Sfida i limiti del cervello umano il primo braccio robotico controllato grazie al respiro, più precisamente grazie ai movimenti che compie il diaframma durante la respirazione, senza che ciò ostacoli il controllo del resto del corpo. Il risultato si deve all'esperimento che ha dimostrato che il sistema nervoso di individui sani è in grado di accettare un terzo braccio robotico e di imparare a controllarlo in maniera intuitiva, permettendo così di esplorare in modi inediti il funzionamento del cervello. Lo studio, condotto tra Italia e Svizzera, è stato pubblicato sulla rivista Science Robotics da un gruppo di ricercatori guidato dal Politecnico Federale svizzero di Losanna, con il contributo della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa.
"La motivazione principale di questo studio è la comprensione del sistema nervoso: se si sfida il cervello a fare qualcosa di completamente nuovo, si può imparare a capire se è in grado di farlo", osserva Silvestro Micera di Epfl e Scuola Sant'Anna, coordinatore dello studio che vede come prima autrice Giulia Dominijanni. "Possiamo quindi trasferire queste conoscenze - prosegue Micera - per sviluppare, ad esempio, dispositivi di assistenza per persone con disabilità, o protocolli di riabilitazione dopo un ictus".
L'esperimento si è svolto inizialmente in un ambiente virtuale: i partecipanti erano dotati di una cintura che misura il movimento del diaframma e di una cuffia per la realtà virtuale, che consentiva di visualizzare il terzo braccio davanti a sé tra il destro ed il sinistro, dotato di una mano simmetrica a sei dita. "Abbiamo reso questa mano simmetrica per evitare qualsiasi pregiudizio verso la mano destra o sinistra", commenta Dominijanni. "Il controllo tramite 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 - dice ancora la ricercatrice - la nostra strategia di controllo è intrinsecamente indipendente dagli arti biologici e non influisce sulla capacità dell'utente di controllare il proprio corpo".
Il test è poi proseguito anche nel mondo reale, dove le persone hanno dimostrato di poter utilizzare una versione molto semplificata di un braccio robotico, costituito da un'asta che poteva essere allungata e accorciata: in questo caso, alla contrazione del diaframma corrisponde l'allungamento dell'asta. "Abbiamo dimostrato che il cervello umano può adattarsi a coordinare nuovi arti in tandem con quelli biologici", aggiunge Solaiman Shokur dell'Epfl, co-autore della ricerca: "Si tratta di acquisire nuove funzioni motorie - afferma Shokur - e di potenziare quelle già esistenti di una persona, sia essa portatrice di qualche disabilità o no".
Lo studio non ne fa menzione, ma oltre al diaframma i ricercatori hanno testato le potenzialità anche dei muscoli dell'orecchio: in questo approccio, gli utenti sono dotati di sensori auricolari e addestrati a utilizzare il movimento fine di questi muscoli per controllare lo spostamento di un mouse del computer. Una strategia che potrebbe un giorno aiutare a sviluppare protocolli riabilitativi per persone con deficit motori. "Il nostro prossimo passo sarà ora quello di esplorare l'uso di dispositivi robotici più complessi", conclude Micera: "Solo allora saremo in grado di cogliere il vero potenziale di questo studio".
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