Considera per un momento la confusione di giudizi inconsci e aggiustamenti che fai ogni volta che la tua mano raggiunge un oggetto, diciamo, un bicchiere d'acqua alto. Occhi, muscoli, cervello e cifre si coordinano con squisita velocità e sottigliezza per garantire il raggiungimento della tazza, afferrato al centro, tenuto dolcemente ma con fermezza, e tirato, dritto e con un ritmo che non farà ondeggiare, alla tua bocca.

Ora immagina di svolgere quel compito quotidiano con una mano protesica, o un'interruzione nel flusso di segnali tra mano e cervello. Anche con i mezzi meccanici per stringere un bicchiere, afferrarlo richiederà una supervisione visiva costante e molti calcoli faticosi. Senza tutto quel feedback tattile dai muscoli e dalle dita, errori, probabilmente ne deriveranno frustrazione e un senso di perdita.

Con questo in testa, ricercatori del Lerner Research Institute della Cleveland Clinic hanno chiesto come, in effetti, potrebbero migliorare l'esperienza dell'utente per gli amputati dotati di una mano protesica.

La loro risposta era tanto semplice in teoria quanto complessa nell'esecuzione:sentirsi in pieno controllo di un'appendice artificiale, hanno trovato, l'utente di un arto protesico potrebbe aver bisogno solo di un piccolo ronzio.

Paul Marasco della Cleveland Clinic e i suoi colleghi hanno ideato un sistema robotico che, con ogni movimento di una mano artificiale, fornirebbe vibrazioni ai muscoli del braccio di un utente che controllava quella mano.

La posizione e l'intensità di quelle vibrazioni creavano per gli amputati un'illusoria sensazione "cinestetica" che stessero muovendo la propria mano. I soggetti dello studio hanno imparato in pochi minuti a utilizzare il feedback vibratorio per muovere più abilmente la loro mano meccanica, per percepire meglio la sua posizione nello spazio, e per stringere e allentare la presa sugli oggetti secondo necessità.

In alcuni casi, non servono gli occhi. Una volta ottenuto il sistema di vibrazioni di feedback, i partecipanti sono stati in grado di eseguire una vasta gamma di movimenti della mano bendati.

"Stabilire un senso di azione per questi dispositivi aiuterà gli amputati a sentirsi intrinsecamente in controllo dei loro arti artificiali, un aspetto chiave dell'accettazione da parte dell'utente, "Marasco e i suoi colleghi hanno riferito mercoledì sul giornale Scienza Medicina Traslazionale .

Nel futuro prossimo, gli autori hanno scritto, questo approccio potrebbe ispirare dispositivi indossabili o altri sistemi di feedback che potrebbero consentire agli amputati di guidare e controllare intuitivamente i loro arti protesici, ripristinando il lusso del movimento inconscio.

Dare agli utenti una maggiore sensazione di essere gli istigatori del movimento diventerà più importante con l'avanzare della tecnologia degli arti protesici, hanno scritto gli autori. Sebbene molti di quegli arti artificiali saranno in grado di muoversi indipendentemente, è improbabile che gli utenti li accettino se non si sentono come estensioni naturali del loro desiderio di trasferirsi.

Per ideare un menu di vibrazioni che segnalasse 22 movimenti separati della mano, i ricercatori hanno lavorato in gran parte con sei partecipanti a cui era stato amputato un braccio. Tutti avevano subito una reinnervazione nervosa mirata, una procedura che consente di stabilire un collegamento tra cervello e macchina reindirizzando i nervi amputati ai muscoli rimanenti.

Con un'unità di vibrazione portatile, hanno trasmesso un leggero ronzio (tra 70 e 110 hertz hanno funzionato meglio) ai muscoli nella parte della parte superiore del braccio:i bicipiti, tricipiti, brachiale e pettorale, che sono rimasti intatti. Usando la loro mano intatta sul lato opposto, i partecipanti hanno riferito quale movimento complesso hanno maggiormente associato al ronzio che hanno sentito.

I ricercatori hanno anche lavorato con volontari normodotati per mappare il sistema di feedback più efficace. Alcune delle connessioni tra vibrazione e movimenti della mano sembravano differire poco da persona a persona. I ricercatori hanno scoperto che alcuni punti di vibrazione sollecitavano abitualmente la presa del cilindro (o la chiusura del pugno), l'impugnatura del treppiede (in cui il pollice, indice e medio si uniscono) e il classico pizzico sottile del pollice e dell'indice. Le combinazioni di vibrazioni di feedback hanno suscitato altri movimenti manuali.

"Siamo effettivamente in grado di utilizzare l'illusione percettiva del movimento per fornire agli amputati la sensazione che la loro mano si muova in modi molto complessi e naturalistici, " disse Marasco.

Sebbene possa prima aiutare gli amputati che utilizzano arti protesici, l'approccio utilizzato dal suo team potrebbe un giorno aiutare i pazienti i cui movimenti sono stati compromessi dall'ictus, disturbi del movimento o lesioni del midollo spinale, Egli ha detto.

Il team di ricerca sta già esplorando modi per estendere queste tecniche ai pazienti che hanno perso una gamba. E stanno lavorando per confezionare il sistema in una protesi che consentirebbe ai pazienti di utilizzare il sistema su base giornaliera.

Silvestro Micera dell'Istituto di BioRobotica di Pisa, Italia, ha anche guidato un team di ricercatori con l'obiettivo di ripristinare il circuito di feedback che consentirebbe un movimento più fluido degli arti protesici. La prossima sfida per squadre come la sua e quella di Marasco, disse Micera, "sarà utilizzare questo feedback propriocettivo durante i reali compiti di presa funzionale e in combinazione con la sensazione tattile".

©2018 Los Angeles Times
Distribuito da Tribune Content Agency, LLC.