Distinguere tra oggetti caldi e freddi, ma anche riscoprire il calore di un abbraccio o di una stretta di mano, anche dopo l’amputazione. Parla italiano la ricerca sulla nuova protesi di mano sensorizzata, in grado di fornire un feedback termico in tempo reale e sempre più naturale.
A firmare lo studio, scienziati che i lettori di Fortune Italia hanno imparato a conoscere: parliamo di Silvestro Micera, professore di Bioelettronica e Ingegneria neurale presso l’EPFL di Losanna e la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, e Francesco Iberite, dottorando presso l’Istituto di BioRobotica della Sant’Anna e fra i 40 under 40 di Fortune Italia.
“Quando uno dei ricercatori ha posizionato il sensore sul proprio corpo, per me è stata un’emozione fortissima. Ho potuto sentire il calore di un’altra persona con la mia mano fantasma. È stato come riattivare una connessione che avevo perduto”, racconta Fabrizio, un uomo di 57 anni con un’amputazione transradiale, che è riuscito a distinguere e ordinare manualmente oggetti a temperature differenti, ma anche a percepire il contatto dei ricercatori (nella foto: Credit by: © 2024 EPFL/Caillet).
Nuove sensazioni
La nuova tecnologia è descritta sulla rivista ‘Med’ (Cell Press), ed frutto della collaborazione scientifica tra la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa ed École Polytechnique Fédérale de Lausanne. “La temperatura è una delle ultime frontiere per restituire la sensibilità alle mani robotiche. Per la prima volta – ha detto Micera – siamo davvero vicini a restituire l’intera gamma di sensazioni alle persone amputate”.
La protesi di mano super sensibile
Il lavoro nasce dalle scoperte sulle sensazioni termiche fantasma, che stimolano punti specifici del braccio residuo evocando percezioni nella mano mancante. Questa volta i ricercatori hanno sviluppato un nuovo approccio che consente agli amputati di percepire la temperatura trasmettendo informazioni termiche dal polpastrello della protesi all’arto residuo dell’amputato. Questo approccio utilizza un’elettronica di largo consumo e non richiede un intervento chirurgico.
“Si tratta di un’idea molto semplice che può essere facilmente integrata in protesi commerciali” assicura Micera. “L’aggiunta di informazioni sulla temperatura rende il tatto più simile a quello umano” spiega Solaiman Shokur dell’École Polytechnique Fédérale de Lausanne. “Pensiamo che la capacità di percepire la temperatura migliorerà l’embodiment delle persone amputate, la sensazione che ‘questa mano è mia’”.
“Finora – dice Jonathan Muheim, dottorando presso l’EPFL e primo autore del lavoro assieme a Iberite – le sensazioni termiche sono state molto trascurate nella ricerca neuroprotesica, anche se è sempre più evidente la loro importanza nella vita quotidiana”.
Come funziona
Il dispositivo è stato integrato nella protesi di mano personale del paziente ed è stato collegato in un punto dell’arto residuo che suscitava sensazioni termiche nel dito indice fantasma della persona. La sperimentazione è stata eseguita presso il Centro Protesi Inail di Vigorso di Budrio (Bologna) con la collaborazione del dottor Emanuele Gruppioni (Inail) e della sua équipe, che hanno effettuato i test clinici con gli amputati.
“La ricchezza e il realismo delle sensazioni fornite dalle interfacce bioniche ai pazienti amputati – riflette Gruppioni – è la vera chiave dell’efficacia di una protesi nel sostituire un arto naturale nello svolgimento delle attività della vita quotidiana”.
Grazie alla mano bionica il paziente è stato in grado di distinguere fra tre bottiglie contenenti acqua fredda, acqua a temperatura ambiente e acqua calda con un’accuratezza del 100%, mentre senza la sua accuratezza si fermava al 33%. È anche migliorata la sua capacità di classificare con precisione e rapidità cubetti di metallo di diverse temperature.
L’abbraccio
Non solo: il paziente riusciva a capire meglio quando entrava in contatto da bendato con braccia umane o con braccia protesiche (dal 60% senza il dispositivo all’80% con il dispositivo). “Il nostro obiettivo è sviluppare un sistema multimodale che integri tatto, percezione e temperatura – dice Shokur – Con questo tipo di sistema, le persone saranno in grado di dire ‘questo è morbido e caldo’, o ‘questo è duro e freddo'”.
Gli sviluppi
La tecnologia innovativa al momento è stata testata in laboratorio. Il prossimo passo, dicono i ricercatori, sarà quello di rendere il dispositivo pronto per l’uso domestico e di integrare le informazioni termiche provenienti da più punti dell’arto fantasma di un amputato: ad esempio, permettere alle persone di differenziare le sensazioni termiche e tattili sul dito e sul pollice potrebbe aiutarle ad afferrare una bevanda calda, mentre abilitare le sensazioni sul dorso della mano potrebbe migliorare la sensazione di connessione umana permettendo agli amputati di percepire quando un’altra persona tocca la loro mano.
Insomma, il lavoro “apre la strada a protesi di mano più naturali – conclude Micera – che restituiscono una gamma completa di sensazioni, offrendo agli amputati una percezione più ricca”. E restituendo anche l’emozione di una stretta di mano.
