Nuova protesi robotica permette movimenti di mano e dita col pensiero

Uno dei problemi principali delle protesi robotiche per le mani sta nell’inviare il comando dal cervello del paziente fino alla mano e alle dita, attraverso i muscoli o i nervi, onde effettuare i movimenti necessari.
È un ostacolo che sembra essere risolto da un nuovo progetto realizzato da ricercatori dell’Università del Michigan che hanno realizzato un sistema per controllare con estrema precisione una mano robotica la quale risponde al pensiero del paziente.

L’interfaccia si basa su una serie di piccoli innesti muscolari i quali amplificano i segnali nervosi che partono al cervello. L’interfaccia è già stata testata su protesi robotiche e sembra abbia avuto successo dopo aver tradotto i segnali che partono dal cervello in veri movimenti con un livello di precisione stabile nel tempo.
Le protesi robotiche attuali funzionano perlopiù registrando i segnali elettrici dei muscoli. Questo significa che il paziente deve contrarre i muscoli nell’avambraccio per controllare le dita. Ciò non è possibile per tutti i pazienti: in alcuni di loro, infatti, i muscoli possono essere danneggiati o del tutto mancanti e i pazienti non possono effettuare flessioni necessarie per far partire l’input.

Inoltre se il braccio della persona suda, si gonfia o la protesi si sposta il segnale non risulterà più preciso e il dispositivo deve essere ricalibrato tanto che alla fine molti amputati decidono che non ne vale la pena.
I nuovi dispositivi si basano invece sui nervi. Anche questi ultimi trasmettono i comandi del cervello lungo il braccio. Tuttavia impiantare dei fili nei nervi per catturare i loro segnali elettrici non è efficiente perché i segnali dei nervi sono deboli.

In passato si è dunque dunque pensato di aumentare questi segnali provenienti dai nervi collegandoli ai muscoli. In pratica i deboli segnali dei nervi sono stati reindirizzati in un altro muscolo del corpo. Ma anche questo approccio si è rivelato per molti versi fallimentare.
I ricercatori dell’Università del Michigan, guidati da Paul Cederna, hanno dunque pensato di mettere in pratica un approccio alternativo, ossia quello di dotare i nervi di muscoli propri di piccola dimensione.

Hanno collegato i nervi del braccio a pezzi di tessuto muscolare raccolto dalla coscia creando un nuovo set di muscoli delle dita all’interno dell’avambraccio. Nello studio, pubblicato su Science Translational Medicine, i ricercatori descrivono i primi test con questa nuova protesi robotica in cui i fili vengono inseriti attraverso la pelle negli innesti muscolari alternativi.

Nel corso di test, il dispositivo sembrava poter facilmente raccogliere i segnali elettrici. Utilizzando poi algoritmi informatici, i ricercatori erano capaci di tradurre segnali elettrici nei movimenti previsti durante dei test in cui i pazienti muovevano una mano virtuale sullo schermo oppure tramite una protesi disponibile in commercio, denominata LUKE.
Ora i ricercatori stanno cercando di compattare questa interfaccia rimodulandola in modo che non sporgano fili attraverso la pelle e ottimizzandone le funzioni.

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