Feedback elettrotattile delle protesi mioelettriche

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(immagine: Pixabay)

Una delle questioni aperte nella ricerca protesica è individuare il modo di restituire alle mani robotiche il senso del tatto, ovvero un feedback sensoriale essenziale per il controllo della forza e del movimento della mano stessa.
Certo, rispetto alle protesi di vecchia generazione quelle mioelettriche hanno un quid in più, ma vari studi hanno dimostrato che, senza il feedback sensoriale, non di rado gli utilizzatori le abbandonano.

Il tatto, infatti, è essenziale anche per favorire una nuova plasticità sinaptica, che a sua volta porta l’utente a sentire la mano come qualcosa facente parte del proprio corpo e non come un utensile estraneo.
Tanto che sembra che, in presenza di un feedback sensoriale, i sintomi associati all’arto fantasma tendano a sparire.

Al momento si è capito che appositi sensori permettono di registrare una serie di informazioni dalla protesi mioelettrica, ma trasformarle in un impulso sensoriale tattile è tutt’altra cosa. E qui si inserisce un nuovo studio cinese, condotto dalla Shanghai Jiao Tong University in collaborazione con altri Istituti nazionali, come il China and Cixi Institute of Biomedical Engineering e la Chinese Academy of Sciences di Ningbo.
Gli autori vogliono dimostrare che un feedback elettrotattile della forza di presa di un oggetto migliora il controllo sensomotorio di una mano mioelettrica, facilitando allo stesso tempo il riconoscimento della rigidità dell’oggetto. Questo è un aspetto essenziale: anche se non ce ne accorgiamo, quando prendiamo in mano un oggetto calibriamo la forza da utilizzare nella presa in base al materiale in cui è fatto… e percepiamo il materiale con il tatto.

La percezione della forza di presa della mano mioelettrica sensorizzata è stata trasferita all’utente tramite una stimolazione elettrotattile basata su quattro strategie di codifica della modulazione: classificazione (G), ampiezza lineare (LA), frequenza lineare (LF) e biomimetica (B). Il sistema è stato sperimentato su 10 volontari sani e 2 amputati transradiali con un dual task virtual eggs test (VET), utile per capire la capacità di percepire la fragilità di un oggetto, e con un test per discriminare la rigidità degli oggetti (OSDT).

I risultati quantitativi dimostra che l’uso di quattro tipologie di codifica permette ai partecipanti di trasportare con maggiore facilità oggetti fragili e di differenziare la rigidità degli oggetti in quattro livelli con una accuratezza maggiore al 86%. Non solo: questo sistema sembra migliorare in generale l’efficienza manuale dei partecipanti. Volendo scendere nei dettagli, la strategia LA è quella che meglio discrimina la rigidità, mentre la B riduce il tempo per capire la rigidità dell’oggetto ma è meno accurata. Come già accennato, anche in questo studio il feedback elettrotattile migliora la percezione della protesi come parte del corpo e la confidenza dell’utente nel suo controllo.

Gli autori concludono quindi che, a parere loro, il feedback elettrotattile può essere un buon modo per migliorare le protesi mioelettriche e renderle più simili a una mano vera. Lo studio è pubblicato su “IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering” ed è open.

(Lo studio: Chai G, Wang H, Li G, Sheng X, Zhu X. Electrotactile feedback improves grip force control and enables object stiffness recognition while using a myoelectric hand. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2022 May 9;PP. doi: 10.1109/TNSRE.2022.3173329. Epub ahead of print. PMID: 35533165)

Stefania Somaré