211service.com
Un braccio protesico che si comporta come uno vero
Una nuova tecnica che sfrutta i nervi rimanenti consente agli amputati di controllare intuitivamente il loro arto protesico, fornendo loro un livello di controllo molto migliore rispetto alle protesi tradizionali.
Un nuovo tipo di braccio robotico risponde agli stessi segnali neurali di un braccio umano, conferendo a chi lo indossa una maggiore destrezza.
In un articolo pubblicato oggi in la lancetta , gli scienziati del Rehabilitation Institute di Chicago hanno descritto una procedura per trapiantare chirurgicamente i nervi dalla spalla al muscolo della parte superiore del torace di una donna che aveva perso il braccio in un incidente in moto. I nervi deviati poi sono cresciuti nel muscolo, che ha amplificato i messaggi una volta inviati ai muscoli del braccio e della mano; tali segnali vengono letti da sensori sull'arto protesico e tradotti in movimento. Il paziente ha anche sviluppato un sorprendente grado di percezione sensoriale nella parte superiore del torace, che secondo gli scienziati sarà fondamentale nella prossima generazione di protesi.
È incoraggiante vedere che anche dopo un'amputazione, la stessa intenzione di muovere l'arto può essere sfruttata per controllare un arto protesico più o meno nello stesso modo in cui l'arto era controllato in precedenza, afferma Leigh Hochberg , neurologo del Massachusetts General Hospital, a Boston, che ha scritto un commento che accompagna il documento.
La maggior parte delle braccia artificiali è controllata dai muscoli rimanenti vicino all'arto amputato. Ma i dispositivi possono essere frustranti e lenti: l'utente deve contrarre consapevolmente quei muscoli per attivare un movimento e può essere eseguito un solo movimento alla volta. Todd pulcino e i colleghi del Rehabilitation Institute di Chicago hanno sviluppato un nuovo metodo più intuitivo per il controllo delle protesi che sfrutta i nervi rimanenti, che trasportano ancora segnali neurali destinati all'arto perso.
Gli scienziati hanno trapiantato nella parte superiore del torace i nervi motori e sensoriali che, prima dell'amputazione, avrebbero viaggiato dalla spalla ai muscoli del braccio e della mano. Nei mesi successivi all'intervento, i nervi trapiantati sono cresciuti nel muscolo toracico, provocando infine contrazioni nel muscolo della spalla quando la paziente pensava di muovere la mano o il gomito. Gli scienziati hanno quindi mappato il modello preciso dell'attività muscolare che si verificava quando il paziente eseguiva mentalmente movimenti specifici, come afferrare o muovere il gomito. Liberating Technologies, una società di dispositivi protesici, ha quindi realizzato un arto protesico specializzato, che è stato programmato per rilevare l'attività muscolare generata dai nervi trapiantati e utilizzarlo per controllare il movimento di gomito, polso e mano motorizzati.
La paziente è stata in grado di utilizzare il suo nuovo braccio in pochi giorni, diventando quattro volte più veloce nei test di movimento rispetto alla sua protesi tradizionale. Ha riferito che il nuovo dispositivo era molto più facile e naturale da usare e che poteva muovere la mano, il polso e il gomito contemporaneamente. Questo è un approccio davvero innovativo e ha il potenziale per migliorare il controllo che hanno le persone che usano queste protesi mioelettriche, afferma Robert Kirsch , direttore associato del Centro di stimolazione elettrica funzionale presso il Louis Stokes Veterans Affairs Medical Center, a Cleveland.
Forse una delle scoperte più entusiasmanti è stata l'abilità sensoriale sorprendentemente raffinata che la paziente ha sviluppato nel suo torace. (La paziente descritta nell'articolo è stata la terza a subire la procedura di trapianto di nervi, ma è stata la prima ad avere nervi sensoriali trapiantati oltre ai nervi motori.) Quando l'area è stata toccata, si è sentita come se la sua mano mancante fosse stata toccato, e alla fine sviluppò una debole sensazione del dito medio quando toccò una parte particolare del suo petto.
Gli scienziati affermano che questa capacità sensoriale è un passo importante per la prossima generazione di arti protesici. I sensori o la tecnologia tattile potrebbero essere posizionati nelle dita di un braccio robotico e trasmettere segnali al torace, consentendo al paziente di sentire la sensazione incontrata dall'arto protesico. Ciò fornirebbe il feedback sensoriale, non presente nelle protesi standard, che ci consente di impugnare una tazza di caffè in polistirolo senza schiacciarla o di appoggiare una tazza di zuppa se è troppo calda. Invece di eseguire comandi come un robot, potrebbe effettivamente sembrare una parte del corpo, afferma Kirsch.
Altri scienziati stanno ora sviluppando dispositivi impiantabili simili, che potenzialmente consentono un livello di controllo più preciso. Kirsch, ad esempio, sta sviluppando un dispositivo che verrebbe impiantato nel muscolo per rilevare direttamente l'attività muscolare e quindi trasmettere in modalità wireless i segnali di attività a una protesi, un approccio che, secondo lui, fornirà un input più stabile all'arto robotico.
Richard Normann , un neuroscienziato dell'Università dello Utah che ha aperto la strada allo sviluppo di piccoli array di elettrodi in grado di registrare segnali neurali sofisticati, sta lavorando a un dispositivo che, una volta impiantato sul nervo, potrebbe registrare segnali da singoli assoni all'interno della fibra nervosa, fornendo così un insieme più sfumato di segnali di controllo. Spera di avere una versione funzionante da testare in alcuni dei pazienti di Kuiken tra circa due anni. Non è irragionevole credere che un amputato possa avere un braccio che crederà e utilizzerà proprio come un braccio esistente, afferma Normann. Non è la realtà oggi, ovviamente, ma non è più una fantasia.