La protesi bionica comunica col cervello. Così i pazienti amputati sentono di nuovo la gamba

Innovazione

La protesi bionica comunica col cervello. Così i pazienti amputati sentono di nuovo la gamba

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La protesi è dotata di 7 sensori che generano segnali inviati al sistema nervoso del moncone attraverso elettrodi intraneurali. Da qui viaggiano verso il cervello dove vengono riconosciuti e interpretati. 
di redazione

Guardare avanti e camminare, un passo dopo l’altro. Come fanno tutti. 

A Djurica Resanovic, una giovane donna che aveva perso l’arto inferiore in un incidente con la moto, sembrava impossibile riuscirci con tanta disinvoltura. Grazie alla sua nuova gamba bionica, messa a punto da un consorzio di ricerca europeo a cui hanno partecipato scienziati dell’Università di Pisa, riesce invece a percepire la protesi attaccata sotto il ginocchio come se fosse parte integrante del corpo: non deve concentrarsi per muoversi, non deve seguire con lo sguardo ogni passo per evitare di cadere e se qualcuno le tocca la pianta del piede lei se ne accorge anche a occhi chiusi. 

La nuova gamba bionica, la prima di questo genere, presentata su Science Translation Medicine e testata su tre volontari, è un gioiello della neuroingegneria. Il corpo umano e la macchina si fondono in un unico organismo: difficile distinguere l’uno dall’altra. 

Tutto questo è possibile grazie a una sofisticata rete di connessioni in dotazione alla protesi capace di imitare alla perfezione quei segnali elettrici che una gamba in carne e ossa invia normalmente al sistema nervoso. La gamba bionica è provvista di 7 sensori posizionati lungo tutta la pianta del piede e un encoder (trasduttore di posizione angolare) al ginocchio che rileva l’angolo di flessione. 

I sensori generano segnali dai movimenti e dai contatti della protesi. Questi segnali grezzi sono elaborati attraverso un algoritmo in biosegnali che vengono a loro volta inviati al sistema nervoso del moncone, più precisamente nel nervo tibiale, attraverso elettrodi intraneurali. Da qui viaggiano verso il cervello dove vengono riconosciuti e interpretati. 

«Riteniamo che gli elettrodi intraneurali siano la chiave per fornire informazioni biocompatibili al sistema nervoso per un vasto numero di applicazioni neuroprotesiche. L’ingresso sul mercato è dietro l’angolo», spiega Silvestro Micera della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa coautore della pubblicazione. 

Grazie a questo passaggio di segnali la protesi non viene percepita come un corpo estraneo per lo più restio ad agire con naturalezza, ma come parte integrante del proprio fisico. Tanto da poterla sentire e riuscirla a maneggiare anche bendati e con i tappi alle orecchie. 

«È la prima volta dopo tanti anni che sento la mia gamba, il mio piede come se fossero veramente miei. Possono riconoscere senza guardare né sentire se qualcuno mi tocca l’alluce o il tallone o il piede in qualunque altro punto», ha raccontato Djurica Resanovic, tra i volontari che hanno testato l’avanguardistica protesi bionica. 

La grande novità di questa tecnologia protesica è la capacità di fornire un feedback sensoriale perfettamente credibile con dettagliate sensazioni dalla pianta del piede al ginocchio. 

I tre volontari che hanno indossato la protesi per tre mesi riuscivano a  muoversi con disinvoltura superando gli ostacoli incontrati durante il percorso senza dover osservare la gamba per assicurarsi di non cadere. 

Monitorando l’attività cerebrale dei partecipanti attraverso imaging o test psicofisici, i ricercatori hanno notato che effettivamente la gamba bionica non richiede una grande attenzione da parte del cervello, il quale così può dedicarsi ad altre attività mentali più utili. La tecnologia bionica, inoltre, riduce notevolmente la dolorosa sensazione dell’arto fantasma.  

«Abbiamo sviluppato la tecnologia del feedback sensoriale per migliorare i dispositivi protesici. Dovrebbe essere eseguito un nuovo studio di durata superiore a tre mesi, con un numero maggiore di partecipanti e con valutazione interna, per fornire dati più solidi per trarre conclusioni clinicamente significative sui vantaggi per la salute la qualità della vita dei pazienti», ha dichiarato Francesco Petrini, CEO and co-fondatore della SensArs Neuroprosthetics, la start-up impegnata a  portare il prodotto sul mercato.