Il dito bionico che aiuta a capire il legame tra cervello e tatto

UNA RICERCA congiunta tra l'Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa e la facoltà di medicina dell'Università di Lund (in Svezia), pubblicata sulla rivista Scientific Reports, svela un meccanismo fondamentale per l'elaborazione degli stimoli tattili nel cervello. 

Utilizzando un dito bionico, realizzato nel 2016, in grado di restituire con il suo polpastrello il senso del tatto in maniera artificiale, il gruppo italo-svedese è riuscito a generare sensazioni tattili artificiali, trasmesse alle terminazioni nervose della pelle, imitando così il comportamento dei recettori nervosi che si trovano sui polpastrelli. Le analisi della risposta a questi stimoli da parte della corteccia cerebrale somatosensoriale (specializzata anche nell'elaborazione degli impulsi tattili) hanno rivelato che i neuroni elaborano i segnali in arrivo dalla periferia del corpo per rappresentare nel nostro cervello l'interazione con il mondo esterno, proprio attraverso il tatto.

Le potenziali future applicazioni biomedicali di questa scoperta sull'uomo vanno dallo sviluppo di più sofisticate e funzionali neuroprotesi (ossia sistemi che decodificano i segnali del cervello e li trasmettono ai motori di un arto robotico per sostituire un arto amputato, e che in contemporanea inviano segnali nervosi al cervello per restituire il senso del tatto), alla comprensione della genesi di malattie neurologiche, fino allo sviluppo di modelli per verificare l'entità di danni neurologici e per stimare l'avanzare di malattie neurodegenerative.

Per l'Italia, grazie a progetti di ricerca in corso della Scuola Superiore Sant'Anna con Inail e la Regione Toscana, i risultati della ricerca saranno poi applicati per sviluppare nuove protesi robotiche, in grado di restituire alla persone amputate la sensazione del tatto, o robot in grado di rendere ancora più preciso e rapido il rilevamento tattile di tumori durante operazioni chirurgiche.

"Nel futuro prossimo, anche grazie ai risultati dei progetti in collaborazione con Inail, questa conoscenza scientifica sarà incorporata in una nuova generazione di arti robotici sensibili - sottolinea Calogero Oddo, bioingegnere coordinatore dello studio per la parte biorobotica - in grado di trasmettere agli amputati i dettagli dell'esperienza sensoriale del tatto. Con i progetti di ricerca sostenuti dalla Regione Toscana i nostri risultati porteranno a miglioramenti anche nei sistemi robotici dotati di capacità sensoriali tattili simili a quelle umane, per svolgere compiti complessi, ad esempio in robot chirurgici, robot di soccorso e robot di servizio e industriali".

"L'elaborazione del segnale sensoriale dipende dal corretto funzionamento dei circuiti neurali - aggiunge Henrik Jörntell, coordinatore svedese della parte neuroscientifica dello studio - pertanto il nostro metodo di valutazione dell"abilità dei neuroni potrebbe essere utilizzato in futuro per decodificare gli stimoli e stimare in modo quantitativo la gravità di un danno neurologico o di una malattia neurodegenerativa".

La ricerca è stata condotta con il supporto del Ministero degli affari esteri, del Ministero dell'istruzione, del Consiglio delle ricerche svedese e della Commissione Europea.