Blog

Home Blog

E-derma: nasce la protesi che restituisce il tatto ai pazienti amputati

I soggetti che hanno subito un’amputazione spesso sperimentano la sensazione di un "arto fantasma": la percezione che la parte del corpo di cui sono stati privati sia ancora presente. Questa illusione sensoriale è più vicina a diventare realtà grazie a un team di ingegneri della Johns Hopkins University che ha creato una "pelle elettronica”.

Quando sovrapposto sopra le mani protesiche, l’e-derma restituisce al paziente un vero senso del tatto. "Dopo molti anni, ho sentito la mia mano, come se un guscio vuoto si riempisse di vita", ha affermato un paziente anonimo che ha prestato servizio come principale tester volontario della squadra.

Realizzato in tessuto e gomma con sensori per simulare le terminazioni nervose, l'e-derma ricrea un senso di tatto e dolore rilevando gli stimoli e trasmettendo gli impulsi ai nervi periferici. "Abbiamo realizzato un sensore che va oltre la punta delle dita di una mano protesica e si comporta come la tua stessa pelle", ha dichiarato Luke Osborn, studente laureato in ingegneria biomedica. "È ispirato a ciò che accade realmente nella biologia umana, con i recettori sia per il tatto che per il dolore."

"Questa innovazione è particolarmente interessante", ha detto Osborn, "perché ora possiamo migliorare l’esperienza di utilizzo delle mani protesiche già presenti sul mercato, adattandole con un e-derma che può rendere chi lo indossa in grado di percepire la forma degli oggetti che raccoglie".

Lo studio, pubblicato il 20 giugno sulla rivista Science Robotics, mostra che è possibile ripristinare una gamma di percezioni naturali basate sul tatto per gli amputati che usano arti protesici. La capacità di rilevare il dolore potrebbe essere utile, ad esempio, per rendere l'utente conscio di potenziali danni al dispositivo.

La pelle umana contiene una complessa rete di recettori che trasmettono una varietà di sensazioni al cervello. Questa rete ha fornito un modello biologico per il gruppo di ricerca, che comprende membri dei dipartimenti Johns Hopkins di Ingegneria biomedica, Ingegneria elettrica e informatica e Neurologia, e dell'Istituto di neurotecnologia di Singapore.

"Il dolore è ovviamente spiacevole, ma è anche una sensazione essenziale e protettiva che manca nelle protesi attualmente disponibili per gli amputati", dice il dottore. È qui che entra in gioco l'e-derma, che trasmette informazioni al paziente amputato stimolando i nervi periferici del braccio, facendo prendere vita il cosiddetto “arto fantasma”.

Ispirato alla biologia umana, l'e-derma consente al suo utente di percepire uno spettro continuo di percezioni tattili, dal tocco leggero allo stimolo nocivo o doloroso. Il team ha creato un "modello neuromorfico" che imita i recettori del dolore e del tatto del sistema nervoso umano, consentendo all'e-derma di codificare elettronicamente le sensazioni proprio come farebbero i recettori della pelle. Monitorando l'attività cerebrale tramite elettroencefalografia, o EEG, la squadra di ricercatori ha determinato che il soggetto del test era in grado di percepire queste sensazioni nella sua mano fantasma.

Il team ha determinato che il soggetto del test, tramite la protesi da lui indossata, è stato in grado di sperimentare una reazione naturale e riflessiva al dolore avvertito nel toccare un oggetto appuntito, sperimentando invece l’assenza del dolore nell’entrare in contatto con un oggetto rotondo.

L'e-derma non è sensibile alla temperatura. Per questo motivo, il team si è concentrato sulla rilevazione della curvatura dell'oggetto (per la percezione del tatto e della forma) e dell'affilatezza (per la percezione del dolore).

L'e-derma è stato testato nel corso di un anno su un paziente amputato che ha fatto da volontario per la  Neuroingegneria di Johns Hopkins. Il soggetto ha spesso ripetuto il test per dimostrare la coerenza delle percezioni sensoriali avvertite tramite l'e-derma. Il team ha lavorato con altri quattro volontari amputati in altri esperimenti per fornire feedback sensoriali.

Fonte: Science Daily

Continua a Leggere