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Gli scienziati hanno dato per la prima volta un senso realistico del tatto a persone che utilizzano una mano robotica tramite segnali inviati dal loro cervello, segnando l’ultimo progresso nella ricerca neurotecnologica per aiutare a superare le disabilità.
Lo studio dell’Università di Chicago, pubblicato su Scienza giovedì, ha lavorato per diversi anni con volontari paralizzati da lesioni del midollo spinale. Avevano minuscoli elettrodi impiantati nelle regioni sensoriali e motorie del cervello che controllano le sensazioni e i movimenti del braccio e della mano.
I soggetti hanno imparato non solo ad afferrare gli oggetti guidando un arto bionico con il pensiero – un’impresa raggiunta in ricerche precedenti – ma anche a percepire bordi, forme e movimenti. Una comunicazione così ricca e bidirezionale tra la mano robotica e il cervello fa sperare che i sistemi intuitivi possano migliorare la vita di milioni di persone disabili.
“La ricerca è andata oltre qualsiasi cosa fosse stata fatta prima nel campo delle interfacce cervello-computer”, ha affermato Giacomo Valle, che ha guidato lo studio di Chicago e recentemente si è trasferito alla Chalmers University of Technology in Svezia.
“Ora siamo a un altro livello di tocco artificiale. Pensiamo che questa ricchezza sia cruciale per raggiungere la destrezza, la manipolazione e l’esperienza tattile tipiche della mano umana”.
I ricercatori hanno mappato le aree cerebrali che rispondono al tocco in parti specifiche della mano e delle dita, utilizzando impianti realizzati da Blackrock Neurotech, il più longevo produttore statunitense di BCI.
“Gli elettrodi uno accanto all'altro nel cervello non creano sensazioni che 'piastrellano' la mano in piccole zone ordinate con corrispondenza uno a uno”, ha detto Charles Greenspon di Chicago, autore senior dello studio. “Invece le localizzazioni sensoriali si sovrappongono.”
I ricercatori hanno sviluppato programmi che utilizzavano la sovrapposizione delle zone tattili per consentire ai partecipanti di provare la sensazione di qualcosa che si muove dolcemente sulle loro dita bioniche, come il volante di un simulatore di guida. Potevano anche identificare le lettere dell'alfabeto tracciate sulle loro dita.
Greenspon ha affermato che ulteriori progressi nel ripristinare un senso del tatto realistico per le persone che vivono con amputazioni o paralisi dipendono più dall’aumento della sensibilità della pelle sintetica sulle mani protesiche che dallo sviluppo di migliori impianti cerebrali.
Gli scienziati dovevano anche migliorare la “propriocezione” dei soggetti, ovvero la sensazione di sapere dove sono posizionati gli arti bionici.
La ricerca è stata finanziata dal National Institutes of Health statunitense attraverso il Cortical Bionics Research Group, un consorzio universitario. Valle ha affermato che il suo trasferimento a Chalmers ha esteso le sue attività all'Europa, dove ci sono stati meno investimenti nelle neurotecnologie rispetto agli Stati Uniti.
Un approccio simile potrebbe aiutare le persone con altri tipi di perdita sensoriale, hanno detto gli scienziati. Ad esempio, stanno lavorando con chirurghi e ostetrici all'Università di Chicago su un progetto di ricerca Progetto Seno Bionicoche mira a produrre un dispositivo impiantabile per ripristinare il senso del tatto che manca dopo la mastectomia.
Commentando i risultati, Paul Marasco, neuroscienziato della Cleveland Clinic in Ohio, non coinvolto nella ricerca, ha affermato: “La bellezza dello studio . . . è che stanno scoprendo come i circuiti cerebrali elaborano le informazioni tattili a un livello molto locale.
“Sono nella prima fase in cui imparano a parlare la lingua del cervello, che nessuno capisce veramente.”