Braccio robotico extra controllato col respiro, la ricerca italiana Fortune Italia del 13/12/2023

n. 2707
Braccio robotico extra controllato col respiro, la ricerca italiana
Fortune Italia del 13/12/2023

Sfruttiamo davvero poco il nostro cervello. A dircelo è un nuovo studio, coordinato da uno scienziato italiano, che ha dell’incredibile: la respirazione può essere utilizzata per controllare un terzo braccio robotico indossabile, un po’ come quelli di Octopus in Spiderman. Uno strumento in più che in futuro potrà assisterci nella vita e nel lavoro.
La ricerca entra nel filone del transumanesimo, che vede tra i suoi convinti assertori Elon Musk. E un domani potrebbe fare la differenza ad esempio nella riabilitazione post ictus o nell’assistenza delle persone con disabilità.

Il risultato, descritto su Science Robotics, dimostra che le persone sane possono usare il respiro – grazie al movimento del diaframma – per gestire un braccio robotico in più, senza ostacolare il controllo di altre parti del corpo. A coordinare la ricerca è una vecchia conoscenza di Fortune Italia: lo scienziato Silvestro Micera professore di Bioelettronica e Ingegneria neurale presso l’EPFL di Losanna e la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. “Abbiamo visto che le persone imparano abbastanza velocemente a controllare il terzo braccio – racconta Micera a Fortune Italia – In un altro lavoro, ancora da pibblicare, abbiamo visto fare ai volontari cose ancor più complicate: anche in questo caso è sorprendete vedere come imparino rapidamente”.

Il terzo braccio robotico, tra Elon Musk e Topolino
“Mi chiamerà Elon Musk”, scherza Micera, convinto che “utilizzare elementi come la respirazione per altri scopi sia davvero facile: richiede una fatica cognitiva accettabile, specialmente con interfacce non invasive. Quando un giorno ci saranno interfacce impiantabili tipo Matrix, si potrà fare molto di più. E questo anche aumentando l’intelligenza del robot”.
Lo studio, durato tre anni, è parte del progetto Third-Arm, precedentemente finanziato dal Fondo Nazionale Svizzero per la Scienza (NCCR Robotics). Obiettivo: fornire un braccio robotico indossabile per l’assistenza quotidiana, in particolar modo in ambito lavorativo. Secondo Micera l’esplorazione dei limiti cognitivi del controllo del terzo braccio può favorire una migliore comprensione del cervello umano. Inoltre lo scienziato è convinto che ormai la direzione sia presa: “Qualche tempo fa uscì su Topolino una storia in cui Paperone inventava il terzo braccio: se Disney pensa al terzo braccio, questo vuol dire che a livello culturale non siamo così lontani”.

Alla scoperta dei misteri del cervello
“La motivazione principale di questo studio è la comprensione del sistema nervoso – ha precisato Micera – Se si sfida il cervello a fare qualcosa di completamente nuovo, si può imparare a capire se è in grado di farlo. Possiamo quindi trasferire queste conoscenze per sviluppare, ad esempio, dispositivi di assistenza per persone con disabilità, o protocolli di riabilitazione dopo un ictus“.
Negli anni Micera ha sviluppato soluzioni tecnologiche avanzate per aiutare le persone a riacquistare le funzioni sensoriali e motorie perse a causa di traumi o malattie, come nel caso delle neuroprotesi che hanno permesso a tre giovani paralizzati dopo una lesione al midollo spinale di tornare a camminare. Ma non si era mai occupato di migliorare il corpo umano e la cognizione con l’aiuto della tecnologia.
“ vogliamo capire se il nostro cervello è programmato per controllare” solo “ciò che la natura ci ha dato, e abbiamo dimostrato che può adattarsi a coordinare nuovi arti in tandem con quelli biologici“, precisa Solaiman Shokur, co-PI dello studio e Senior Scientist dell’EPFL presso il Neuro-X Institute. “Si tratta di acquisire nuove funzioni motorie, di potenziare quelle già esistenti di una determinata persona, sia essa portatrice di qualche disabilità o no. Dal punto di vista del sistema nervoso, si tratta di un continuum tra riabilitazione e potenziamento”.

Dal virtuale al reale
I ricercatori hanno coinvolto almeno una sessantina di giovani tra i 25 e i 30 anni. Prima è stato costruito un ambiente virtuale per testare la capacità di un soggetto sano di controllare un braccio virtuale con il movimento del diaframma. Così hanno scoperto che il controllo del diaframma non interferisce con azioni come il controllo delle braccia, il linguaggio o lo sguardo. In questa configurazione di realtà virtuale, l’utente è dotato di una cintura che misura il movimento del diaframma. Indossando una cuffia per la realtà virtuale, l’utente vede tre braccia: il braccio e la mano destra, il braccio e la mano sinistra e un terzo braccio tra i due con una mano simmetrica a sei dita. Poi si è passati al controllo di un braccio robotico semplificato al di fuori della realtà virtuale (nella foto sotto).
“Abbiamo reso questa mano simmetrica per evitare qualsiasi pregiudizio verso la mano destra o sinistra”, spiega Giulia Dominijanni, dottoranda presso il Neuro-X Institute dell’EPFL e prima autrice dello studio. “Il controllo del diaframma del terzo braccio è in realtà molto intuitivo e chi ha partecipato alla sperimentazione ha imparato a controllare l’arto aggiuntivo molto rapidamente. Inoltre, la nostra strategia di controllo è intrinsecamente indipendente dagli arti biologici e non influisce sulla capacità dell’utente di controllare il proprio corpo”.

Il futuro
“Il nostro prossimo passo – conclude Micera – sarà quello di esplorare l‘uso di dispositivi robotici più complessi, utilizzando le nostre diverse strategie di controllo, per eseguire compiti reali, sia all’interno che all’esterno del laboratorio. Solo allora saremo in grado di cogliere il vero potenziale di questo studio”, e del nostro cervello. Il cammino verso gli esseri umani potenziati è appena iniziato.

di Margherita Lopes