Una nuova mano bionica con il senso del tatto

Innovazione

Una nuova mano bionica con il senso del tatto

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Dopo 10 anni di ricerche, gli scienziati sono riusciti a restituire ai pazienti amputati la cosiddetta “propriocezione”
di redazione

Loretana accarezza il proprio gatto e ne apprezza la morbidezza del pelo. Dennis, a occhi chiusi, riesce a distinguere una bottiglia di vetro da un gomitolo di cotone ricavando, grazie al tatto, informazioni sulla forma e sulla consistenza dei materiali. Quel che sorprende è che entrambi lo fanno con una mano bionica che sostituisce quella che gli è stata amputata. La percezione del mondo esterno viene ripristinata grazie a una protesi innovativa sensibile, in grado di cioè di sentire quel che tocca proprio come una mano naturale. Chi la indossa percepisce, insomma, quel che sta facendo. È una rivoluzione nel campo della robotica attesa da anni.

È l’importante risultato di una sperimentazione in gran parte italiana descritta in due studi su Science Robotics (qui e qui i link agli studi). Le ricerche sono state condotte dalla Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli Irccs – Università cattolica del Sacro Cuore e dalla Scuola Sant’Anna di Pisa-EPFL, Campus Bio-Medico e Centro Protesi Inail. 

Grazie alla nuova protesi il percorso degli stimoli senso-motori è finalmente completo: il cervello comanda i movimenti, la mano agisce di conseguenza e manda indietro al cervello gli stimoli sensoriali provenienti dal contatto con gli oggetti, il cervello traduce queste informazioni nelle sensazioni che permettono di distinguere il duro dal morbido, il caldo dal freddo ecc…Sensazioni impossibili da percepire con le protesi attuali. 

«L’obiettivo è quello di sviluppare una protesi della mano bidirezionale neurale, controllata dal paziente ma in grado di ricevere informazioni sensoriali che poi il paziente percepisce come sensazioni di varia natura. La definiamo neurale perché sia il controllo della protesi, sia la stimolazione e il recupero di informazioni sensoriali avvengono mediante elettrodi impiantati nel nervo periferico», ha spiegato  Silvestro Micera, docente di Bioingegneria presso l'Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna.

Gli scienziati, dopo 10 anni di ricerche, sono riusciti a restituire ai pazienti amputati la cosiddetta “propriocezione”, una delle fondamentali proprietà del nostro sistema nervoso che permette di interagire con il mondo esterno. La mano bionica di nuova generazione percorre infatti il loop perfetto del sistema nervoso per intero senza saltare nessuna tappa: si muove, tocca un oggetto e manda un feedback al cervello perché lo elabori in una sensazione riconoscibile. 

Insomma, la nuova protesi è una parte integrante dell’organismo e non più un oggetto estraneo. E per questo, l’innovativa tecnologia promette anche di ridurre la dolorosa sensazione dell’arto fantasma. 

Per ricostruire il circuito della percezione tattile, gli scienziati sono ricorsi alla stimolazione intraneurale. In sintesi: le informazioni sensoriali della mano artificiale sono state trasformate in impulsi elettrici grazie a elettrodi inseriti direttamente nei nervi dell’arto amputato. Dopo un breve periodo di riabilitazione i pazienti erano in grado di percepire gli stimoli sensoriali provenienti dalla mano bionica, riuscendo, per esempio, ad afferrare oggetti fragili senza romperli perché erano consapevoli di quello che stavano toccando. 

«Stiamo riuscendo a realizzare una mano robotica sempre più efficace e sistemi di stimolazione per il trattamento dell’arto fantasma sempre più efficienti. Siamo riusciti a  prolungare questo sistema di protesi, che inizialmente si poteva tenere solo per poche settimane anche per periodi superiori al mese e nell’ultimo candidato siamo arrivati anche a 6 mesi di impianto», ha dichiarato Paolo Maria Rossini, direttore dell’Area di Neuroscienze della Fondazione Policlinico Universitario Agostino Gemelli IRCCS, Università Cattolica sede di Roma.

La nuova protesi, come riportato negli studi che hanno coinvolto 3 pazienti, permette ai pazienti di orientarsi anche al buio perché una volta riacquistata la sensazione del tatto, la vista non è più indispensabile. 

«L’eccessiva dipendenza dalla vista, dovuta all'assenza di un segnale sensoriale, è un problema che ha contribuito finora alla difficoltà dei pazienti di sentire la mano bionica come parte integrante del proprio corpo, e quindi alla mancanza di naturalezza nell’usarla», ha dichiarato Micera. 

Attualmente gli elettrodi funzionano per alcuni mesi, 6 al massimo. Il prossimo obiettivo dei ricercatori sarà di rendere l’impianto permanente in modo tale che possa funzionare come una vera mano in carne e ossa.