Per la prima volta una mano bionica come quella 'naturale'. I ricercatori hanno stimolato i nervi del braccio amputato con segnali molto simili a quelli naturali, riuscendo a "imitare la voce" dei vari tipi di neuroni presenti nei polpastrelli della mano: questo ha portato ha un maggiore realismo e funzionalità delle sensazioni provate dai pazienti. La soluzione a questo importante problema clinico e scientifico arriva adesso da una nuova ricerca pubblicata su Neuron, una delle più prestigiose riviste nel campo delle neuroscienze, da parte di un gruppo di ricercatori della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, dell'Ècole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), dell'Università di Friburgo, del Policlinico Gemelli di Roma.

Il gruppo coordinato da Silvestro Micera, docente di Bioingegneria all'Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant'Anna, e titolare della Cattedra Bertarelli in Neuroingegneria Translazionale all'EPFL, ha infatti sviluppato un codice in grado di trasmettere per la prima volta ai nervi del braccio amputato tutta la varietà di percezioni che avrebbe ricevuto dai neuroni tattili della propria mano e, quindi, di comunicare le informazioni utili per il movimento in modo estremamente naturale.

Lo studio, dal titolo "Biomimetic intraneural sensory feedback enhances sensation naturalness, tactile sensitivity and manual dexterity in a bidirectional prosthesis", apre dunque nuovi scenari nella ricerca sulle protesi artificiali e sulla loro capacità di recuperare il più possibile la naturalezza dell'arto mancante. Attraverso un approccio interdisciplinare, che integra pratiche derivanti dalla neuroingegneria, dalla neurologia clinica e dalla robotica, grazie a simulazioni matematiche del comportamento dei neuroni, è stato possibile accertare che paziente riesce a ricevere informazioni più naturali ed efficaci, stimolando il nervo periferico con informazioni molto simili a quelle che i sensori delle dita naturali fornirebbero in situazioni normali.

"In questo lavoro scientifico non siamo partiti dalla mano robotica - spiega Giacomo Valle, studente di dottorato alla Scuola Superiore Sant'Anna e prima firma della pubblicazione - ma dalla sorgente dell'informazione tattile, cercando di riprodurre in modo più accurato possibile la dinamica dei neuroni nelle dita nel momento in cui una mano tocca un oggetto. Così abbiamo trasmesso al sistema nervoso del paziente un segnale che è stato subito riconosciuto come naturale".

Nuove prospettive

Quello compiuto dai ricercatori e oggetto della pubblicazione su Neuron, appare come un passo significativo verso una protesi di mano ancora più simile a quella naturale, perché - per la prima volta - si tengono in considerazione tutti gli aspetti della percezione tattile. Inoltre, il codice sviluppato dagli autori dello studio potrà essere applicato a tutti i modelli di protesi, garantendo la sensibilità delle percezioni e l'efficacia dei movimenti. "I nostri risultati - commenta Silvestro Micera - permetteranno di avere protesi di mano che siano allo stesso tempo efficaci e utilizzabili in modo naturale e non avvertite come un corpo estraneo. Ciò aumenterà in maniera significativa l'impatto clinico di queste tecnologie".

"La nostra mano ci permette - sottolinea Paolo Maria Rossini - di esplorare l'ambiente attorno alla nostra persona e di interagire con esso. Ci permette di colpire duro o di accarezzare. Ci permette di suonare una tastiera o di sollevare un pesantissimo bilanciere. Tutta questa varietà di azioni (e mille altre) è possibile anche grazie al feedback sensoriale che ogni movimento e contatto con un oggetto invia al nostro sistema nervoso. Perdere l'informazione sensoriale è come vivere in un mondo senza colori e senza contrasti di chiaro/scuro. Riacquisire la sensorialità è motivo, per una persona amputata, di sentirsi nuovamente 'padrone e signore' dell'ambiente che lo circonda".

La testimonianza della paziente

L'utilizzo del codice permette di avere una maggiore sensibilità quando la mano robotica entra in contatto con un oggetto di qualsiasi dimensione, superando i limiti "sensoriali" delle protesi tradizionali. "Riuscire a sentire di nuovo sensazioni in un arto fantasma, ovvero in una mano che non c'è piu' - commenta Loretana Puglisi, una delle due pazienti che ha sperimentato il sistema, l'altra è Almerina Mascarello - è un passo importante verso lo sviluppo di protesi davvero funzionali. Per la prima volta ho percepito la protesi come un naturale prolungamento del mio corpo e non come una parte esterna". Lo studio è stato portato avanti nell'ambito del progetto NEBIAS, finanziato dalla Commissione Europea e coordinato dalla Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, istituzione che si occupa da quasi due decenni di protesi di mano sensibili nell'ambito di progetti su scala nazionale ed europea. Ha contribuito allo studio anche il Centro di competenza svizzero in robotica.