Ricerca: creata nuova mano bionica, riceve informazioni dai nervi

Roma, 21 feb. (AdnKronos Salute) - Una mano bionica hi-tech, frutto soprattutto della ricerca italiana. Una protesi robotica di nuova generazione impiantata nei nervi del paziente, in grado di ricevere informazioni sensoriali quando entra in contatto o manipola oggetti. E' il risultato del lavoro delle équipe di ricerca di Scuola superiore Sant'Anna di Pisa, Politecnico di Losanna (Svizzera), Fondazione Policlinico universitario Agostino Gemelli Irccs e università Cattolica di Roma. Lo studio - pubblicato su 'Science Robotics' a coronamento di 10 anni di esperienza scientifica sulla mano robotica - è stato reso noto in contemporanea con la presentazione di un innovativo sistema di controllo delle protesi di mano, messo a punto da Campus Bio-Medico e Inail, che permette di ritrovare tatto e controllo con l'utilizzo di mano robotiche.
La mano bionica innovativa permette, attraverso i nervi residui del moncherino, di orientarsi nello spazio anche al buio, andare alla ricerca di un oggetto su un tavolo anche a occhi chiusi, percepirne consistenza, forma, posizione e dimensioni senza doverlo guardare. E consente al paziente di percepire queste sensazioni in tempo reale. Al risultato hanno contribuito altri centri di ricerca europei come le università di Cagliari, Montpellier (Francia) e Friburgo (Germania), e i successivi finanziamenti della Commissione europea, del Centro di competenza svizzero in robotica (Nccr Robotics) e della Fondazione Bertarelli, oltre che di una ricerca finalizzata del ministero della Salute.
Le attuali protesi mioelettriche permettono agli amputati di recuperare il controllo motorio volontario del loro arto artificiale, sfruttando la funzione muscolare residua nell'avambraccio. Ma l'eccessiva dipendenza dalla vista dovuta all'assenza di un feedback sensoriale è un problema che contribuisce alla difficoltà di sentire la mano bionica come parte integrante del proprio corpo e quindi alla mancanza di naturalezza nell'utilizzarla. Diversi gruppi di ricercatori sono riusciti a fornire un feedback tattile, ovvero la sensazione del tatto, ad esempio quando si sfiora o si afferra un oggetto. Tuttavia, le informazioni fornite al paziente da tali protesi rimanevano limitate: la 'propriocezione', cioè la capacità del nostro cervello di conoscere.
"Nel nostro studio - spiega Silvestro Micera, docente di bioingegneria presso l'Istituto di BioRobotica della Scuola superiore Sant'Anna di Pisa e presso l'Ecole Polytechnique federale di Losanna - abbiamo dimostrato che la sostituzione sensoriale basata sulla stimolazione intraneurale è in grado di fornire un feedback propriocettivo in tempo reale e in combinazione con un feedback tattile sensoriale. Il cervello riesce facilmente a combinare le informazioni in maniera efficace e i pazienti riescono a utilizzarle in tempo reale con ottime prestazioni". Con la stimolazione intraneurale, il normale flusso di informazioni che giungono dall'esterno viene ripristinato tramite impulsi elettrici inviati da elettrodi inseriti direttamente nei nervi dell'arto superiore amputato; il paziente, dopo un apposito training, impara progressivamente a tradurre questi impulsi in sensazioni di natura tattile e/o propriocettiva.
Questo approccio ha permesso a due soggetti amputati di riguadagnare un'elevata 'acuità propriocettiva', con risultati paragonabili a quelli ottenuti in soggetti sani. La simultanea presenza di un feedback propriocettivo e di uno tattile ha consentito a entrambi gli amputati di discriminare le dimensioni e la forma di quattro oggetti con un importante livello di accuratezza (75,5%). "Questi risultati dimostrano che le informazioni tattili e propriocettive fornite in contemporanea tramite la stimolazione intraneurale possono essere sfruttate simultaneamente ed efficacemente dagli amputati", commenta Edoardo D'Anna, primo autore dello studio, ricercatore al Politecnico di Losanna.
"Questo importante risultato segue di poco il nostro recente studio pubblicato su 'Annals of Neurology' - evidenzia Paolo Maria Rossini, responsabile clinico degli studi e direttore dell'Area di Neuroscienze della Fondazione Policlinico universitario Agostino Gemelli Irccs di Roma - dove abbiamo dimostrato nei pazienti coinvolti che è possibile utilizzare a lungo termine (molti mesi) questo tipo di tecnologia esplorandone anche la valenza clinica. Inoltre, nei pazienti con dolore da 'arto fantasma' (dolore percepito nella mano amputata) la mano robotica sensorizzata ha determinato un sensibile miglioramento della sintomatologia". Queste ricerche aprono alla realizzazione di arti bionici in grado di dare al paziente informazioni che giungono dal mondo esterno e contemporaneamente di reagire in risposta agli stimoli ricevuti (protesi bidirezionali), e in grado di trasmettere sensazioni più ricche e comparabili a quelle percepite da un arto in carne ed ossa. I risultati ottenuti complessivamente depongono a favore di un futuro utilizzo in ambito clinico delle protesi bidirezionali.