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Cronache
E' artificiale ma sente gli oggetti. La mano bionica col senso del tatto

Una mano artificiale innestata sul braccio amputato, capace di muoversi non solo rispondendo direttamente agli impulsi del cervello, ma anche in grado di trasmettere sensazioni tattili, facendo ''sentire'' forme e consistenza degli oggetti impugnati. La sperimentazione che ha reso possibile questo nuovo passo verso l'impianto definitivo di mani bioniche si chiama 'LifeHand2' ed e' frutto di un progetto internazionale che vede l'Italia in prima linea. Ci hanno lavorato medici e bioingegneri dell'Universita' Cattolica-Policlinico Agostino Gemelli di Roma, dell'Universita' Campus Bio-Medico di Roma, della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa e dell'IRCSS San Raffaele di Roma.

Fanno parte del gruppo di ricerca anche due Centri oltreconfine: l'Ecole Polytechnique Federale di Losanna e l'Istituto IMTEK dell'Universita' di Friburgo. I risultati dello studio, pubblicati sul nuovo numero dalla rivista Science Translational Medicine in uscita oggi, documentano la straordinarieta' del risultato ottenuto. Era il capodanno del 2004, quando Dennis Aabo Sorensen, 36enne danese, subi' l'amputazione della mano sinistra, distrutta dallo scoppio di un petardo. Da allora solo una protesi estetica e l'impegno a ricominciare con la forza d'animo che gli ha anche permesso di superare i test psicologici di selezione, fino ad arrivare a Roma, per affrontare la fase sperimentale di LifeHand 2.

La comunicazione tra cervello di Dennis e mano artificiale ha effettivamente funzionato grazie a un complesso sistema d'impulsi tra centro e periferia, tra organismo e arto artificiale, che ha avvicinato ulteriormente la scienza alla riproduzione del fenomeno naturale. ''Quella del feedback sensoriale e' stata per me un'esperienza stupenda - racconta Dennis -. Tornare a sentire la differente consistenza degli oggetti, capire se sono duri o morbidi e avvertire come li stavo impugnando e' stato incredibile''. Un'esperienza soggettiva confermata dall'osservazione sperimentale. In otto giorni di esercizi, infatti, Dennis e' stato in grado di riconoscere la consistenza di oggetti duri, intermedi e morbidi in oltre il 78 per cento di prese effettuate.

Nell'88 per cento dei casi, inoltre, ha definito correttamente dimensioni e forme di oggetti come una palla da baseball, un bicchiere o l'ovale di un mandarino. Non solo. Ha saputo anche localizzare la loro posizione rispetto alla mano con il 97 per cento di accuratezza, riuscendo a dosare con precisione non troppo distante da quella di una mano naturale la forza da applicare per afferrarli. I dati sperimentali hanno cosi' dimostrato che e' possibile ripristinare un effettivo feedback sensoriale nel sistema nervoso di un paziente amputato, utilizzando i segnali provenienti dalle dita sensorizzate della protesi. Il punto di collegamento tra sistema nervoso di Dennis e protesi biomeccatronica sono stati quattro elettrodi intraneurali, poco piu' grandi di un capello, impiantati nei nervi mediano e ulnare del suo braccio.

Un intervento delicato, durato piu' di otto ore, eseguito il 26 gennaio del 2013 al Policlinico 'Agostino Gemelli' di Roma dal Neurochirurgo, Eduardo Marcos Fernandez. Sviluppati nel Laboratorio di Microtecnologia Biomedica IMTEK dell'Universita' di Friburgo, sotto la direzione di Thomas Stieglitz, gli elettrodi sono stati impiantati trasversalmente rispetto ai fascicoli nervosi, in modo da moltiplicare la loro possibilita' di contatto con le fibre dei nervi e di conseguenza la loro capacita' di comunicazione con il sistema nervoso centrale. Il gruppo di lavoro coordinato da Silvestro Micera, docente di Bioingegneria presso l'Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa e presso l'Ecole Polytecnhique Federale di Losanna, ha sviluppato parallelamente una serie di algoritmi capaci di trasformare in un linguaggio comprensibile al cervello di Dennis le informazioni provenienti dalla mano artificiale.

''Il paziente e' riuscito a modulare in maniera molto efficace e in tempo reale la forza di presa da applicare sugli oggetti - commenta Micera -. Ha svolto, inoltre, gli esercizi bendato, riuscendo a riconoscere le varie proprieta' di questi oggetti grazie unicamente al continuo invio d'informazioni sensoriali dalla protesi al suo sistema nervoso. E' la prima volta che si realizza qualcosa di simile''. Finanziato dall'Unione Europea e dal Ministero della Salute italiano, il cui ente capofila e' l'IRCCS San Raffaele-Pisana di Roma, LifeHand 2 e' il proseguimento di un programma di ricerca che cinque anni fa porto' la protesi biomeccatronica CyberHand - versione meno evoluta della OpenHand utilizzata per questo secondo esperimento - a rispondere per la prima volta al mondo ai comandi di movimento trasmessi direttamente dal cervello del paziente.

''La sperimentazione appena conclusa - spiega Eugenio Guglielmelli, Direttore del Laboratorio di Robotica Biomedica e Biomicrosistemi dell'Universita' Campus Bio-Medico di Roma - ci permette di guardare con fiducia all'obiettivo d'integrare in questo tipo di protesi un numero sempre piu' elevato di sensori tattili. Piu' aumenta la complessita' di sensazioni e movimenti, piu' sara' importante individuare algoritmi che distribuiscano nel modo migliore possibile i compiti da assegnare al cervello e quelli che possono invece essere delegati al controllo dell'intelligenza artificiale montata a bordo della mano. Su questi aspetti la nostra ricerca prosegue''.

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