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Protesi: una cyber mano tra due anni
Un progetto italiano di enorme importanza
Soltanto due anni e poi gli scienziati che vi si dedicano potranno 'dare una mano' a quanti ne avranno bisogno. La promessa è solenne, manca poco ormai, gran parte del lavoro è stato fatto nei trascorsi tre anni e mezzo di studi e ricerche. La perfezione è ad un passo: la prima protesi cibernetica (cyberhand) è ormai realtà.
Merito di un gruppo di scienziati ed ingegneri con base a Pontedera nell'Istituto Superiore Sant'Anna venuti da Germania, Spagna, Danimarca sotto la direzione dal professor Paolo Dario, responsabile del progetto. La loro costante applicazione ha portato non solo alla creazione di una mano artificiale in tutto simile a quella umana; non solo si può ottenere una fluidità di movimenti per niente 'robotici', ma questa potrà presto 'far sentire' l'oggetto che vuole stringere 'in mano' con tutte le peculiarità tattili che comporta e, soprattutto, sarà la prima protesi (riduttivo chiamarla così) che la persona riuscirà a 'sentire' come propria, come una mano 'naturale'.
Gli scienziati ne sono sicuri: la mano metallica farà parte integrante del corpo non solo fisicamente ma soprattutto psicologicamente. Insomma, una vera rivoluzione copernicana nel risultato, possibile grazie all'aver osato pensare e tentare di collegare la cyberhand direttamente alle terminazioni nervose del paziente che ha subito una amputazione al di sotto del gomito.
Non saranno, dunque, più movimenti 'indotti' - come succedeva fino a poco tempo fa - quando la protesi si muoveva solo in seguito alla contrazione dei muscoli del braccio, ma i movimenti saranno volontari nel senso più ampio del termine e cioè imposti e dipendenti dalla volontà in maniera diretta e naturale.
Non poco.
La sperimentazione ha superato il punto di non ritorno, anche se bisogna mettere a punto ancora gran parte dell'aspetto più delicato, quello appunto del collegamento tra l'arto artificiale e la rete neurale. Per avere una idea ancora più precisa della mano meccanica e delle sue infinite possibilità bisogna dare una occhiata ai video messi a disposizione dall'Istituto Superiore Sant'Anna, grazie ai quali è possibile rendersi conto della fluidità dei movimenti, della sensibilità e della scarsa rigidità meccanica.
Il prototipo che si vede, tuttavia, è guidato da un computer ed ha lo scopo di illustrare le possibilità di movimento e non ancora la funzionalità e l'interazione con il corpo umano.
Per esempio qui la cyberhand maneggia una bottiglia, prende una caramella, afferra una spugnetta o addirittura dà una 'calorosa' stretta di mano.
Punto Informatico avrebbe voluto approfondire con gli autori le caratteristiche di questa opera dell'ingegno e della ricerca nostrana, ma al momento nessun esponente del team di ricerca si è detto disponibile a parlarne.
Il progetto Cyberhand è un progetto finanziato dall'Unione europea con 1,8 milioni di dollari prelevati da un fondo speciale per lo sviluppo delle tecnologie.
Durante la presidenza italiana della Ue ha avuto il maggior impulso. E sul sito (non più on line) se ne decantavano i pregi.
Un'immagine della robomanoLa Cyberhand è pensata per essere controllata dagli impulsi inviati attraverso il sistema nervoso centrale. È forse l'estremo esempio di ricerca raggiunto dalla robotica italiana. Dopo un inizio pieno di fervore negli anni '70 questo campo, in Italia, ha attraversato un lungo periodo di stagnazione per riemergere negli ultimi 10 anni spronato dallo sviluppo industriale. Da qui la fiducia della UE ed i necessari fondi per portare a casa i risultati della ricerca.
Il progetto sta riscuotendo notevoli riconoscimenti e sta facendo il giro del mondo su tutti i giornali specializzati e non. Il gruppo del Sant'Anna è all'avanguardia e per ora isolato esempio di sperimentazione con queste caratteristiche, 'insidiato', tuttavia, da scienziati giapponesi e da altri team di quei paesi dove la ricerca robotica viene considerata essenziale allo sviluppo.
La mano bionica è composta da cinque dita completamente sensibili, ognuna delle quali è capace di articolare movimenti simili alle dita umane, mosse da cinque motori dedicati che consentono di 'riflettere' in maniera autonoma, cioè svincolati uno dall'altro. Sembra un vero miracolo dell'evoluzione, con il pollice opponibile così da permettere un ventaglio di movimenti enorme e consentire di afferrare un oggetto con modalità in tutto simili alla mano umana. Le protesi precedenti appaiono molto, molto lontane.
'La mano artificiale è importante non tanto perché utilizza un numero ampio di movimenti e di possibilità - racconta il prof. Dario ad Associated press - ma anche dal punto di vista psicologico perché, per la prima volta, il paziente sarà in grado di sentire quello che la sua mano artificiale sta facendo. Le persone cui in passato si trapiantavano gli arti artificiali erano piuttosto infelici proprio perché mancava la sensibilità. Essi non sentivano la mano come parte del loro corpo poiché non forniva sensazioni, era percepita come altro da sé e, dunque, era utilizzata come fosse un qualsiasi attrezzo esterno'. 'Un'altra differenza sostanziale - sottolinea Dario - è che finora le mani artificiali potevano essere mosse attraverso la flessione dei muscoli delle braccia: contraendo braccio e avambraccio si creava una tensione che meccanicamente muoveva la protesi 'inanimata'. La mano artificiale, invece, sarà collegata e controllata dai nervi del paziente ed i movimenti creati dai motori interni. Alcune funzioni in ogni modo saranno controllate da un microprocessore che darà risposte automatiche in particolari casi. Questo avverrà senza alcun intervento della persona ma servirà a dare reazioni veloci' come quando si toccherà un oggetto troppo caldo. In questo caso il microprocessore sostituirà l'istinto ed i riflessi condizionati.
L'intera protesi è ricoperta da una guaina speciale che ripropone al meglio le caratteristiche della nostra pelle. Sotto tale guaina sono disseminati i sensori della mano bionica, l'altro aspetto rivoluzionario dell'opera. La loro distribuzione rispecchia molto quella delle terminazioni nervose del corpo umano; questi sensori permettono di distinguere la struttura dell'oggetto e riportare al cervello le sensazioni tattili principali: ruvido, liscio, morbido, duro, freddo, caldo.
Un'immagine della robomano'La nostra pelle', spiega ancora il professor Dario, 'è capace non solo di distinguere se una cosa e calda o fredda, ma anche se è calda o caldissima, da una parte, dall'altra è anche capace di distinguere il materiale con cui è fatta oppure con che velocità si riscalda. Così riusciamo distinguere un oggetto costruito in acciaio da uno di legno, anche se hanno la stessa temperatura li sentiamo comunque differenti'
I ricercatori sono convinti che la mano artificiale sarà pronta per i trapianti in meno di due anni. Tra sensori, motori, l'ossatura vera e propria, le piccole batterie, tutto non dovrebbe pesare più di 600 grammi come una mano reale.
'Il numero delle batterie potrebbe essere un problema', ha spiegato al New Scientist Fabrizio Vecchi, uno dei membri del team, 'per far muovere tutti i motori che assorbono grande energia'. Un problema pratico che dovrà essere risolto in breve tempo. Intanto, l'ultima parte della ricerca sta perfezionando il metodo per collegare gli elettrodi al sistema nervoso. Per fare questo sono stati pensati nuovi tipi di elettrodi che si possano comportare come una interfaccia tra i circuiti della mano elettronica e i nervi del corpo.
'Un set di elettrodi', spiega ancora Vecchi, 'servirà per registrare i segnali uscenti dal cervello per trasformarli in segnali elettrici che siano in grado di 'essere capiti' dalla cyberhand. Un secondo set dovrà tradurre invece i segnali artificiali registrati dalla protesi e dai suoi sensori in segnali che possano essere compresi dal sistema nervoso umano e dunque decifrati dal cervello come sensazioni tattili. Sono i sensori a svolgere una parte molto importante, quasi indispensabile, - conclude Vecchi - noi stessi non riusciremmo ad utilizzare i nostri arti reali senza le sensazioni tattili. Si immagini di prendere un bicchiere non sapendo quanto stai stringendo la presa: troppo lenta ed il bicchiere scivola, troppo stretta e si frantuma'.
Alessandro Biancardi
Fonte: (31/12/2005)
Pubblicato in Medicina e Salute
Tag:
protesi,
mano
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