Percepire la sensazione di caldo e freddo al tatto senza l’utilizzo di elettrodi o interventi chirurgici. Si apre una nuova frontiera, verso un tocco bionico sempre più realistico, per le persone prive di un arto superiore. Sperimentato con successo un nuovo modo per far dialogare le protesi delle mani con gli arti fantasma, un’illusione tipica che si registra in molti amputati. La nuova tecnica descritta sulla rivista internazionale Science è figlia di una collaborazione tra la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa, l’EPFL (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) di Losanna e il Centro Protesi INAIL di Vigorso di Budrio.

“Quando tocco il moncone con la mano, sento un formicolio nella mano mancante, la mia mano fantasma. Ma sentire la variazione di temperatura è un’altra cosa, qualcosa di importante… di bello” racconta Francesca Rossi, una delle persone con amputazione di mano o avambraccio che ha partecipato allo studio per testare gli effetti di feedback della temperatura direttamente sulla pelle del suo braccio residuo. Assieme ad altri 17 pazienti, Francesca Rossi ha percepito la variazione di temperatura della mano fantasma mancante grazie alla nuova tecnologia.

Lo studio, il cui primo autore Francesco Iberite è allievo PhD dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna, è stato coordinato da Silvestro Micera, professore ordinario presso la Scuola Sant’Anna ed EPFL, e Solaiman Shokur, senior scientist a EPFL. I due studiosi lavorano da tempo allo sviluppo di nuovi sensori per gli arti protesici in grado di fornire un tocco più realistico alle persone amputate. Durante il loro ultimo studio incentrato sulla temperatura, si sono imbattuti in una scoperta sul feedback che ha superato di gran lunga le loro aspettative.

Se si mette qualcosa di caldo o freddo sull’avambraccio di un individuo senza amputazione, questi percepisce la temperatura dell’oggetto a livello locale, direttamente sull’avambraccio. Ma nelle persone amputate, la sensazione di temperatura sul braccio residuo può essere percepita… nella mano fantasma mancante. Fornendo un feedback della temperatura in modo non invasivo, tramite elettrodi termici posizionati sulla pelle del braccio residuo, gli amputati sono in grado di sentire la temperatura nell’arto fantasma, possono distinguere se un oggetto è caldo o freddo e capire se stanno toccando rame, plastica o vetro.

Shokur e Micera hanno sviluppato il MiniTouch, un dispositivo che fornisce un feedback termico e che è stato costruito appositamente per essere integrato in dispositivi indossabili come le protesi. Il MiniTouch consiste in un sensore sottile e indossabile che può essere posizionato sul dito protesico di un amputato. Il sensore rileva le informazioni termiche sull’oggetto che viene toccato, in particolare la conduttività termica. Se l’oggetto è metallico, condurrà naturalmente più calore o freddo di quanto non faccia, ad esempio, un oggetto di plastica.

“Il feedback della temperatura è essenziale per trasmettere informazioni che vanno oltre il tatto. Siamo esseri sociali e il calore è una parte importante di questo processo”, spiega Silvestro Micera. “Per la prima volta, dopo molti anni di ricerca, prevediamo la possibilità di ripristinare tutte le ricche sensazioni che la mano naturale può prevedere”.

“Di particolare importanza è il fatto che le sensazioni termiche sull’arto fantasma sono percepite dal paziente come simili alle sensazioni termiche provate dalla sua mano intatta” prosegue Solaiman Shokur.

A concludere Federico Morosato, responsabile dell’organizzazione della sperimentazione clinica che si è svolta presso il Centro Protesi Inail: “Quando abbiamo presentato la possibilità di recuperare la sensazione di temperatura sull’arto fantasma o la possibilità di sentire il contatto con materiali diversi, abbiamo ottenuto molti riscontri positivi. E alla fine siamo riusciti a reclutare più di 25 volontari in meno di due anni”

Video: www.youtube.com/watch?v=ccy2rpjkhxQ

Riferimenti scientifici: www.science.org/doi/10.1126/science.adf6121