Un’innovativa ricerca pubblicata sulla prestigiosa rivista “Science Robotics” ha dimostrato come la respirazione possa costituire una chiave fondamentale per controllare un braccio robotico sull’uomo, senza interferire con le normali funzioni corporee.
La sperimentazione, guidata dal professor Silvestro Micera, docente di Bioelettronica e Ingegneria neurale presso l’EPFL di Losanna e presso la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, ha dimostrato come l’oscillazione del diaframma possa essere utilizzata con successo per il controllo di un terzo braccio robotico, ampliando così le capacità di un individuo “a norma di legge”.
Il progetto è stato finanziato dal Fondo Nazionale Svizzero per la Scienza (Nccr Robotics) ed è finalizzato alla realizzazione di un braccio robotico indossabile per un supporto quotidiano, soprattutto in ambito lavorativo. Micera ritiene che l’analisi delle potenzialità cognitive di controllo del terzo braccio possa favorire una migliore comprensione delle funzioni cerebrali umane.
“Il principale obiettivo di questa ricerca è l’analisi del sistema nervoso – ha spiegato Silvestro Micera – Sfidando il cervello con una nuova attività, è possibile acquisire una più approfondita conoscenza delle sue capacità e, dunque, applicare tali informazioni nello sviluppo di dispositivo di assistenza per la riabilitazione post-ictus o per persone con disabilità”.
Nel corso del suo studio, Micera ha sviluppato soluzioni tecnologiche di avanzamento, con l’obiettivo di restituire le funzionalità sia motorie sia sensoriali, perse a causa di eventi traumatici o disturbi neurologici.
Tuttavia, fino ad oggi, non si era mai concentrato sull’utilizzo della tecnologia per migliorare le capacità cognitive e fisiche del corpo umano. Il co-PI dello studio e Senior Scientist dell’EPFL presso il Neuro-X Institute, Solaiman Shokur, spiega: “Vogliamo testare la capacità del cervello umano di controllare ciò che la natura ci ha dato. Abbiamo dimostrato che i cervelli umani possono adattarsi ad esseri meccanici, coordinandoli di pari passo ai nostri arti biologici”.
Ciò implica l’acquisizione di nuove funzioni motorie o il potenziamento di quelle già presenti in individui portatori di disabilità o meno, in un continuum tra riabilitazione e potenziamento dal punto di vista del sistema nervoso. Per stabilire i limiti cognitivi di un miglioramento, i ricercatori hanno creato un ambiente virtuale in cui hanno misurato la capacità di un individuo sano di controllare un braccio virtuale mediante il movimento del diaframma, scoprendo che tale controllo non interferisce con altre azioni, come la gestione delle braccia, la parola o il contatto visivo.
In questa innovativa configurazione di realtà virtuale, l’utente è equipaggiato con una sofisticata cintura in grado di misurare il movimento del diaframma. Grazie all’uso di una cuffia VR, l’utente è immerso in un ambiente a tre braccia, composto dalla propria mano destra, dalla propria mano sinistra e da un terzo braccio con una mano simmetrica a sei dita. Come spiega Giulia Dominijanni, dottoranda presso il prestigioso Neuro-X Institute dell’EPFL e prima autrice dello studio, l’introduzione di questa particolare appendice simmetrica è stata pensata per eliminare possibili pregiudizi o preferenze verso la mano destra o sinistra.
Ciò che ha colpito gli sperimentatori è stata la naturalezza con cui hanno imparato a controllare il movimento del terzo arto, gestibile in modo estremamente intuitivo attraverso il diaframma. Inoltre, l’approccio di controllo adottato è totalmente indipendente dagli arti biologici dell’utente e non influisce minimamente sulla sua capacità di controllare in modo autonomo il proprio corpo.
Come prossimo passo, il team di ricerca punta a sperimentare l’utilizzo di dispositivi robotici ancora più sofisticati, integrando le loro diverse strategie di controllo per realizzare fini applicazioni sia all’interno che all’esterno del laboratorio. Solo in questo modo riusciranno a svelare tutto il potenziale insito in questa rivoluzionaria tecnologia. A concludere è Silvestro Micera, autorevole esperto del settore e figura di riferimento nel campo della neuroscienza applicata.
