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La robotica ridona sensibilità a un uomo paralizzato

Una persona paralizzata dal torace in giù ha "riacquistato" il senso del tatto tramite un impianto cerebrale e una protesi. È successo a Nathan Copeland, immobilizzato da oltre un decennio in seguito a un incidente automobilistico in cui si ruppe il collo.

Copeland è stato il protagonista di un avanzato studio presso lo University of Pittsburgh Medical Center (UPMC), dove gli hanno impiantato quattro elettrodi nel cervello che gli consentono di controllare con il pensiero un braccio robotico staccato dal suo corpo, e sentire se qualcuno tocca le dita dell'arto artificiale.

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È la prima volta che un impianto neurale permette a una persona di avere la sensazione del tatto con una protesi mediante la stimolazione diretta del cervello. "Ha funzionato alla grande", ha affermato Copeland, "sembrava che le mie dita fossero come toccate o spinte". Questo successo medico e tecnologico, di cui si è parlato sul giornale Science Translational Medicine, potrebbe aiutare gli scienziati a creare protesi che si avvicino al modo in cui il nostro corpo risponde quando prendiamo, afferriamo e schiacciamo oggetti diversi. Infatti quando afferriamo un uovo o un libro la pressione applicata è del tutto differente.

L'impianto degli elettrodi nel cervello di Copeland è avvenuto nel 2015: due elettrodi sono stati collocati nella regione che governa il movimento, la corteccia motoria. Questo ha permesso a Copeland di controllare il braccio robotico con il pensiero. Altri due elettrodi (delle dimensioni di 16 mm quadrati) sono stati invece inseriti nella parte del cervello responsabile delle sensazioni, chiamata corteccia sensoriale.

I ricercatori hanno usato scansioni cerebrali fatte in momenti diversi per capire esattamente dove collegare gli elettrodi. Hanno analizzato l'attività della corteccia a fronte di diversi stimoli e pensieri da parte del paziente. Questo processo ha portato alla creazione di una mappa dei gruppi di neuroni nella corteccia S1 associati alle sensazioni nel pollice, dito indice, mignolo e il palmo della mano.

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Impiantati gli elettrodi nei posti giusti, non è restato altro che collegarli a un computer esterno. A sua volta il computer è stato collegato ai sensori del braccio robotico. Inizialmente, il paziente era in grado di identificare correttamente la posizione del tocco l'85% delle volte. Poi, una volta abituato agli stimoli, non ha più commesso errori.

Ci è voluto un mese affinché Copeland iniziasse a sentire più di un formicolio al braccio. I ricercatori sono infatti partiti da stimoli con livelli molto bassi di elettricità, aumentandola gradatamente. "Quando ha iniziato a funzionare come previsto è stato un grande sollievo", ha affermato Jennifer Collinger, bioingegnere dell'Università di Pittsburgh e coautrice dello studio.

La tecnologia è ancora molto limitata secondo Richard Gaunt, neuroingegnere della University of Pittsburgh. Per esempio il team non è riuscito a replicare il comportamento di tutte le parti della mano, come la punta delle dita. Gaunt crede che gli elettrodi potrebbero non essere nella giusta posizione per stimolare i neuroni necessari.

In ogni caso si tratta un passo verso la creazione di protesi di nuova generazione. In un futuro, per ora lontano, la tecnologia potrebbe portare allo sviluppo di protesi che possano regolare la presa in base all'oggetto afferrato. I ricercatori devono capire ancora completamente come la stimolazione elettrica della corteccia sensoriale si tramuta nel senso del tatto. È necessaria ulteriore ricerca. Inoltre i ricercatori devono anche pensare a come integrare cavi, fili e braccio robotico nel corpo di un paziente. A oggi il braccio è separato, i cavi ingombranti e il sistema richiede computer di grandi dimensioni. Gaunt e il suo team stanno ora lavorando per migliorare le prestazioni del sistema.

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