«Di’ Smee.
Sai cosa ha fatto Peter alla mia mano? L’ha gettata ad un coccodrillo!»
(Peter Pan,
J.M.Barrie)
Chi non si
ricorda il famoso Capitan Uncino, pirata nato dalla penna di J.M. Barrie, che
perse una mano durante un duello con l’eterno bambino Peter Pan e al suo posto
si ritrovò con un uncino.
Se solo
Capitan Uncino fosse nato ai giorni nostri forse il suo problema avrebbe
trovato una soluzione alternativa.
La bionica,
oggi, permette a chi ha subito una mutilazione, un’amputazione o è nato con una
malformazione congenita di recuperare, parzialmente o totalmente, l’utilizzo
dell’arto mancante o malfunzionante.
Ma che cos’è la bionica?
Si tratta di
quella branca della bioingegneria che applica la cibernetica alla riproduzione
di funzioni degli organismi viventi descritte dalla fisiologia per la
creazione, ad esempio, di arti artificiali che fanno parte del sistema nervoso
o che sono controllati da esso.
Oggi la
tecnologia e la medicina hanno fatto notevoli passi avanti, gli arti
artificiali si sono evoluti: dai semplici arti posticci, riproduzioni più o
meno estetiche degli originali, a veri e propri arti robotici funzionanti.
La perdita
di un arto è un fatto fisicamente e psicologicamente devastante che può rendere
estremamente difficile compiere anche le attività quotidiane più basilari.
Depressione,
ansia, stress post-traumatico sono aspetti che si vedono quotidianamente in
persone con un‘amputazione degli arti superiori. In più vi è anche l’impatto
sull’interazione sociale: le persone parlano con le loro mani, si salutano tra
di loro con una stretta di mano e stringono le mani come segno di affetto. Grazie alla
bionica è possibile ritornare ad utilizzare entrambe le mani.
Gli arti
bionici rispondono ai comandi cerebrali, così come farebbe il normale arto, noi
pensiamo ad un movimento, il cervello invia il comando, e l’arto esegue.
L’opposto avviene per le sensazioni, l’arto sente, invia l’informazione al
cervello che la registra e re-indirizza un comando di conseguenza.
Todd Kuiken, Direttore del Center for Bionic Medicine e Direttore dell’Amputee Services al The Rehabilitation Institute of Chicago (RIC), ha sviluppato nel 2002 la procedura di Targeted Muscle Reinnervation (TMR) per l’amputazione degli arti superiori. Si tratta di una nuova procedura chirurgica innovativa. I nervi recisi durante l’amputazione vengono reindirizzati a muscoli che ormai non hanno più alcuna funzione, come per esempio quelli che controllavano il gomito, il polso o la mano, e che ora fungono da amplificatore biologico del segnale che il cervello indirizza attraverso questi nervi, generando un segnale elettrico che può essere utilizzato per controllare una protesi. In alcuni casi, laddove manca l’intero braccio, i nervi che controllano l’arto sono reindirizzati nella zona pettorale, in questo modo il segnale da loro trasmesso può essere amplificato e captato da elettrodi. TMR oggi è una procedura chirurgica standard e viene eseguita in tutto il mondo. Utilizzando questa tecnologia Kuiken e il suo team hanno sviluppato il primo braccio bionico che si connette con il sistema nervoso umano. Gli studi in questo campo continuano a produrre nuove soluzioni.
Grazie
all’avanzamento delle ricerche che integrano la fisiologia con la tecnologia,
condotte dal gruppo di Oskar Aszmann
dell'Università di Vienna, in collaborazione con l'italiano Dario Farina,
direttore del Dipartimento di Ingegneria della Neuroriabilitazione all'Università
di Gottingen, oggi è possibile restituire l’utilizzo degli arti superiori a chi
ha subito lesioni al plesso brachiale. Il plesso brachiale è quel sistema di
nervi che trasmette dalla spina dorsale i segnali nervosi alle braccia e alle
mani permettendone movimenti e sensibilità. Un suo danno porta alla perdita
dell’uso della mano.
La nuova
sperimentazione è stata condotta su tre pazienti che hanno perso completamente
l’uso della mano a causa di una lesione al plesso brachiale e non hanno
riacquistato le funzionalità motorie neanche a seguito della ricostruzione del
plesso o di altri interventi.
Poiché il plesso è stato ricostruito il segnale dal cervello arriva ad innervare i muscoli del braccio, tuttavia il muscolo non è in grado di muovere la mano ma l’attività mioelettrica è sufficiente per controllare una protesi. Pertanto, una volta riconosciuta l’impossibilità di ulteriori sviluppi nella motilità dell’arto mediante tecniche tradizionali, i ricercatori hanno allenato i tre soggetti a muovere una mano protesica mediante gli impulsi che arrivavano ai muscoli del braccio. Una volta che questi movimenti sono diventati spontanei si è proceduto all’amputazione mirata dell’arto non più funzionale e alla sua sostituzione con una protesi in grado di muoversi grazie agli impulsi elettrici inviati dal cervello. Test condotti dopo tre mesi dall’operazione hanno mostrato un netto miglioramento nella motilità dell’arto dei pazienti.
Nel 2007
l’azienda scozzese Touch Bionics
lanciò sul mercato la prima mano bionica, "i-Limb Hand". I-Limb è una
protesi che “sembrerà e si muoverà come una mano naturale”, le dita motorizzate
permettono alla mano di chiudersi con precisione attorno a qualsiasi oggetto.
Questi nuovi
arti bionici, tuttavia, non hanno prezzi accessibili a tutti. Alcuni arrivano a
costare alcune decine di migliaia di dollari e molte persone non possono
permetterseli. Per superare questo ostacolo stanno nascendo organizzazioni che
si pongono come obiettivo la costruzione di arti bionici utilizzando stampanti
3D, ottenendo, quindi, arti a costi decisamente inferiori.
Un esempio eclatante
è quello di Easton LaChappelle, genio della robotica, che a soli 14 anni ha
progettato la sua prima mano artificiale. Dopo tre anni di lavoro la mano è
diventata un braccio, un prototipo perfettamente funzionante di protesi che si
può controllare con la mente e che è accessibile a prezzi decisamente più
bassi.
di Eleonora Benvegnù
Fonti principali:
Kuiken, T. (2013). Building Bionic Interfaces. EDX and NM
Medicine: Looking to the Future as We Address Today’s Challenges, 7.
Kuiken,
T. A., Miller, L. A. et all. (2007). Targeted reinnervation for enhanced
prosthetic arm function in a woman with a proximal amputation: a case study.
The Lancet, 369(9559), 371-380.
Aszmann,
O. C., Roche, A. D. et all. (2015. Bionic reconstruction to restore hand
function after brachial plexus injury: a case series of three patients.
The
Lancet.
http://www.ric.org/research/centers/bionic-medicine/tmr-book-supplement/
href="http://www.touchbionics.com">http://www.touchbionics.com
http://theroboarm.com
