Il Tirreno

PISA. Ci sono tante ragioni per le quali la Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa ha sviluppato “Lifehand2” la mano bionica, già impiantata nel 2014 su un paziente danese di 36 anni. La principale, però, è complessa come solo le cose semplici possono esserlo: «Le persone amputate vogliono sentire la mano come parte del proprio corpo». Non come una protesi, non come un corpo esterno, dice il professor Silvestro Micera a capo del progetto internazionale, sostenuto dal ministero della Salute, dal progetto europeo Nebias e da altri progetti nazionali e internazionali. È per questo che per mesi e mesi i ricercatori dell'Istituto di Biorobotica del Sant'Anna hanno cercato il modo di rendere “fine” il tatto della mano bionica. E non si sono fermati fino a quando l'indice di silicone con microsensori in silicio - progettato dal team dell'ingegner Calogero Oddo - non è riuscito a inviare al cervello del paziente amputato i segnali giusti: la sensazione di accarezzare una superficie ruvida.
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IL TOCCO RUVIDO
Detta così, potrebbe sembrare un'invenzione da niente. Se non fosse che la “sensazione” di ruvidità viene inviata al cervello da una mano artificiale, tramite i nervi del braccio. Quindi, un gruppo di ricercatori in Toscana è riuscito a tradurre in impulsi elettrici per il cervello un movimento meccanico. Sembra di essere in un'altra epoca scientifica dal primo prototipo di mano bionica, la Cyberhand: eppure era solo il 2008. Ma anche rispetto all'impianto del 2014, la svolta è epocale. È proprio Micera a provare a spiegare i progressi compiuti in (relativamente) pochi mesi. E l'importanza dell'evoluzione della ricerca che ha in Toscana il proprio riferimento, anche se poi si sviluppa con collaborazioni internazionali, con strutture come il Centro per le neuroprotesi dell'Epfl di Losanna: «Il primo passo compiuto - esordisce Micera - è stato realizzare un sensore artificiale simile a quello naturale. Nel dito della mano bionica c'era la necessità di riprodurre sensori simili a quelli che si trovano nel polpastrello della mano naturale». Sono i sensori che trasmettono al cervello gli impulsi elettrici ogni volta che il tatto si attiva. Quando la mano tocca la superficie - dettagliano i ricercatori del Sant'Anna - il polpastrello in qualche modo si deforma. "La deformazione meccanica, registrata dai sensori sottocutanei, produce una stimolazione elettrica che, attraverso i nervi arriva al cervello". Quando il cervello riceve questa stimolazione, legge il “messaggio” e lo traduce nelle sensazioni del tatto.
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IL SEGRETO IN UN ALGORITMO
«Una volta capito che cosa era necessario fare - prosegue Micera - il team dell'ingegner Calogero Oddo ha elaborato l'algoritmo, il sistema di calcolo, che consente di tradurre le informazioni registrate dal dito bionico “sensibile” in un linguaggio comprensibile per il cervello». Infatti, visto che l'arto è bionico, c'è necessità di far parlare l'arto artificiale con il sistema nervoso. «L'algoritmo - ribadisce Micera - consente di tradurre le informazioni registrate dal polpastrello nella lingua comprensibile al nervo». A recepire queste informazioni, nel nervo c'è impiantato un elettrodo che invia gli impulsi, adeguatamente, tradotti al cervello. È così, quindi, che la persona avverte la sensazione di toccare una superficie più o meno ruvida.
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STUDI SUI NON AMPUTATI
Per arrivare a questo punto, la ricerca non è stata condotta solo su pazienti amputati. Anzi. Come illustra il dottor Stanisa Rasponivic del Sant'Anna gli esperimenti con gli elettrodi (di fatto aghi sottolissimi) sono stati condotti anche su pazienti in possesso di entrambe le braccia. È stato necessario, infatti, inserire questi aghi nei nervi per studiare gli impulsi elettrici inviati al cervello quando la mano sfiorava le diverse superfici. Solo da uno studio approfondito di neurofisiologia si è, poi, potuta sviluppare la ricerca sul “tatto fine” della mano bionica. I risultati finora ottenuti, sui pazienti sottoposti a sperimentazione, sono buoni. C'è il riconoscimento della ruvidezza delle superfici (e quindi di un diverso grado di levigatezza).

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MIGLIORARE LA PRESA
Ma perché è così importante garantire questa sensazione alle persone amputate, al di là della possibilità di non far avvertire la protesi come un corpo esterno? Ancora una volta, prova a rispondere il professor Micera: «In generale, le persone amputate chiedono sempre di avere il maggior numero di “informazioni tattili” dalla mano bionica, perché questo consente una migliore capacità di manipolazione. In particolare, avere la sensazione di ruvidezza, consente anche di calibrare la forza di presa degli oggetti: più un oggetto è ruvido, più l'attrito garantisce una presa migliore. E minore è la forza richiesta alla mano artificiale per maneggiarlo».
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AL TATTO MANCA LA PIACEVOLEZZA
Il fatto, però, di far avvertire la “ruvidezza” al paziente amputato non gli garantisce ancora una sensibilità tattile a 360 gradi. E probabilmente non gliela consentirà ancora a lungo. Ad esempio - ammette Micera - è ancora molto lunga la strada per trasmettere al cervello la sensazione di piacevolezza al tatto da parte di una mano bionica: «Accarezzando il velluto con il nostro arto, si potrà dire se il tessuto, se la consistenza della stoffa è più o meno liscia, ma non se sia piacevole al tatto. La piacevolezza, infatti, è una sensazione trasmessa da nervi piccolissimi: riprodurre gli impulsi elettrici di nervi molto piccoli è difficile».

NON SI SENTE SE SCOTTA
Lo stesso ragionamento vale per sensazioni anche più pratiche: ad esempio gli oggetti che scottano. Se una persona vuole togliere dal forno una teglia con la mano artificiale, è in grado di farlo senza bruciarsi? «Lo può fare - assicura Micera - ma non perché avverta la sensazione di calore. Anche questa sensazione si trasmette al cervello attraverso nervi molto piccoli per i quali, al momento e credo ancora per molto tempo, sarà difficile ricreare una stimolazione elettrica. Tuttavia, nella mano si installano sensori di temperatura: non appena registrano che i gradi dell'oggetto sono eccessivi, scatta un meccanismo che fa aprire la mano (bionica) in automatico. Così l’arto si apre e non si brucia».
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