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Le persone amputate sono in grado di percepire le sensazioni di calore direttamente sull’arto fantasma: un team di ricercatori dell’EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) di Losanna che stava lavorando a un sistema di feedback sensoriale per rendere più realistiche le sensazioni tattili delle protesi si è imbattuto in una scoperta interessante e inaspettata. Nelle persone che hanno subito l’amputazione di un braccio, gli stimoli termici somministrati sul moncone sono percepiti direttamente sull’arto fantasma, cioè sulla mano mancante. Lo studio e le sue implicazioni sono stati descritti in un articolo su Science.

La mano calda (che non c’è). «La nostra neurotecnologia consiste in un sensore che riconosce le temperature sulla punta delle dita della protesi nonché in elettrodi termici che imitano quella sensazione sull’arto amputato» spiega Solaiman Shokur, neuroingegnere e scienziato che ha co-diretto lo studio.

Con questo sistema di feedback di temperatura non invasivo, il team svizzero – in collaborazione con la Scuola Superiore Sant’Anna (SSSA) di Pisa e con il Centro Protesi Inail – è riuscito a far percepire a 17 pazienti amputati la temperatura di una serie di oggetti, inviando le sensazioni direttamente nell’arto fantasma, ossia nel punto in cui si percepisce ancora la presenza dell’arto nonostante l’avvenuta amputazione.

«Sono cresciuto in Afghanistan e ho visto gli effetti della guerra sulla mia gente» dice Shokur. «La prima volta che ho visto una persona amputata avevo 7 anni. Il mio primo contatto con le neuroscienze è stato attraverso mia zia che lavorava come volontaria all’ospedale di Kabul. Descriveva il dolore che un paziente continua a sentire nel braccio mancante. A me sembrava una cosa quasi mistica ma in realtà stava descrivendo il dolore da arto fantasma. Il fatto che in questo studio siamo riusciti a indurre una sensazione fantasma piacevole in persone con amputazione provoca in me emozioni molto forti».

Dita bioniche. Per lo studio è stato sviluppato un dispositivo chiamato MiniTouch, pensato apposta per fornire sensazioni di caldo e freddo da integrare nelle protesi. Si tratta di un sensore sistemato sotto alle dita della protesi che riconosce la conduttività termica dell’oggetto toccato: per esempio una superficie metallica conduce naturalmente più calore di un ripiano in plastica. Un sensore di temperatura in contatto con la pelle del moncone residuo della persona amputata si riscalda o si raffreda a seconda del profilo di temperatura dell’oggetto toccato, restituito dal sensore sulla protesi.

Fabrizio Fidati, uno dei volontari, sperimenta la sensazione di calore sull’arto fantasma indossando il dispositivo MiniTouch, con il ricercatore e secondo autore dello studio Jonathan Muheim.
© EPFL / Alain Herzog, CC BY SA

Qui, sul dito! Gli scienziati si sono accorti che piccole aree della pelle del braccio residuo proiettano la sensazione termica a parti specifiche della mano fantasma, come il pollice o la punta dell’indice. La mappatura delle sensazioni termiche tra moncone e arto fantasma è unica e specifica per ciascun paziente.

«Ci aspettavamo che ci dicessero, con gli occhi chiusi, dove percepivano la sensazione termica sul moncone, e se fosse di caldo o di freddo» dice Shokur. «Invece hanno indicato il disegno di una mano che avevano di fronte a loro e ci hanno detto, lo sento qui. Abbiamo chiesto loro diverse volte, che cosa intendi con “lo sento qui”? E loro hanno chiarito che lo sentivano sulla mano fantasma mancante. Questa scoperta è stata cruciale per consentirci di sviluppare una nuova tecnologia da integrare nella mano prostetica dei pazienti».

Calore umano. «L’informazione termica è cruciale per molti aspetti differenti. Per evitare di bruciarci la pelle toccando una cosa che è troppo calda, ma in particolare per fornire una sensazione naturale e reale quando tocchiamo le altre persone» chiarisce Silvestro Micera, co-direttore dello studio, professore di Bioelettronica presso la Scuola Superiore Sant’Anna e presso l’Ecole Polytechnique Federale de Lausanne dove ricopre la Cattedra della Fondazione Bertarelli in Neuroingegneria Traslazionale.

«Una delle cose più sorprendenti è avvenuta quando uno dei pazienti che usava la protesi ha stretto la mano di Francesco (Iberite) il principale autore dello studio e ha detto “sembra umano”». «Per la prima volta in 20 anni sono riuscito a percepire il calore di un’altra persona con la mia mano fantasma. Come se qualcuno stesse toccando la mia mano mancante» racconta il paziente, il romano Roberto Renda.

Sensazioni più verosimili. Tecnologie come questa potrebbero migliorare sensibilmente le condizioni mediche e la qualità di vita delle persone che fanno uso di protesi, contribuire all’accettazione di questi dispositivi e attenuare le sensazioni negative provocate dall’arto fantasma. (Qui sotto un video che riassume l’esperimento).

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