che le raggiunge in modo che rimanga solo il treno di 25 impulsi per propagarsi nel cervello.

Lo stimolatore portatile può produrre impulsi a una gamma di tensioni; poiché i colli e i nervi delle persone variano anatomicamente, la tensione è regolabile per ogni paziente, anche se rimane sempre al di sotto del livello che innescherebbe i nervi cattivi. I ricercatori di ElectroCore hanno scoperto che la tensione ottimale è circa uguale al livello che fa contrarre il labbro inferiore di una persona.

“Il mio numero è 28”, dice il chief Operating officer della società Frank Amato, mentre dimostra il dispositivo. Si ha la sensazione che tutti a ElectroCore conosce il suo numero. Ho provato pure, anche se sul mio braccio e con l’obiettivo di causare la mia mano a contrarsi. Il mio numero era 12.

ElectroCore non è il solo a cercare un modo non invasivo per accedere al nervo vago. Con sede in Germania Cerbomed ha sviluppato uno stimolatore che pende su una parte dell’orecchio dove un ramo minore del nervo vago si trova vicino alla pelle. I concorrenti sono scettici sul fatto che stimolare questo piccolo ramo causerà cambiamenti sufficienti nel cervello, ma Cerbomed cita studi che dimostrano che il suo stimolatore produce un modello di attivazione neurale simile a quello prodotto da forme più tipiche di VNS. La società sta ora conducendo uno studio clinico per il trattamento dell’epilessia e ha sperimentato trattamenti per l’emicrania, la schizofrenia e l’acufene.

Potresti pensare che lo stimolatore del nervo vago non invasivo di ElectroCore avrebbe preoccupato i produttori di sistemi più convenzionali. Per quelle aziende, è tutta una questione di conformità e controllo.

La conformità è la capacità o la volontà di un paziente di seguire una terapia. Come l’ex membro dello staff di Cyberonics Morris sottolinea, alcuni dei pazienti dell’azienda potrebbero essere troppo malati per utilizzare in modo affidabile un sistema auto-somministrato. Alcuni pazienti epilettici, ad esempio, possono sentire le loro convulsioni e attivare i loro impianti, ma altri non sperimentano tale prefigurazione. Gli stimolatori impiantati possono fornire automaticamente le loro terapie. Cosa c’è di più, si può richiedere mesi o anche un paio di anni per i pazienti epilettici per ottenere tutti i benefici della stimolazione del nervo vago, dice. “Se non sta ricevendo sollievo, un paziente potrebbe smettere prima che arrivi.”

Le aziende che producono stimolatori invasivi del nervo vago apprezzano anche la garanzia di poter controllare l’erogazione di un segnale sintonizzato con precisione al solo nervo vago. Cyberonics sta anche lavorando su una terapia di insufficienza cardiaca, in cui il medico con attenzione rampe il segnale elettrico per molte settimane. Morris pensa che questa progressione sarebbe troppo difficile da controllare senza un impianto.

La società con sede a Dallas MicroTransponder sta sviluppando un dispositivo impiantato per trattare l’acufene e l’ictus. Il chief Scientific officer dell’azienda, Navzer Engineer, afferma che gli stimolatori esterni non potevano corrispondere alla precisione dei tempi e all’integrità del segnale del suo sistema. “Sappiamo che funziona e conosciamo i parametri”, dice. “Non sono sicuro che conosceremmo questi parametri se usassimo un sistema non invasivo.”

Errico di ElectroCore riconosce che la conformità può essere un problema per alcuni pazienti, ma è convinto che il dispositivo della sua azienda abbia un controllo abbastanza preciso per trattare una vasta gamma di disturbi.

Forse il più grande vantaggio dell’approccio non invasivo è l’economia. Gli impianti devono operare all’interno del corpo per anni senza essere danneggiati o causare problemi stessi, e questo non è economico: il programma di assicurazione del governo degli Stati Uniti Medicaid paga circa $20,000 per il dispositivo Cyberonics epilessia e il suo impianto. A quel prezzo, non sorprende che gli impianti siano spesso l’ultima risorsa. Al contrario, il sistema non invasivo di ElectroCore costa l’equivalente di Europe 200 a Europe 400 in Europa, a seconda di quante dosi sono programmate nel dispositivo.

A quel prezzo, lo scienziato di stimolazione cerebrale della Medical University of South Carolina Mark S. George immagina uno scenario che sarebbe una vittoria sia per la tecnologia invasiva e non invasiva. Come ogni terapia, VNS non funziona per tutti. Anche nel suo uso più consolidato, l’epilessia, VNS aiuta solo circa il 40% di coloro che ottengono l’impianto. George suggerisce che i pazienti potrebbero iniziare con la stimolazione non invasiva, e se rispondono ad essa, potrebbero andare avanti con la procedura di impianto sapendo in anticipo che ne trarranno beneficio. Ciò ridurrebbe i costi complessivi, perché meno pazienti otterrebbero inutilmente impianti.

In ogni caso, ElectroCore ha ancora molto da dimostrare: Mentre il suo dispositivo ha soddisfatto gli standard normativi europei come trattamento per emicranie e altri mal di testa, l’approvazione del mercato statunitense richiede studi clinici più rigorosi, che sono ora in fase di revisione da parte della Food and Drug Administration. E gli scienziati dell’azienda stanno ancora studiando potenziali applicazioni in gastroenterologia, psichiatria e pneumologia.

Se gli studi clinici alla fine dimostrano il valore di questo sistema per altri disturbi cronici, il suo basso prezzo lo renderebbe competitivo con i trattamenti farmacologici standard. E a differenza dei trattamenti farmaceutici, lo stimolatore nervoso sembra non avere effetti collaterali importanti. Da qui il ronzio sugli elettroceutici. Chiunque possa mai soffrire di uno di quei disturbi o si preoccupa di qualcuno che lo fa—in altre parole, quasi tutti—potrebbe presto beneficiare di questa nuova era elettronica della medicina.

Questo articolo è originariamente apparso in stampa come “Segui il nervo errante.”