Sono stati fatti progressi significativi nella creazione di arti bionici dotati di senso del tatto! Si tratta di un campo innovativo che combina robotica avanzata, neuroscienze e bioingegneria per migliorare la qualità della vita delle persone con amputazioni.
1. Come funziona il tatto negli arti bionici
- Sensori tattili: Gli arti bionici avanzati sono dotati di sensori in grado di rilevare pressione, temperatura e vibrazioni. Questi sensori imitano le funzioni della pelle umana.
- Interfaccia neurale: Per trasmettere le informazioni tattili al cervello, i ricercatori usano interfacce neurali che collegano i sensori bionici ai nervi residui nell’arto amputato.
- Stimolazione elettrica: Impulsi elettrici vengono inviati ai nervi, ricreando sensazioni che il cervello percepisce come “tatto”.
2. Esempi di applicazioni
- Progetto europeo NEBIAS: Questo progetto ha sviluppato arti bionici che possono trasmettere sensazioni tattili complesse. Persone con protesi sono riuscite a percepire consistenza, forma e peso degli oggetti.
- Protesi della DARPA (Revolutionizing Prosthetics Program): Negli Stati Uniti, la DARPA ha creato protesi che permettono agli utenti di sentire tocchi leggeri e distinguere oggetti di diversa consistenza.
3. Benefici
- Maggiore controllo: Il feedback tattile aiuta le persone a controllare meglio l’arto bionico, migliorando la presa e riducendo il rischio di caduta degli oggetti.
- Esperienza naturale: Il senso del tatto rende l’arto bionico più “integrato” nella percezione del corpo, riducendo la sensazione di estraneità.
- Benessere psicologico: Sentire di nuovo è spesso un grande sollievo emotivo e contribuisce al recupero dell’autonomia.
4. Sfide attuali
- Costo: Questi dispositivi sono molto costosi e non sempre accessibili a chi ne ha bisogno.
- Durata e affidabilità: I sensori e le interfacce devono essere robusti per un uso quotidiano.
- Compatibilità con il corpo umano: Le interfacce neurali devono essere biocompatibili per evitare rigetti o infezioni.
Arti extracorporei controllati tramite interfaccia computer
Un’altra innovazione straordinaria nel campo della neuro-tecnologia è lo sviluppo di arti extracorporei controllati tramite interfacce computerizzate. Questo approccio è progettato per persone che non hanno perso un arto ma che non possono utilizzarlo a causa di paralisi, lesioni al midollo spinale o altre disabilità motorie. Ecco come funziona:
1. Il concetto di arto extracorporeo
Un arto extracorporeo è una protesi robotica esterna che non sostituisce un arto mancante ma si aggiunge al corpo per svolgere funzioni motorie. Questo dispositivo è controllato attraverso segnali cerebrali, bypassando il sistema nervoso danneggiato.
2. Come funziona
Interfaccia cervello-computer (BCI):
- Decodifica dei segnali neurali: Gli elettrodi (impiantati nel cervello o posizionati sulla superficie del cuoio capelluto) captano i segnali cerebrali associati all’intenzione di movimento.
- Elaborazione dei segnali: Un computer interpreta i segnali cerebrali e li traduce in comandi per il controllo dell’arto robotico.
- Esempio: Se una persona pensa “muovi la mano”, il sistema interpreta il segnale e attiva il movimento del dispositivo robotico.
b. Sensori tattili e feedback:
- L’arto extracorporeo può essere dotato di sensori tattili che inviano informazioni sul contatto, la pressione o la consistenza al cervello, restituendo una sensazione “virtuale” di tatto.
- Questo feedback avviene tramite stimolazione dei nervi periferici o direttamente del cervello.
c. Controllo tramite segnali muscolari residui:
- In alcuni casi, elettrodi possono essere posizionati su muscoli ancora funzionanti (anche se indeboliti), permettendo di inviare comandi all’arto robotico.
3. Applicazioni principali
- Per paralisi totale o parziale: Persone con lesioni al midollo spinale possono usare questi dispositivi per riacquisire funzioni motorie come afferrare, muovere o manipolare oggetti.
- Ampliamento delle capacità umane: In futuro, questi arti potrebbero essere usati per “estendere” le capacità naturali, come avere una mano extra per svolgere attività complesse.
- Realtà virtuale e robotica remota: Gli stessi principi vengono applicati per controllare robot o macchinari a distanza tramite il pensiero.
4. Esempi concreti
- Progetti universitari: Il MIT e l’Università di Pittsburgh hanno sviluppato sistemi di interfaccia cervello-computer per controllare arti robotici con grande precisione.
- Applicazioni cliniche: Alcuni pazienti paralizzati sono riusciti a controllare braccia robotiche per svolgere attività quotidiane, come mangiare o bere.
5. Benefici
- Indipendenza: Le persone paralizzate possono riacquistare autonomia, migliorando la qualità della vita.
- Ampliamento delle opzioni terapeutiche: Questi dispositivi rappresentano una soluzione per chi non può beneficiare di altre tecniche di riabilitazione.
- Integrazione corpo-macchina: Il feedback tattile e l’intuitività del controllo rendono questi dispositivi sempre più naturali da usare.
6. Sfide attuali
- Precisione dei segnali: I segnali neurali sono complessi da interpretare, e il sistema richiede un alto livello di calibrazione.
- Invasività: Le interfacce cerebrali impiantabili comportano rischi medici, anche se le tecnologie non invasive stanno migliorando.
- Accessibilità economica: I costi di sviluppo e produzione sono ancora elevati.
- Adattamento personale: Ogni dispositivo deve essere personalizzato per adattarsi alle esigenze e ai segnali unici dell’utente.