New Brain-Computer Interface for More Realistic Prosthetic Limbs

Gli scienziati dei Rehab Neural Engineering Labs dell’Università di Pittsburgh sono stati protagonisti nello sviluppo di una tecnologia innovativa di interfaccia cervello-computer (BCI) che consente a una persona di percepire la forma e il movimento di oggetti sulla “pelle” di una mano bionica. Questo avanzamento nella neuroprotesica rappresenta un significativo passo avanti nel creare arti protesici in grado di restituire sensazioni tattili più realistiche grazie a stimolazioni elettriche sincronizzate con precisione dal cervello.

Progresso nella tecnologia neuroprotesica

Due nuovi studi pubblicati sulle riviste Nature Biomedical Engineering e Science documentano i progressi in una tecnologia progettata per ricreare il feedback tattile realistico nelle mani protesiche. Gli studi si concentrano su come stimolazioni elettriche precise possano generare sensazioni tattili naturali. Il team di ricerca, guidato dall'Università di Chicago e composto anche da membri della Northwestern University, della Case Western Reserve University e di Blackrock Neurotech, sta progettando e sviluppando dispositivi BCI e braccia protesiche robotiche per restituire sia il controllo motorio che la percezione sensoriale a chi ha perso funzionalità degli arti.

L'approccio di ricerca e le innovazioni

Il gruppo di ricerca ha adottato un approccio innovativo: l'installazione di piccole matrici di elettrodi nelle aree cerebrali responsabili del movimento e del tatto della mano. Da un lato, queste matrici permettono agli utenti di muovere il braccio robotico semplicemente pensando al movimento. Dall'altro, sensori impiantati nel braccio bionico stimolano l'attività elettrica cerebrale, generando una sensazione tattile sulla “pelle” della mano protesica.

Gli studi

Lo scorso dicembre, è stato pubblicato uno studio sulla rivista Nature Biomedical Engineering che si è concentrato sulla stabilità delle sensazioni tattili indotte elettricamente, evidenziando la capacità di localizzare con precisione il punto di stimolazione. I risultati hanno mostrato che stimolando due elettrodi vicini tra loro si percepiva un tocco più forte e chiaro, migliorando la capacità di localizzare e percepire la pressione sulla parte corretta della mano. I ricercatori hanno inoltre confermato che lo stesso elettrodo poteva generare una sensazione coerente e localizzata, essenziale per garantire un tatto più preciso.

Un altro studio complementare pubblicato su Science ha fatto ulteriori progressi per rendere la sensazione tattile più naturale e intuitiva. Attivando in modo coordinato coppie di elettrodi con "zone di tocco" sovrapposte, i ricercatori sono riusciti a ricreare sensazioni dinamiche che si sviluppano lungo una mappa sensoriale. Questo ha permesso agli utenti di percepire i contorni di un oggetto o il movimento di qualcosa che scivola sulla pelle, portando il feedback tattile a un livello di realismo superiore.

Verso protesi più sofisticate

Questi progressi sono un passo importante per avvicinare la percezione bionica a quella naturale. Gli scienziati sperano che, con il miglioramento continuo della progettazione degli elettrodi e delle tecniche chirurgiche, la copertura sensoriale della mano bionica possa diventare ancora più sofisticata, consentendo una percezione più realistica. Questo avvicinerà sempre più le protesi alle capacità del tatto umano naturale, migliorando la capacità di interazione con gli oggetti quotidiani e rispondendo a stimoli sensoriali in modo più naturale e sicuro.

Leggi il comunicato stampa: Brain-Computer Interface Makes Prosthetic Limbs Feel More Real