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Protesi che puoi sentire
Una nuova tecnica chirurgica ideata dai ricercatori del MIT potrebbe consentire agli arti protesici di funzionare in modo molto più simile agli arti naturali. Con l'aiuto di innesti muscolari e feedback dai nervi esistenti, gli amputati sarebbero in grado di percepire dove si trovano le loro protesi nello spazio e sentire quanta forza viene loro applicata.
Questo tipo di sistema potrebbe aiutare a ridurre il tasso con cui i pazienti decidono di rigettare i loro arti protesici, che è di circa il 20%.
Stiamo parlando di un notevole miglioramento nella cura dei pazienti, afferma Hugh Herr, SM '93, professore di arti e scienze dei media e autore senior dello studio. Aggiunge che fino ad ora non esisteva un metodo neurale robusto per una persona che utilizzava una protesi dopo l'amputazione dell'arto per percepire dove si trova l'arto protesico nello spazio o per sentire le forze applicate ad esso.
Nel nuovo studio, apparso in Scienza Robotica , i ricercatori hanno dimostrato nei ratti che la loro tecnica genera feedback sensoriale da muscoli e tendini al sistema nervoso, che dovrebbe essere in grado di trasmettere informazioni sulla posizione di un arto protesico e sulle forze applicate ad esso. Ora hanno in programma di iniziare a implementare questo approccio negli amputati umani, incluso Herr, le cui gambe sono state amputate sotto il ginocchio quando aveva 17 anni.
L'intervento chirurgico mira a ripristinare alcune delle basi fisiche per la propriocezione, il senso del corpo della propria posizione e movimento. La maggior parte dei muscoli che controllano il movimento degli arti si verificano in quelle che sono note come coppie agonista-antagonista: un muscolo si allunga quando l'altro si contrae ed entrambi inviano informazioni sensoriali al cervello. Senza queste coppie muscolari, che vengono recise in un'amputazione convenzionale, le persone che usano arti artificiali non hanno modo di percepire dove si trovano quegli arti.
Devono seguire visivamente le loro mani o i loro arti, perché non c'è alcun feedback dal dispositivo o dall'arto residuo che dica al loro cervello dove si trovano i loro arti protesici nello spazio, afferma Shriya Srinivasan, una studentessa laureata nel programma Harvard-MIT in Scienze e tecnologia della salute (HST) e autore principale del documento.
Anche dopo che i muscoli sono stati recisi, tuttavia, i nervi che hanno inviato segnali all'arto amputato rimangono intatti in molti amputati. Quei nervi sopravvissuti sono la chiave del nuovo sistema: possono essere collegati a coppie di muscoli innestati da un'altra parte del corpo e a un sistema di controllo che il laboratorio di Herr sta sviluppando, che include un microprocessore che tradurrà i segnali nervosi in istruzioni per muovere il arto artificiale.
Quando il cervello invia segnali che istruiscono un arto a muoversi, uno dei muscoli innestati si contrae e il suo agonista si estende, fornendo un feedback neurale che consente al paziente di sentire dove si trova l'arto nello spazio.
Utilizzando questa struttura, il paziente non dovrà pensare a come controllare il proprio arto artificiale, afferma Herr. Quando un paziente immagina di muovere il proprio arto fantasma, i segnali verranno inviati attraverso i nervi alle coppie muscolari costruite chirurgicamente. Gli elettrodi muscolari impiantati rileveranno quindi questi segnali per il controllo dei motori sintetici nella protesi esterna.