Una mano robotica, questa volta con sentimento

Un uomo danese che ha perso la mano sinistra in un incidente di fuochi d'artificio nove anni fa è ora in grado di sentire diversi tipi di pressione su tre dita di una mano protesica e robotica. Il lavoro ha coinvolto un nuovo tipo di dispositivo impiantato che fornisce feedback direttamente ai nervi rimanenti nel braccio dell'uomo. L'impianto è stato lasciato in sede per 31 giorni, consentendo all'uomo di sentire gradazioni di pressione tattile, a seconda della quantità di stimolo elettrico erogato.

Un uomo con una mano robotica ora può sentire vari gradi di pressione grazie a un impianto che si collega ai nervi del suo braccio.

Il lavoro, svolto dai ricercatori del Politecnico federale di Losanna, in Svizzera, si aggiunge ai notevoli progressi recenti nelle protesi in grado di trasmettere sensazioni. In un altro progetto, i ricercatori della Case Western Reserve University stanno testando un diverso tipo di impianto che fornisce vari tipi di sensazioni ed è stato attaccato al braccio di un uomo dell'Ohio per 19 mesi. Questo impianto sta ancora trasmettendo in modo affidabile sensazioni, come toccare cuscinetti a sfera, carta vetrata o batuffoli di cotone, su 20 punti sulla mano e sulle dita (vedi Una mano artificiale con sentimenti reali).

Per ottenere il loro risultato, i ricercatori svizzeri hanno inserito degli elettrodi in due dei tre principali nervi del braccio del paziente: l'ulnare e il mediano. Le forze rilevate sulla punta delle dita di una mano artificiale vengono tradotte in stimoli elettrici inviati agli elettrodi.

È stato abbastanza sorprendente, perché all'improvviso sono stato in grado di provare qualcosa che non provavo da nove anni, ha detto il soggetto, Dennis Aabo Sørensen, in un video fornito dall'istituto svizzero. Potevo sentire cose intorno e cose dure e cose morbide. Il feedback era totalmente nuovo per me. All'improvviso, mentre eseguivo i movimenti, potevo sentire quello che stavo facendo, invece di guardare quello che stavo facendo.

I dettagli dell'impianto svizzero sono pubblicati oggi sulla rivista Scienza Medicina Traslazionale.

La stimolazione nel nervo ulnare ha prodotto sensazioni nel mignolo dell'uomo, mentre la stimolazione nella mediana ha prodotto sensazioni nell'indice e nel pollice. I ricercatori sono stati in grado di regolare i livelli di stimolazione in modo che corrispondano alla quantità di pressione applicata a un dito, producendo sensazioni che vanno dal tocco più leggero alla pressione maggiore. Inoltre, Sørensen è stato in grado di dire con quanta forza tenesse un oggetto, permettendogli di evitare che scivolasse senza stringere troppo forte. Sørensen riusciva persino a capire se stava afferrando qualcosa di rotondo, di legno o di stoffa arrotolata, anche quando era bendato e indossava copriorecchie antirumore.

Questo è molto importante, dice Stanisa Raspopovic, uno scienziato del Translational Neural Engineering Laboratory presso l'istituto svizzero e uno dei ricercatori del progetto. Questa sensazione graduale viene eseguita in tempo reale e può immediatamente sentire la differenza.

L'istituto svizzero ha dichiarato in un comunicato stampa che l'uomo danese è stato il primo amputato al mondo a sentirsi, in tempo reale, con una protesi sensoriale avanzata, ma sono in corso altre prove del genere. Gli impianti in uno dei soggetti di Case Western in Ohio, Igor Spetic, un uomo di 48 anni che ha perso la mano destra in un incidente sul lavoro, sono quelli da più tempo.

Jack Judy , direttore del Nanoscience Institute for Medical and Engineering Technologies presso l'Università della Florida, Gainesville, ed ex responsabile del programma della US Defense Research Projects Agency che lavora sulle interfacce neurali, afferma che i risultati sembrano buoni a breve termine, ma aggiunge che la vera preoccupazione è la stabilità a lungo termine della tecnologia. Quando verranno stabilite le prestazioni a lungo termine della nuova interfaccia neurale, questo nuovo approccio alternativo potrebbe migliorare significativamente la qualità della vita degli amputati, afferma.

Raspopovic afferma che in studi precedenti sui ratti l'impianto svizzero è durato da nove a 12 mesi, aggiungendo: Siamo molto fiduciosi che questo possa durare per un lungo, lungo periodo.

Lo studio svizzero è il risultato di una collaborazione denominata Lifehand 2, utilizzando a mano robotica , in fase di sviluppo da parte di diverse università e ospedali europei. Un paziente controlla il movimento della mano con una tecnologia standard in cui i muscoli dell'arto residuo attivano parti meccaniche sulla protesi.

Altri sforzi in corso in tutto il mondo mirano a migliorare il controllo protesico, ricablando le fibre nervose per controllare protesi più sofisticate (vedi A Lifelike Prosthetic Arm ), ad esempio, o migliorando le interfacce cerebrali per consentire il controllo del pensiero (vedi Brain Helps Quadriplegics Move Robotic Arms with i loro pensieri).

Susan Young ha contribuito a raccontare questa storia.

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