E’ Italiana la mano bionica dotata di tatto

La mano biomeccanica non è più solo fantascienza. La protesi, frutto di un progetto internazionale che vede l’Italia protagonista, è stata sperimentata da un paziente danese amputato di mano sinistra: si è rivelata in grado di trasmettere sensazioni tattili al cervello e gli ha permesso di manipolare degli oggetti con la giusta forza. Ma anche di riconoscere la consistenza di un bicchiere, una palla da baseball o un mandarino.

Lo studio LifeHand2, descritto su ‘Science Translational Medicine’, è il seguito dell’omonimo progetto di ricerca che cinque anni fa portò alla prima protesi capace di rispondere agli impulsi cerebrali. A sperimentare con successo questa soluzione hi-tech sono medici e bioingegneri dell’Università Cattolica-Policlinico Gemelli di Roma, dell’Università Campus Bio-Medico di Roma, della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e dell’Ircss San Raffaele di Roma. Fanno parte del gruppo di ricerca anche due Centri oltreconfine: l’Ecole Polytechnique Federale di Losanna e l’Istituto Imtek dell’Università di Friburgo. In questo lavoro la mano artificiale, in grado di dialogare direttamente con il cervello del paziente e dotata di sensori tattili sulle dita, ha inviato al cervello informazioni su forma, consistenza e posizione di differenti oggetti. Insomma, la mano di metallo innestata sul braccio amputato si è rivelata capace di muoversi non solo rispondendo direttamente agli impulsi del cervello, ma anche di trasmettere sensazioni tattili, facendo ‘sentire’ forme e consistenza degli oggetti impugnati. La storia di questo eccezionale esperimento inizia nel capodanno del 2004, quando Dennis Aabo Sorensen, 36enne danese, subì l’amputazione della mano sinistra, distrutta da un petardo. Da allora solo una protesi estetica e l’impegno a ricominciare con una forza d’animo che gli ha permesso di superare i test psicologici di selezione, fino ad arrivare a Roma, per affrontare la fase sperimentale di LifeHand 2.

Non è uno scherzo, infatti, adattarsi alla mano bionica: è recente la decisione di Walter Visigalli, il primo italiano a subire un trapianto di mano, di restituire la sua protesi hi tech perché non riusciva a dosare la forza. In questo caso, però, la comunicazione tra il cervello di Dennis e la mano artificiale dotata di tatto ha effettivamente funzionato, grazie a un complesso sistema d’impulsi tra centro e periferia, tra organismo e arto artificiale, che ha avvicinato ulteriormente la scienza all’impresa di riprodurre ciò che naturalmente accade nell’organismo umano. “Quella del feedback sensoriale è stata per me un’esperienza stupenda – racconta Dennis – Tornare a sentire la differente consistenza degli oggetti, capire se sono duri o morbidi e avvertire come li stavo impugnando è stato incredibile”, dice Dennis. La sua esperienza è stata confermata dall’osservazione sperimentale. In otto giorni di esercizi, infatti, il giovane è stato in grado di riconoscere la consistenza di oggetti duri, intermedi e morbidi in oltre il 78% delle prove effettuate. Nell’88% dei casi, inoltre, ha definito correttamente dimensioni e forme di oggetti come una palla da baseball, un bicchiere o l’ovale di un mandarino. Non solo. Ha saputo anche localizzare la loro posizione rispetto alla mano con il 97% di accuratezza, riuscendo a dosare – con una precisione non troppo distante da quella di una mano naturale – la forza da applicare per afferrarli. I dati sperimentali, riferiscono i ricercatori, hanno dimostrato che è possibile ripristinare un effettivo feedback sensoriale nel sistema nervoso di un paziente amputato, utilizzando i segnali provenienti dalle dita sensorizzate della protesi. A collegare il sistema nervoso di Dennis con la protesi biomeccatronica sono quattro elettrodi intraneurali, poco più grandi di un capello, impiantati nei nervi mediano e ulnare del suo braccio.

Un intervento delicato, durato più di otto ore, eseguito il 26 gennaio del 2013 al Policlinico Gemelli di Roma dal neurochirurgo, Eduardo Marcos Fernandez. Sviluppati nel Laboratorio di Microtecnologia biomedica Imtek, sotto la direzione di Thomas Stieglitz, gli elettrodi sono stati impiantati trasversalmente rispetto ai fascicoli nervosi, in modo da moltiplicare la loro possibilità di contatto con le fibre dei nervi e di conseguenza la loro capacità di comunicazione con il sistema nervoso centrale. Il gruppo di lavoro coordinato da Silvestro Micera, docente di Bioingegneria all’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e all’Ecole Polytecnhique Federale di Losanna, ha sviluppato parallelamente una serie di algoritmi capaci di trasformare in un linguaggio comprensibile al cervello di Dennis le informazioni provenienti dalla mano artificiale. “Il paziente è riuscito a modulare in maniera molto efficace e in tempo reale la forza di presa da applicare sugli oggetti – commenta Micera – Ha svolto, inoltre, gli esercizi bendato, riuscendo a riconoscere le varie proprietà di questi oggetti grazie unicamente al continuo invio d’informazioni sensoriali dalla protesi al suo sistema nervoso. È la prima volta che si realizza qualcosa di simile”. La “sperimentazione appena conclusa – sintetizza Eugenio Guglielmelli, direttore del Laboratorio di Robotica biomedica e biomicrosistemi dell’Università Campus Bio-Medico – ci permette di guardare con fiducia all’obiettivo di integrare in questo tipo di protesi un numero sempre più elevato di sensori tattili”.

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