Sognando un futuro in cui la mano sostitutiva di Luke Skywalker è più di una fantasia fantascientifica, gli scienziati hanno progettato un “braccio bionico” che si avvale dell’aiuto di minuscoli robot per ricreare le sensazioni vitali perse quando si perde un arto superiore. I robot lo fanno vibrando in sicurezza i muscoli nel sito dell’amputazione.
Entro il 2028, secondo un rapporto del 2021 di Grand View Research, il mercato globale delle protesi e dei plantari dovrebbe raggiungere oltre $ 8 miliardi, ma gli arti artificiali hanno incontrato un ostacolo meccanico. Non possono davvero spiegare molte sensazioni intuitive che ci aiutano nella nostra vita quotidiana, come il modo in cui ci si sente ad aprire e chiudere le mani.
“Stiamo ancora utilizzando una tecnologia che ha raggiunto il suo apice intorno alla seconda guerra mondiale”, ha spiegato Paul Marasco, professore associato presso il Dipartimento di ingegneria biomedica del Cleveland Clinic Lerner Research Institute e autore principale di uno studio sul nuovo braccio bionico pubblicato mercoledì. sulla rivista Science Robotics.
Entra nel braccio bionico, un ibrido di metallo e tonalità della pelle realistiche.
Sebbene ci siano molti altri team che lavorano su armi bioniche, come i gruppi dietro il popolare videogioco cyberpunk Deus Ex e Metal Gear Solid , Marasco presenta alcuni vantaggi della sua versione.
Il dispositivo dall’aspetto fantascientifico traduce le informazioni direttamente da e verso il cervello tramite potenti robot grandi circa la metà di una scatola di fiammiferi standard. Mentre trasforma i pensieri in azione, il braccio può contattare contemporaneamente il cervello per fornire sensazioni corrispondenti a quell’azione prevista.
Non solo l’arto artificiale sembra essere il primo braccio bionico a testare contemporaneamente diverse metriche dei suoi benefici rispetto alle protesi tipiche, ma quelle metriche indicano che replica la meccanica delle braccia naturali in modo abbastanza preciso da ripristinare i riflessi inconsci negli amputati che lo usano.
Contiamo su tali riflessi ogni giorno. Ad esempio, quando prendiamo una tazza di caffè, la nostra mano trova la tazza sul tavolo, afferra il manico con la giusta fermezza e la lascia andare al momento giusto per evitare fuoriuscite. Possiamo svolgere questo compito senza pensieri anche nelle mattine più intontite perché i nervi nei muscoli delle braccia rispondono automaticamente alle nostre scelte – in questo caso, “Devo bere quel caffè”.
Gli arti protesici tradizionali non possono ricreare un movimento così fluido perché corrono a comando manuale: gli amputati devono tenerli d’occhio in ogni momento e preoccuparsi di cose che una persona non disabile di solito attribuisce all’intuizione.
Dopo aver testato il dispositivo su due soggetti di studio e aver utilizzato strumenti analitici senza precedenti, il team è stato entusiasta di scoprire che i soggetti sono tornati a comportamenti riflessivi da prima della loro amputazione, tra cui presa intuitiva e movimenti oculari naturali: potevano focalizzare la loro vista lontano dal arto.
Il braccio metallico richiede tre componenti: riallineamento delle terminazioni nervose, mini-robot che funzionano come una sorta di centro di controllo e il braccio bionico stesso.
Innanzitutto, una procedura chirurgica prende le terminazioni nervose inutilizzate di un amputato all’interno della parte sana del braccio – quelle che un tempo erano dedicate alle parti rimosse, come i polpastrelli – e le “inserisce” nel sito dell’amputazione.
“Il tuo cervello è come, ‘Le mie dita sono collegate a un muscolo’, [semplicemente non sa] che è un muscolo sulla tua spalla rispetto a un muscolo giù nell’avambraccio”, ha spiegato Marasco.
Il braccio bionico viene posizionato sul sito dell’amputazione e piccoli robot vengono inseriti nella presa. Quei robot premono sulle aree rilevanti del sito, stimolando le terminazioni nervose che ora sono attaccate, quando il paziente impegna il braccio.
“Puoi ronzare i loro muscoli e generare questo tipo di cose davvero interessanti – queste illusioni percettive del movimento complesso della mano”, ha detto Marasco.
I ricercatori hanno modificato gli arti protesici standard piuttosto che partire da zero, sperando di indirizzare rapidamente i dispositivi alle cliniche di riabilitazione e renderli più convenienti rispetto alle protesi tradizionali. Le persone che usano quegli arti artificiali meno avanzati spesso abusano del lato del loro corpo senza un’amputazione, portando a problemi alla schiena o alle spalle che alla fine richiedono cure mediche costose.
“Questi sistemi avanzati sono più costosi da installare all’inizio, ma se li usi, non ti feriscono, perché non devi rendertene conto”, ha de