Medicina

Arti bionici il più possibile naturali: le protesi che “parlano” col sistema nervoso

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Robotica, software e chirurgia ricostruttiva si fondono per realizzare gli arti bionici del futuro. Non delle semplici protesi, ma dei veri e propri arti collegati al sistema nervoso centrale e sviluppati insieme ai pazienti, così che possano essere il più “naturali” possibile. Il natural Bionics è un progetto rivoluzionario che nasce dalla collaborazione tra Antonio Bicchi, dell’Istituto Italiano di Tecnologia di Genova (Iit), Dario Farina, dell’Imperial College London, e Oskar Aszmann della Medical University di Vienna.

Una intuizione promettente quanto fondamentale per aiutare le persone che necessitano di arti artificiali, il cui valore è stato riconosciuto anche dal Consiglio Europeo della Ricerca (ERC) che lo ha finanziato con 10 milioni di euro per i prossimi sei anni nell’ambito del bando ERC Sinergy. Un grande risultato per l’Iit, che conta così un totale di 26 progetti finanziati da ERC.

Gli investimenti permetteranno ai ricercatori in gruppi di massimo 4 di riunirsi per condividere competenze, conoscenze e risorse complementari: elementi chiavi per riuscire ad affrontare problemi e sfide che sono alla frontiera della nostra attuale conoscenza in materia. Creare sinergie diventa la chiave per la crescita in ogni campo, ma soprattutto nella ricerca scientifica.

La sfida che i ricercatori dell’Iit e i loro colleghi si troveranno ad affrontare nel progetto Natural Bionics non è certo semplice. Le attuali protesi spesso vengono abbandonate dai pazienti, che non le ritengono adatte alle loro esigenze di movimento e di controllo dell’arto artificiale. Oppure non sono integrabili direttamente con il loro corpo. Due casistiche che hanno lo stesso risultato, ma anche la stessa soluzione: rendere più “naturali” le protesi e la loro percezione da parte dei pazienti.

Ma come fare? Sinergia, ancora una volta, è la risposta. Le nuove protesi saranno progettate tenendo conto della chirurgia ricostruttiva, dell’interfaccia tra uomo-macchina e dell robotica soft. Arti bionici che possano essere perfettamente integrati al corpo e connessi direttamente al sistema nervoso dell’individuo. Braccia e gambe bioniche che verranno sperimentate su pzienti volontari nell’ospedale universitario di Vienna, già noto come centro di riferimento mondiale per la chirurgia ricostruttiva. 

Arti bionici il più possibile naturali: le protesi che “parlano” col cervello

L’obiettivo è ambizioso, ma raggiungibile: creare una connessione diretta tra l’arto artificiale e il sistema nervoso del paziente a livello spinale, in modo che possa controllare le funzioni motorie e restituire le sensazioni tattili perdute. L’arto bionico sarà così in grado di leggere le informazioni provenienti dalle fibre nervose motorie residue dell’arto amputato e decodificarne il complesso linguaggio. Un compito che spetta al gruppo di ricercatori guidato da Farina a Londra.

Ogni protesi sarà inoltre dotata di numerosi sensori e di alta qualità, così da restituire una esperienza sensoriale dettata dall’interazione con l’ambiente esterno il più possibile reale.

Per poter ottenere questo risultato, le fibre dell’arto amputato saranno reinnervate dai chirurghi guidati da Aszmann a Vienna attraverso impianti di pelle glabra ricca di recettori tattili, che saranno stimolati da dispositivi biomeccatronici sviluppati nei laboratori genovesi dell’Iit.

Il risultato finale sarà una immagine senso-motoria completa dell’arto amputato. In questo modo i micromovimenti del moncone saranno trasformati in comandi alla protesi, che a loro volta genereranno sensazioni tattili sulla pelle del paziente.

Affinché però l’arto sia percepito come naturale dal corpo, sarà necessario sviluppare protesi che interagiscano nel modo più simile possibile agli stimoli dell’ambiente esterno. E qui entra in gioco il professor Bicchi e il suo team di soft robotics, come la mano robotica Soft-Hand già sviluppata. Bicchi, che è anche professore all’Università di Pisa, ha commentato:

“Sono molto felice che un progetto così rivoluzionario possa partire e grato all’ERC per finanziare e condividere l’attenzione e il coraggio necessari a imprese di questa portata. Per la prostetica, Natural Bionics rappresenta un progetto “man-on-the-moon”: un obiettivo tanto ambizioso da apparire quasi irraggiungibile. Dovremo  realizzare tali e tanti avanzamenti scientifici e tecnologici che le ricadute potranno andare anche oltre gli obiettivi del progetto stesso. Sono molto riconoscente ai miei collaboratori e agli studenti dell’IIT e della Università di Pisa che in questi anni hanno reso possibile costruire una prospettiva di studio così entusiasmante”.

Una sinergia di cervelli dietro alla sinergia necessaria a sviluppare arti bionici il più possibili naturali. Un risultato importante, che ancora una volta parla italiano e mostra le nostre grande capacità e menti a disposizioni della robotica e della medicina.

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Credit photo: IIT/Nature Bionics

Veronica
Aspirante astronauta, astrofisica per vocazione, giornalista di professione. Mi piace leggere, nuotare, fare lunghe passeggiate nella natura. Amo i gatti (anche di Schroedinger) e i neutrini (soprattutto quelli muonici). La materia oscura? Appena la vedrò deciderò, la sto ancora cercando. Ah dimenticavo, mi piace anche scrivere.

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