In un pionieristico studio recentemente pubblicato su The lancet neurology un gruppo di ricercatori ha dimostrato per la prima volta la possibilità di impiegare un esoscheletro per recuperare l’utilizzo di tutti e quattro gli arti in un paziente tetraplegico.
L’arruolamento nello studio
Thibault è un ragazzo di 30 anni che 4 anni fa ha perso l’uso di braccia e gambe a causa di un incidente in cui ha riportato un trauma del midollo cervicale. Sebbene Thibault fosse costretto a usare una sedia a rotelle dal momento dell’incidente, analisi di risonanza magnetica funzionale e di magnetoencefalografia dimostravano una buona capacità di rappresentare mentalmente il movimento dei propri arti. Pertanto, due anni fa è stato arruolato in uno studio pionieristico che lo ha portato dopo mesi di intenso lavoro a potersi muovere nello spazio grazie all’uso di un avanzato esoscheletro comandato dalla sua mente.
La mente e l’esoscheletro
La comunicazione tra il cervello di Thibault e l’esoscheletro è stata resa possibile grazie a due sensori da 64 elettrodi posizionati nello spazio epidurale sovrastante la corteccia sensori-motoria. I due sensori captano segnali nervosi provenienti dalla corteccia cerebrale definiti ECog (epidural electrocortical signals) trasmettendoli poi in rete, dove un sofisticato algoritmo li decodifica e li traduce in comandi motori per l’esoscheletro.
Dall’allenamento ai primi passi nel mondo reale
Per preparare la mente di Thibault alla complessa gestione dell’esoscheletro i ricercatori del Grenoble University Hospital hanno dapprima sfruttato la realtà virtuale.
In una prima fase dello studio infatti i comandi motori di Thibault non sono stati inviati all’esoscheletro bensì a un suo avatar in un “video game” appositamente sviluppato.
Nella realtà virtuale, dunque, il paziente ha potuto prendere confidenza con la rappresentazione del proprio corpo e della macchina che lo avrebbe poi aiutato nell’esplorazione dello spazio circostante.
Partendo da compiti semplici quali l’inizio e l’arresto del cammino, nell’arco di 3 mesi Thibault si è via via cimentato con compiti di difficoltà crescente fino a raggiungere movimenti nelle 3 dimensioni dei 4 arti contemporaneamente.
Ottenuti risultati incoraggianti nella realtà virtuale si è dunque passati al banco di prova più importante: l’esoscheletro a 4 arti per un totale di 14 articolazioni.
Il rapporto uomo-macchina si è sviluppato in modo simile al percorso svolto nella realtà virtuale, partendo dal cammino, procedendo tramite movimenti 2D e 3D delle braccia e culminando nell’uso libero e sincrono di tutti e 4 gli arti.
“È stato come essere il primo uomo sulla luna. Non ho camminato per 2 anni. Mi ero dimenticato come fare per stare in piedi, mi ero [anche] dimenticato di essere più alto di molti nella stanza” – Thibault
Conclusioni
I risultati ottenuti da Thibault rappresentano il traguardo più lontano mai raggiunto ad oggi nell’uso di una neuroprotesi, quale è l’esoscheletro, sviluppato dal gruppo di ricerca. Precedentemente, infatti, un altro team di ricercatori ha ottenuto una maggiore libertà di movimento del paziente ma ciò è stato ottenuto tramite l’impiego di sensori ben più invasivi di quelli impiegati su Thibault, aspetto che comporta limiti non trascurabili col tempo.
Sebbene un lungo lavoro separi gli esoscheletri dalla realtà clinica di tutti i giorni, i risultati sono estremamente incoraggianti e i ricercatori pensano già ad altri campi che potrebbero beneficiare di tale interfaccia mente-macchina, in primis le sedie a rotelle.
Fonti | Studio The Lancet Neurology
