STORIE DI TALENTI: SISTEMA PER IL RIPRISTINO DEL FEEDBACK SENSORIALE IN AMPUTATI TRANSFEMORALI SVILUPPATO CON IL CONTRIBUTO DI DUE STUDENTI PHD DELL’ISTITUTO DI BIOROBOTICA

Nel giro di poche settimane uno studio a cui hanno partecipato e che ha prodotto due paper scientifici è stato pubblicato su due prestigiose riviste internazionali: Nature Medicine e Science Translational Medicine. Federica Barberi e Giacomo Valle sono due studenti PhD dell’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna e collaborano con l’area di neuroingegneria coordinata dal prof. Silvestro Micera. Proprio assieme a Micera, all’interno di una ricerca condotta dall’ETH di Zurigo e dall’EPFL di Losanna, e guidata dal professor Stanisa Raspopovic, hanno contribuito allo sviluppo e alla sperimentazione di un sistema che permette il ripristino del feedback sensoriale in amputati transfemorali.

“Vedere la felicità dei pazienti mentre descrivevano di poter avvertire quel sasso che avevano appena calpestato con la protesi, o la sabbia su cui stavano camminando, è stato emozionante – ha commentato Federica Barberi, al secondo anno di PhD in Biorobotica e specializzata nello sviluppo di algoritmi basati su elettromiografia per il decoding dell’intenzione motorie.

Lo studio parte proprio dalla necessità di fornire a una persona con amputazione di arto inferiore nuovi stimoli percettivi che allo stesso tempo garantirebbero anche una maggiore efficacia nei movimenti. Quando una persona cammina, il sistema nervoso estrae e comunica al cervello le informazioni sensoriali derivanti dal movimento degli arti inferiori e dal contatto che questi hanno con il terreno. Tuttavia, a seguito dell’amputazione di arto inferiore, questo flusso di informazioni risulta interrotto. Gli amputati tendono così ad affidarsi quasi totalmente al supporto dell’arto intatto anziché della protesi, provando una ridotta confidenza nel suo utilizzo. Ne consegue una minore mobilità, un aumento dello sforzo fisico e mentale anche durante lo svolgimento delle normali attività locomotorie e una maggiore esposizione al rischio di cadute. Infine, la mancanza di informazioni sensoriali da parte dell’arto mancante contribuisce al cosiddetto “dolore all’arto fantasma”, una condizione caratterizzata da sensazioni dolorose provenienti dalla porzione mancante dell’arto. Sfruttando un sistema sensorizzato integrato nella neuroprotesi, le informazioni estratte da questi sensori vengono tradotte in impulsi di corrente. Gli impulsi vengono poi inviati ai nervi residui del paziente tramite un neurostimolatore ed interfacce neurali. I segnali neurali così inviati al cervello permettono al paziente di percepire le sensazioni e i movimenti della protesi in tempo reale, così da poter intuitivamente adattare di conseguenza il proprio cammino.

Giacomo Valle è una delle prime firme dei due paper e ha seguito le varie fasi dello sviluppo del sistema. “I risultati – commenta - hanno dimostrato il forte impatto che questa tecnologia potrebbe avere nella vita quotidiana dei pazienti. Stiamo lavorando per poter sviluppare un sistema di neurostimolazione totalmente impiantabile con comunicazione wireless, per raggiungere finalmente tutti gli utilizzatori di protesi di arto inferiore. Inoltre, stiamo sviluppando algoritmi di neurostimolazione biomimetici in grado di ottimizzare il feedback sensoriale.”
Valle si è laureato nel 2016 presso l’Università di Genova con una tesi sulla modellazione ibrida della registrazione nei nervi periferici per lo sviluppo di neuroprotesi bidirezionali. Dopo aver collaborato con l’EPFL di Losanna, adesso è al terzo anno di PhD in Biorobotica.

Federica Barberi si è invece laureata nel 2017 al Politecnico di Milano, dopo aver svolto la tesi all’EPFL di Losanna. “Immaginate di non accorgervi che il terreno sotto i vostri piedi sia appena cambiato: queste sensazioni sono necessarie, e spero che una tecnologia di questo tipo possa essere un giorno alla portata di tutti”.

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