Muovere con il pensiero un braccio o una mano robotica: è l’orizzonte delle protesi neurali, arti artificiali che potrebbero rivelarsi rivoluzionari per la vita delle persone paraplegiche o tetraplegiche. Un gruppo di ricerca del Dipartimento di Farmacia e Biotecnologie dell’Università di Bologna ha fatto un primo, importante passo avanti in questa direzione, riuscendo a decodificare l’attività neurale che anima una mano nell’atto di afferrare un oggetto.Quando i nostri occhi osservano un oggetto da prendere, il nostro cervello dà vita ad una serie di complesse operazioni.

Per identificare e localizzare l’oggetto, per programmare l’azione giusta da compiere, e infine per dare inizio al movimento dell’arto. Tutti processi che vengono compiuti senza sforzo da individui normodotati, ma che non riescono ad attivare un movimento corretto negli individui con lesioni spinali, perché la lesione impedisce al segnale motorio di far muovere l’arto.

LE INTERFACCE CERVELLO-MACCHINA

Mano Robot
Mano Robot
Credits: UNIBO

Da qui la necessità di sviluppare interfacce cervello-macchina in grado di utilizzare direttamente l’attività neurale per azionare una protesi – come ad esempio un braccio robotico – bypassando la lesione del midollo spinale.
Per arrivare a questo risultato bisogna però prima risolvere un problema non semplice: registrare l’attività neurale del cervello e capire come decodificarla. I primissimi tentativi in questo senso sono partiti dieci anni fa negli Stati Uniti, utilizzando l’attività della corteccia motoria primaria, l’ultima stazione corticale che controlla i nostri muscoli volontari.
Rispetto a questi primi esperimenti, il gruppo di ricerca dell’Università di Bologna, guidato dalla docente Unibo Patrizia Fattori, ha però cambiato obiettivo e si è focalizzato sulla corteccia parietale posteriore. E ha avuto successo: gli studiosi sono riusciti infatti in questo modo a decodificare la configurazione della mano per afferrare oggetti diversi.
“La regione corticale non è una regione strettamente motoria, ma è fortemente coinvolta nell’esecuzione del movimento di avvicinamento e afferramento degli oggetti. I risultati dello studio dimostrano che l’attività usata per la decodifica neurale indica con chiarezza quale configurazione della mano verrà usata quando si afferra un oggetto con una specifica forma” – spiega la professoressa Fattori.
Non solo: i risultati della ricerca mostrano anche un cambio di codice tra il momento che precede il movimento dell’arto e il momento in cui viene afferrato l’oggetto. “Durante la visione dell’oggetto da prendere i neuroni usano un codice ‘visivo’, che analizza cioè le caratteristiche dell’oggetto, la sua forma e il suo orientamento nello spazio. Successivamente, i neuroni utilizzano invece un codice ‘motorio’ per poter correttamente configurare le dita e la mano in modo da riuscire a prendere l’oggetto” – spiega Rossella Breveglieri.
La scoperta del gruppo di ricerca Unibo, tassello fondamentale verso l’obiettivo delle protesi neurali, è stata pubblicata sulla prestigiosa rivista di neuroscienze americana The Journal of Neuroscience, in un articolo il cui primo autore è Matteo Filippini, giovane dottorando della Scuola di Dottorato in Scienze Biomediche e Neuromotorie dell’Alma Mater, diretta dal professor Lucio Cocco.

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