Protesi High Tech: sensazioni di un arto reale tramite stimolazione nervosa | Tecnologia

L’ingegneria biomedica e l’integrazione della tecnologia nel corpo umano sta facendo enormi passi avanti. Lo scopo principale oggi è quello di restituire le abilità perdute ai pazienti in seguito ad incidenti o patologie,ad esempio gli arti. Le protesi fino a poco tempo fa erano dei dispositivi passivi oppure sistemi a catena aperta ovvero non offrivano un feedback all’organismo umano come gli arti reali. Oggi invece si spinge molto sullo sviluppo di protesi High Tech che siano in grado di interagire attivamente con il sistema nervoso per un’interazione più naturale tra essere umano e tecnologia. Il problema fondamentale è quello di capire come interagire con un sistema complesso come quello nervoso.

La protesi sviluppata per restituire un feedback al sistema nervoso e rendere naturali le azioni dei pazienti che la indossano

Protesi High Tech: riprodotte le sensazioni di arti reali con elettrodi artificiali

Un consorzio europeo guidato dall’ETH di Zurigo e SensArs Neuroprosthetics riporta come tramite piccoli elettrodi impiantati nei nervi della coscia di una paziente sia possibile ricreare le sensazioni naturali di tocco e movimento tramite una protesi high tech. Le persone con menomazioni possono camminare liberamente come quelle normali, senza concentrarsi troppo su come controllare la protesi. I dettagli del lavoro sono stati pubblicati su Science Translational Medicine e rappresentano una collaborazione multidisciplinare tra diverse istituzioni europee. Djurica Resanovic, uno dei volontari reclutati per lo studio, dice:

La prima volta che ho percepito la mia gamba, il mio piede – è stato molto interessante – come la mia vera gamba, dopo diversi anni. Ho riconosciuto quando hanno toccato pollice, tallone, piede o altrove.

Indossando una benda e tappi per le orecchie, la ragazza era in grado di dire dove veniva toccato il piede o quanto il ginocchio era flesso. Come funzionano queste nuove protesi high tech?

Il funzionamento

Una soletta ricoperta di sensori viene posizionata sotto il piede della protesi. A partire dai segnali provenienti dalla soletta e dai sensori protesici del ginocchio vengono prodotti impulsi di corrente, un mezzo di comunicazione comprensibile dal sistema nervoso umano, che vengono trasmessi fino ai nervi periferici della coscia attraverso piccoli elettrodi impiantati trasversalmente nel nervo stesso. Quindi, i segnali dai nervi vengono trasmessi al cervello in maniera del tutto naturale, che è in grado di percepire cosa succede alla protesi e di regolare di conseguenza la deambulazione. La macchina e il corpo sono quindi in stretta interazione grazie al feedback della gamba artificiale. Il recupero della consapevolezza degli arti tramite protesi high tech consente ai soggetti di sentire ostacoli sotto il piede ed evitare cadute per una interazione più naturale con l’ambiente. Stanisa Raspopovic, professore presso l’ETH Zurich spiega:

Abbiamo sviluppato la prima protesi high tech per la gamba con sensazioni per i pazienti amputati sopra il ginocchio che ha permesso loro di superare ostacoli imprevisti senza cadere o di salire le scale molto più velocemente. Questi due compiti sono estremamente difficili, sempre possibili, per gli amputati che indossano protesi tradizionali commerciali.

I pazienti con gambe amputate, mentre camminano, non si fidano della protesi e si affidano troppo alla gamba sana, riducendo la mobilità. La protesi, non essendo collegata al cervello, non viene percepita come parte del corpo, ma solo come un appoggio esterno con conseguenze disastrose nell’esperienza reale. Le misurazioni dell’attività cerebrale e i test psicofisici hanno rivelato che la neuroprotesi è percepita come un’estensione del corpo, come un vero arto. La connessione tra la macchina e il sistema nervoso è stata fondamentale per raggiungere questo obiettivo, infatti permette un feedback da parte della protesi high tech come quello di un arto vero. Djurica Resanovic continua:

Non devi concentrarti per camminare, puoi guardare avanti e fare un passo, non devi guardare dove cadrà la gamba.

Djurica durante il test della nueroprotesi

Mentre Raspopovic commenta:

La gamba bionica integrata con il sistema nervoso dei pazienti consente al cervello di accettarlo come la continuazione della gamba naturale, e questo è essenziale per una maggiore fiducia degli utenti e un futuro diffuso di tale tecnologia.

Adesso il team di ricercatori è impegnato per ampliare i test sulle protesi high tech in diversi soggetti ed in diverse condizioni per ottenere una maggior quantità di dati utili a trarre delle importanti conclusioni sull’impatto e sul miglioramento della qualità della vita dei pazienta. Speriamo di vedere presto questa tecnologia diffondersi per restituire la libertà a molte persone. Dalla sezione scienze è tutto! Continuate a seguirci!