Amputazioni e arti robotici: la DARPA finanzia la fibra ottica neurofotonica

I ricercatori della SMU (Southern Methodist University) hanno ricevuto dalla DARPA un finanziamento di 5,6 milioni di dollari per lo sviluppo di connessioni a fibra ottica tra protesi robotiche e il tessuto nervoso umano, in modo da potenziare le capacità di chi ha ricevuto un trapianto di protesi tecnologiche.
Lo scopo è quello di ottenere arti che non solo percepiscono il mondo come un tessuto organico, in grado quindi di percepire sensazioni come caldo e pressione, ma di rendere la comunicazione tra il cervello umano ed un arto robotico quasi simultanea.
Ad oggi, la comunicazione tra tessuti nervosi periferici e oggetti artificiali è agli albori, e presenta numerosi problemi. Uno di questi è la velocità di comunicazione tra il biologico e il robotico, che rende complesso l'utilizzo di una protesi e fornisce un limitato grado di mobilità a chi ha subito amputazioni.
Le protesi attualmente disponibili richiedono la connessione ad altre parti del corpo per poter essere azionate. Ad esempio, si può connettere un braccio robotico ad un muscolo pettorale per azionare la periferica con una contrazione muscolare. Ma questo sistema, come tutti i metodi elaborati per aumentare la mobilità di un arto robotico, è ben lontano dal modo in cui muoviamo istintivamente i nostri muscoli.
Ecco che entra in gioco l' Interfaccia Neurofotonica Completa, che tramite la fibra ottica si connette direttamente ai tessuti nervosi, e che mette in comunicazione sistema nervoso e protesi in tempo reale.
Migliorare la comunicazione tra il tessuto nervoso e protesi artificiali non ha il solo scopo di rendere sempre più performanti gli arti robotici, ma ha risvolti in altri ambiti della medicina: si potranno, ad esempio, creare impianti cerebrali per controllare i tremori, o modulatori neurali in grado di gestire il dolore, o addirittura impianti per pazienti con lesioni spinali.
I ricercatori hanno un traguardo ultimo, molto ambizioso ma non impossibile: fornire una soluzione a persone gravemente colpite da paralisi, come l'attore Christopher Reeve (aka Superman), rimasto paralizzato dopo una caduta da cavallo.
"Questa tecnologia ha il potenziale di riparare la colonna vertebrale sopra o sotto una lesione spinale" afferma Marc Christenses, ingegnere elettrico della SMU. "Un giorno, ci arriveremo".
Non dimentichiamoci, tuttavia, che la ricerca è finanziata principalmente dalla DARPA, che è un'agenzia militare; e la DARPA spenderà anche soldi in ricerche "ai confini della realtà", ma ogni tanto investe capitali in possibili scoperte rivoluzionarie.
La speranza della DARPA è quella di poter fornire ai soldati feriti in Iraq e Afghanistan una possibilità di rivedere la loro mobilità ripristinata quasi completamente.
I numeri iniziano ad essere davvero alti: i soldati feriti dal 2003 al 2009 sono oltre 30.000, e ci sarebbero circa 300.000 veterani delle ultime due guerre irachene che mostrano problemi di salute mentale.
Ci sono inoltre, e se si considerano solo i dati sulle amputazioni dell'operazione Enduring Freedom, tra i 1100 e i 1300 soldati (sappiamo tutti che, in questi casi, i numeri forniti sono spesso non molto chiari) hanno subito un'amputazione.
Il vantaggio della fibra ottica come tecnologia di connessione tra tessuto nervoso e arto robotico, consentirebbe inoltre di evitare il rigetto. "Aumentare le performance umane con le moderne tecnologie digitali è una delle grande frontiere dell'ingegneria" afferma Christensen. "Questo tipo di connessione con il sistema nervoso permetterà non solo la creazione di protesi realistiche, ma potrà anche essere applicato nel trattamento delle lesioni spinali e di una gamma di disordini neurologici".
"Gli scrittori di fantascienza hanno a lungo immaginato un giorno in cui la comprensione e l'intuizione del cervello umano saranno aumentate dalla velocità fulminea delle tecnologie" dice Geoffrey Orsak della SMU. "Con questa notevole iniziativa di ricerca, stiamo davvero iniziando un viaggio nel futuro che porterà incredibili benefici all'umanità".
SMU leads $5.6M research center for fiber optic interface to link robotic limbs, human brain