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La pelle artificiale fornisce un passo verso le mani bioniche
Con i finanziamenti del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti, diversi ricercatori stanno facendo progressi verso mani protesiche più simili a quelle umane, quelle che danno agli utenti un senso di controllo e tatto.
I polpastrelli di questa mano protesica sono ricoperti da una nuova forma di pelle artificiale in grado di captare lievi gradienti di pressione.
Gli scienziati di Stanford hanno annunciato un nuovo tipo di sensore di pressione sotto forma di un materiale piatto e flessibile che potrebbe eventualmente fungere da pelle artificiale che potrebbe passare sopra le protesi, consentendo agli utenti non solo di manipolare gli oggetti ma anche di sentirli. I sensori inviano impulsi che il cervello interpreta per determinare un certo senso del tatto. Sta imitando direttamente il sistema biologico, afferma il ricercatore capo Zhenan Bao.
La pelle è realizzata in plastica che è stampata con un motivo waffle per renderla comprimibile. All'interno sono incorporati nanotubi di carbonio, minuscoli cilindri di puro carbonio che conducono elettricità. La spremitura del materiale avvicina le aste, creando impulsi più rapidi all'aumentare della pressione.
In un articolo nel numero di questa settimana di Scienza , Bao e colleghi affermano che i sensori possono rilevare gradazioni di pressione equivalenti alla differenza tra una stretta di mano decisa e una debole. Questo è solo un componente del tatto e non è stato testato sugli esseri umani. Invece, Bao e i suoi colleghi hanno inviato i segnali a fette di cervello di topo in vitro, solo per mostrare che potevano far comunicare il sensore con i neuroni.
Tuttavia, è un passo promettente nella ricerca per rendere gli arti protesici più reali. È impossibile fare qualsiasi cosa con una mano protesica se non riesci a sentire, dice Sliman Bensmaia, biologo e neuroscienziato computazionale che lavora sugli arti artificiali all'Università di Chicago. Il tatto, dice, è difficile da ricreare perché è un senso sorprendentemente complesso. Non solo possiamo distinguere la seta dal raso, ma anche distinguere la seta economica dalla buona seta. Lo facciamo perché la nostra pelle può percepire trame fino a 10 nanometri.
Alla fine i ricercatori sperano di incanalare le informazioni dai sensori artificiali nei nervi periferici che un tempo erano collegati alla mano persa. Hanno già creato interfacce che danno agli utenti la possibilità di aprire e chiudere le mani (vedi Una mano artificiale con una sensazione reale). Quello che vorrebbero dopo è la raffinata coordinazione che ci permette di muovere ogni dito separatamente.
E ciò richiederà che gli impulsi elettrici viaggino in entrambe le direzioni: segnali provenienti dai muscoli e dai nervi di un paziente che muovono la protesi e sensori che forniscono un feedback apparentemente naturale al paziente. È un compito di traduzione, in parte, mentre cercano di far sì che i sensori parlino la lingua del sistema nervoso, afferma Dustin Tyler, professore di ingegneria biomedica presso la Case Western Reserve University.
La parte difficile è creare un'interfaccia tra protesi e paziente che permetta di trasmettere questo linguaggio in tutta la sua complessità. Non siamo al punto in cui possiamo riprodurre il tocco naturale, ma siamo al punto in cui possiamo trasmettere una sensazione tattile utile, afferma Bensmaia.