Mimare nel modo più preciso possibile il controllo motorio della mano da parte del sistema nervoso centrale è uno degli obiettivi più alti che si è data la ricerca protesica negli ultimi anni, insieme alla possibilità di dotare le protesi di un feedback sensoriale, obiettivo che permetterebbero ai portatori di protesi di mano di percepire il device come parte del proprio corpo, facilitandone l’accettazione e l’uso nel quotidiano.
Tanti gli enti di ricerca mondiali che lavorano al raggiungimento di questi obiettivi, tra i quali anche l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) di Genova. In un recente lavoro, condotto in collaborazione con l’Imperial College di Londra e pubblicato su Science Robotics, l’IIT ha dimostrato l’esistenza di una correlazione tra schemi di movimento della mano e schemi di controllo dei motoneuroni. Una correlazione che è stata subito applicata al controllo di una mano robotica soft, prodotta quindi con materiali morbidi che rendono ancora più reale l’interazione con l’ambiente. Scendiamo nel dettaglio dello studio.
Dettagli dello studio
Il primo passo di questo lavoro è stata l’ideazione e realizzazione di una mano robotica “soft”, appunto, caratterizzata da due gradi di attuazione. La protesi così prodotta è stata inizialmente utilizzata su 9 soggetti sani per studiare le attivazioni della mappa neuronale di comandi generati dalle sinergie posturali concesse dalla protesi stessa. Ciò ha permesso di individuare le correlazioni cui si accennava prima tra pattern di movimento e pattern di comandi neurali.
In particolare, gli autori hanno scoperto l’esistenza di sinergie neurali che superano in dimensione e robustezza le sinergie muscolari classiche, già utilizzate in modo sperimentale per controllare le mano robotiche. Questo ha dato il via allo sviluppo di innovativo metodo online per decodificare le sinergie neurali momento per momento e trasformarle in un controllo continuo della mano robotica.
Il nuovo sistema di controllo è stato quindi testato in scenari real-time su 11 pazienti senza disabilità fisiche e su 3 portatori di protesi. I risultati ottenuti mostrano la superiorità del controllo basato sulle sinergie neurali rispetto a quelle muscolari, nei portatori di protesi ancor più che negli altri. Lo confermano i numeri: negli amputati il nuovo sistema di controllo ha portato al raggiungimento dell’obiettivo motorio multidigitato nell’82,5% dei casi, contro il 35% del controllo muscolare.
Nei pazienti sani le percentuali sono rispettivamente del 79,5% e del 54,5%. Riuscire a controllare movimenti multidigitati significa facilitare azioni anche fini, tipiche della quotidianità: non solo le prese, ma anche la scrittura, la vestizione e così via. I risultati suggeriscono quindi che il nuovo metodo di controllo possa favorire movimenti più fluidi e spontanei e, nel tempo, portare alla realizzazione di mani robotiche che mimano in tutto e per tutto quelle native.
Fonte: Patricia Capsi-Morales et al., Merging motoneuron and postural synergies in prosthetic hand design for natural bionic interfacing. Sci. Robot.10,eado9509(2025).DOI:10.1126/scirobotics.ado9509
