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Fonte: https://www.sciencealert.com/a-luke-skywalker-inspired-mind-controlled-robotic-arm-allows-its-wearer-to-feel

La ricerca sulle protesi robotiche sta procedendo a passi da gigante, ma un ostacolo si sta rivelando piuttosto difficile da superare: fornire agli amputati il senso del tatto. Tra le altre cose, questo senso ci aiuta a controllare la nostra forza di presa - che è di vitale importanza quando si tratta di avere un controllo motorio fine per maneggiare oggetti delicati.

I nuovi prototipi della protesi LUKE Arm, chiamata così in onore di Luke Skywalker, l'eroe di Star Wars con una mano robotica, possono essere collegati ai nervi di chi le indossa.  Questo spettacolare progresso ha permesso ai volontari che si sono offerti di testare la protesi  di maneggiare l'uva, sbucciare una banana e persino sentire la mano della moglie nella propria.

Keven Walgamott, che ha perso la mano sinistra e parte del braccio in un incidente elettrico 17 anni fa, si è offerto volontario per testare il prototipo di protesi robotica.

"Mi ha quasi fatto piangere", ha detto, riferendosi all'utilizzo del braccio per la prima volta. "È stato davvero sorprendente. Non avrei mai pensato di poter sentire di nuovo in quella mano."

Il braccio è in sviluppo da 15 anni e sfrutta lo stesso principio con cui il nostro cervello controlla gli arti, inviando segnali attraverso il sistema nervoso.

Questa tecnologia si chiama "stimolazione del nervo periferico" e gli ingegneri hanno studiato il suo uso nelle protesi degli arti superiori per anni.

Gli elettrodi sono attaccati ai nervi del braccio sopra il sito di amputazione e anche alla protesi. L'utente quindi pensa a muovere la mano e il braccio. Ci vuole un po' di allenamento - l'attività neurale di ognuno è diversa - ma gradualmente, il software che gestisce il braccio apprende i segnali neurali dell'utente per il controllo della protesi e la destrezza di base viene ripristinata.

Il braccio LUKE, sviluppato da Mobius Bionics, ha 100 microelettrodi collegati ai nervi nella parte superiore del braccio e anche a un computer esterno.

Ma il senso del tatto deve essere trasmesso dall'arto al cervello, quindi per generare una capacità robotica di "sentire", il team di ricerca aveva bisogno di nuovi trucchi. La mano robotica ha sensori che possono imitare la sensazione del tatto.

La sfida di trasmettere tali informazioni al cervello nel modo corretto è il passo successivo, più difficile.

"Solo fornire sensazioni è un grosso problema", ha detto l'ingegnere biomedico Gregory Clark dell'Università dello Utah. "Ma il modo in cui invii queste informazioni è anche di fondamentale importanza e se le rendi più realistiche biologicamente, il cervello le capirà meglio e anche le prestazioni di questa sensazione saranno migliori."

Una protesi "feeling" sviluppata da DARPA e svelata nel 2015 ha risolto questo problema con elettrodi collegati direttamente alla corteccia sensoriale del cervello, ma il team di Clark voleva una soluzione meno invasiva.

Quando tocchi qualcosa, una raffica di segnali viene immediatamente inviata ai nervi al cervello, dopo di che si assottiglia. Il team ha registrato questa attività dal braccio di un primate ed ha eseguito calcoli matematici per elaborare un'approssimazione di come ciò avvenga nell'uomo.

Un modello basato su questi calcoli è stato quindi integrato nel software per il braccio LUKE e perfezionato. E ha funzionato.

Così Walgamott ha avuto un senso del tatto sufficiente da poter estrarre un acino di uva dal suo stelo senza schiacciarlo. Ha maneggiato un uovo senza romperlo, sbucciato una banana senza schiacciarla, inviato un sms sul suo telefono.

"Una delle prime cose che voleva fare era mettere la sua fede nuziale. È difficile da fare con una mano", ha detto Clark. "È stato molto commovente."

La ricerca si è concentrata principalmente sul tatto, ma c'è anche la capacità di trasmettere temperatura e dolore, qualcosa che i ricercatori vogliono sviluppare ulteriormente in futuro. Il team desidera inoltre sviluppare una versione wireless del braccio LUKE che non deve essere collegata a un computer esterno, in modo che possa essere utilizzata nella vita di tutti i giorni.

Per ora, rimane un prototipo di ricerca in un laboratorio. Ma il team spera che entro il 2021, tre partecipanti allo studio possano persino essere in grado di portare a casa il loro braccio LUKE.

La ricerca è stata pubblicata su Science Robotics.