Per la prima volta, gli scienziati del California Institute of Technology hanno indotto sensazioni di tatto e movimento sul braccio di un uomo paralizzato, stimolando una certa regione del cervello con una piccola serie di elettrodi. Il paziente ha una lesione del midollo spinale di alto livello e, oltre a non essere in grado di muovere i suoi arti, non riesce a percepirli. La scoperta degli scienziati potrebbe un giorno consentire alle persone paralizzate che usano gli arti protesici di sentire il feedback fisico dai sensori posizionati su questi dispositivi.
La ricerca è stata condotta nel laboratorio di Richard Andersen e James G. Boswell.
La corteccia somatosensoriale è una striscia di cervello che governa le sensazioni corporee, sia le sensazioni propriocettive (sensazioni di movimento o la posizione del corpo nello spazio) sia le sensazioni cutanee (quelle di pressione, vibrazione, tatto e simili). Precedentemente al nuovo lavoro, gli impianti neurali rivolti a aree cerebrali simili producevano prevalentemente sensazioni come formicolio o ronzio nella mano. L’impianto del laboratorio Andersen è in grado di produrre sensazioni molto più naturali attraverso la stimolazione intracorticale, simile alle sensazioni vissute dal paziente prima della lesione.
Il paziente era paralizzato dalle spalle in giù dopo una lesione del midollo spinale. Due piccoli elettrodi sono stati inseriti chirurgicamente nella sua corteccia somatosensoriale. Utilizzando gli elettrodi i ricercatori hanno stimolato i neuroni nella regione con impulsi elettrici molto piccoli. Il partecipante ha riferito di provare diverse sensazioni naturali – come il premere, il picchiettare, un senso di movimento verso l’alto e molte altre sensazioni – che variano in tipo, intensità e posizione a seconda della frequenza, dell’ampiezza e della posizione della stimolazione . È la prima volta che tali sensazioni naturali sono state indotte dalla stimolazione neurale intracorticale.
Sebbene diversi tipi di stimolazione inducano effettivamente sensazioni variabili, i codici neurali che governano specifiche sensazioni fisiche non sono ancora chiari. Nel lavoro futuro, i ricercatori sperano di determinare i modi precisi per posizionare gli elettrodi e stimolare le aree del cervello somatosensoriale al fine di indurre sentimenti specifici e creare una sorta di dizionario di stimoli e le loro sensazioni corrispondenti.
Il prossimo passo importante, secondo Andersen, è integrare la tecnologia con le protesi neurali esistenti. Nel 2015, il laboratorio di Andersen ha sviluppato interfacce cervello-macchina (BMI) per collegare un braccio robotico protesico a elettrodi impiantati nella regione del cervello che governa le intenzioni. In questo modo, un uomo paralizzato era in grado di utilizzare il braccio protesico per allungare la mano, afferrare una tazza e portarla alla bocca per prendere un drink. Il collegamento del dispositivo con la corteccia somatosensoriale creerebbe un BMI bidirezionale che consentirebbe a una persona paralizzata di sentire di nuovo sensazioni propriocettive, mentre utilizza arti protesici.
“Attualmente l’unico feedback disponibile per le protesi neurali è visivo, nel senso che i partecipanti possono osservare l’operazione controllata dal cervello di arti robotici per apportare correzioni”, afferma Andersen. “Tuttavia, una volta che un oggetto è stato afferrato, è essenziale avere anche informazioni somatosensoriali per manipolare con destrezza l’oggetto. Le sensazioni somatosensoriali indotte dalla stimolazione hanno il potenziale vantaggio di produrre un senso di incarnazione, ad esempio un partecipante può sentire nel tempo che l’arto robotico è una parte del loro corpo “.
