Protesi Sensoriali: permetteranno di sentire il movimento! 

Negli Stati Uniti un team di ricercatori è riuscito a stimolare i muscoli di chi ha perso un arto per consentirgli di controllare le protesi e sentire il movimento!

Il team di ricercatori della Cleveland Clinic, in Ohio, è riuscito a progettare e in seguito creare una protesi che permette al paziente di percepire il tatto attraverso una nuova tecnologia sensoriale.

Queste nuove protesi "sensibili" (ma "sensoriali" è il termine più corretto) sono progettate appositamente per far sì che il paziente possa percepire la sensazione di toccare un oggetto o una persona tramite vibrazioni mirate al sistema muscolare e nervoso, stimolando così la percezione tattile di chi ha una disabilità e, purtroppo, non ha più modo di percepire naturalmente le cose che lo circondano.

L’idea alla base del lavoro del team di Paul Marasco del Laboratory for Bionic Integration del Lerner Research Institute della Cleveland Clinic è stata quella di mimare la sensazione di consapevolezza del movimento che avviene quando compiamo un gesto qualsiasi.

Una sorta di ingegnerizzazione del senso del movimento, in grado di conferire una sensazione più naturale alle protesi.

Protesi sensorialiCosa succede a chi ha bisogno di una protesi?

Chi ha subito l’amputazione di un arto spesso ricorre all’utilizzo di protesi per continuare a vivere in maniera più naturale possibile.

Le protesi possono essere più o meno innovative: pensiamo ad esempio alle protesi per bambini ispirate ai supereroi o alla mano robotica impiantata per sei mesi ad una donna italiana.

Ma se prima non si sentiva il bisogno di guardare il proprio arto per muoverlo calibrando gli spazi o sapere dove si trovava, grazie ad una capacità chiamata propriocezione, con l’utilizzo della protesi questa capacità veniva meno.

Era necessario seguirla costantemente con lo sguardo per averne della protesi una piena funzionalità.

Da oggi non sarà più così!

Com’è possibile "sentire" le protesi?

Quando afferriamo qualcosa, non sentiamo necessariamente bisogno di guardare la nostra mano. Un’abilità questa chiamata propriocezione, che ci consente di percepire la posizione del nostro corpo nello spazio, anche senza avvalersi l’aiuto della vista, e che ci permette di controllare correttamente i nostri movimenti.

Alle persone disabili che hanno perso gli arti manca invece la capacità di sentire il movimento: riescono solo a controllare le loro protesi guardandole attentamente in ogni momento.

Quando fai un movimento, sai di essere l’autore di quel gesto e di avere un senso di controllo sulle tue azioni. Le persone che hanno subito un’amputazione perdono questa sensazione di controllo, sentendosi frustrate e disconnesse dalle loro protesi. Le illusioni che generiamo ripristinano la sensazione di movimento e ristabiliscono il senso di controllo sulle protesi. L’obiettivo finale della nostra ricerca è utilizzare la sensazione di movimento per ottimizzare la relazione tra i pazienti e la tecnologia, per far integrare meglio le loro protesi come parte naturale di loro stessi.

Come funziona questa nuova tecnologia

Credit: Cleveland Clinic Center for Medical Art & PhotographyIl gruppo di ricerca ha utilizzato dei piccoli, ma potenti, robot per far vibrare muscoli specifici al fine di riaccendere la sensazione di movimento nei pazienti, permettendo loro di sentire le proprie dita e mani che si muovevano, divenendo nuovamente parte integrante del corpo.

Sentendo la mano mancante mentre si controlla la protesi bionica, i pazienti potevano afferrare oggetti in maniera complessa e compiere specifici compiti nello stesso modo, o persino meglio, di di individui senza disabilità.

Lo studio ha coinvolto sei persone con amputazione che avevano in precedenza subìto un intervento di reinnervazione della parte superiore del corpo in modo che i nervi agissero come messaggeri per gli specifici segnali elettrici associati a movimenti della mano e del braccio.

La tecnologia in questione prevede il collegamento tra i nervi recisi dell’arto e i sensori della protesi, permettendo al cervello di percepire le sensazioni e ai muscoli di muoversi, associando un movimento diverso per ogni vibrazione percepita e di conseguenza sentire l’oggetto come fosse nella propria mano anziché nella protesi.

Il team americano ha da poco pubblicato un articolo sulla prestigiosa rivista Science Translational Medicine in cui dichiara l'ottima riuscita del progetto attuato dalla Cleveland Clinic. 

Al momento solo sei pazienti disabili hanno avuto l’opportunità di poter testare questa nuova tecnologia, ottenendo risultati sensazionali, riuscendo realmente a percepire gli oggetti stretti nella mano della loro protesi.

Credit: Cleveland Clinic Center for Medical Art & Photography

Credit: P.D. Marasco et al - Science Translational Medicine 2018È come se chi compie il movimento riuscisse a sentirlo, dimenticandosi di avere una protesi.

Più propriamente, come ne parlano gli scienziati, l’interfaccia messa a punto restituisce il senso cinestetico, la capacità di percepire i movimenti e la posizione nello spazio.

Sarà quindi possibile mimare la percezione e il controllo del movimento, più propriamente aiutando anche le persone a sentire meno estranea la protesi stessa.

I pazienti in cui il sistema di Marasco è stato provato sono stati capaci nel giro di qualche minuto di incorporare i segnali provenienti dalle vibrazioni dei muscoli del braccio ai movimenti della mano virtuale cui erano associati.

Una tecnologia simile a questa è stata progettata in Italia nel 2014, con la partecipazione di prestigiosi enti quali Cyberhand, EU FET Projects e Neurobotics.

Silvestro Micera, professore di Biomedica Ingegneristica presso la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e del Politecnico Federale della Luisiana con l’aiuto di Paolo Maria Rossini, Direttore dell’Istituto di Neurologia del Policlinico “Agostino Gemelli” di Roma, è riuscito a studiare e progettare una tecnologia sperimentale sensoriale che permetteva al paziente disabile di poter percepire ciò che toccava, ma principalmente di riuscire a controllare l’arto bionico senza doverlo guardare.

Credit: P.D. Marasco et al - Science Translational Medicine 2018

Obiettivo: Migliorare la vita di pazienti disabili con protesi

Questo nuovo studio ha mostrato che il senso del movimento dell’arto mancante, causato da vibrazioni strategiche del muscolo, fornisce ai pazienti una migliore consapevolezza dello spazio e aumenta il controllo della motricità fine, senza che ci sia un controllo visivo della protesi.

La sensazione di movimento, inoltre, fa sì che le braccia bioniche si percepiscano maggiormente come proprie.

Per i passi successivi della ricerca, gli scienziati stanno esplorando nuove soluzioni per poter applicare questa tecnica a chi ha perso una gamba o a coloro i quali hanno avuto un ictus e si trovano, quindi, in una condizione che ha inibito la sensazione di movimento.

Si sta anche cercando di modificare il sistema per trasformarlo in una protesi adoperabile nel lungo termine, per permettere ai pazienti di utilizzarla giornalmente.

Paul Marasco, autore dell’articolo pubblicato su Science Translation Medicine, ha affermato:

L’obiettivo finale della nostra ricerca è usare la sensazione di movimento per ottimizzare la relazione tra i pazienti e la tecnologia, per integrare al meglio le loro protesi come fossero una parte naturale di loro stessi.