Dopo un primo periodo di addestramento, il paziente è riuscito a controllare fino a tre differenti tipi di prese da parte della mano robotica, con una percentuale di successo da parte dell’interfaccia neurale nel riconoscimento del comando inviato dal cervello superiore all’85%.

La possibilità di effettuare i tre tipi di presa, interfacciandosi tramite gli elettrodi tf-LIFE con una mano robotica a cinque dita, può mettere una persona in condizioni di svolgere la quasi totalità delle attività della vita quotidiana e lavorativa. Queste prestazioni sono state possibili anche grazie a un complesso sistema di acquisizione ed elaborazione dei segnali neurali, sviluppato dai Bioingegneri della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e dell’Università Campus Bio-Medico di Roma.

Dopo quasi un mese di allenamento fianco a fianco con il paziente, il sistema si è dimostrato in grado di estrarre da tutti i segnali nervosi che il cervello inviava tramite le interfacce tf-LIFE solo quelli effettivamente utili a codificare l’intento di compiere una specifica presa. Come previsto, gli elettrodi tf-LIFE sono inoltre stati utilizzati nelle prime settimane dell’esperimento per veicolare stimoli ai nervi del moncherino e il paziente ha avvertito e tradotto questi stimoli in sensazioni tattili naturali, provenienti dalla regione di arto persa anni prima.

I canali percettivi hanno però inaspettatamente smesso di funzionare dopo due settimane, probabilmente a causa di fenomeni di reazione locale all’interno del nervo in corrispondenza della zona di inserzione dell’elettrodo. Tali fenomeni sono attualmente oggetto di ulteriori studi, per capire come possano essere mitigati e controllati in modo da non influenzare il funzionamento dell’interfaccia.

Per la prima volta, inoltre, i ricercatori italiani hanno valutato le modificazioni intervenute a livello della corteccia cerebrale – i cosiddetti fenomeni di neuroplasticità – in conseguenza dell’impianto e dell’utilizzo delle interfacce neurali tf-LIFE da parte del paziente.

In particolare, la stimolazione magnetica transcranica (TMS) ha dimostrato una significativa riorganizzazione delle aree motorie relative ai muscoli del moncherino, che si è associata clinicamente a una riduzione significativa del dolore da arto fantasma – una patologia che affligge oltre il 65% degli amputati che continuano ad avvertire dolore dall’arto mancante. Gli esperimenti condotti hanno così fornito dati oggettivi fondamentali per confermare una delle ipotesi finora avanzate, e cioè che la patologia del dolore da arto fantasma sia direttamente causata da una “riorganizzazione corticale aberrante”, ovvero sia dovuta all’invasione delle aree motorie del cervello originariamente correlate all’arto amputato da parte di aree contigue.

Anche se i tempi non sono maturi per un’ampia diffusione clinica di questo sistema di controllo di protesi di mano, le evidenze fornite dalla sperimentazione nella sua fase applicativa su uomo rappresentano una tappa importante verso il raggiungimento dell’obiettivo finale: mettere direttamente in comunicazione il cervello e le sue diramazioni nervose con macchine artificiali. Nel caso specifico, i risultati ottenuti con il progetto LifeHand aprono interessanti prospettive sull’uso delle interfacce neurali periferiche quale soluzione alternativa ad altre. Una di queste è il trapianto di mano da cadavere, che ha dato risultati finora molto controversi a livello di recupero funzionale e ha costretto il paziente a fortissime terapie antirigetto. Un’altra è rappresentata dalle interfacce direttamente impiantate nella corteccia cerebrale, già attualmente in fase di sperimentazione su uomo.

Lo studio italiano sembra rendere decisamente più indicato l’impiego di interfacce periferiche, almeno per il controllo di protesi di arto, in quanto tali dispositivi possono garantire al momento migliori prestazioni con un più basso livello di invasività e una minore complessità dei segnali fisiologici da interpretare.

I problemi tecnologici e medici da risolvere sono tuttavia ancora molti. È per esempio in fase di realizzazione una versione integrata, miniaturizzata e impiantabile di tutti i dispositivi elettronici necessari sia per acquisire i segnali neurali in uscita dal cervello (efferenti) e tradurli in comandi per la protesi, sia per generare segnali in ingresso al cervello (afferenti) ottenuti a partire dai sensori artificiali a contatto con l’ambiente. I ricercatori di LifeHand sono già al lavoro in vari nuovi progetti nazionali ed europei focalizzati su questo e sui molti altri fronti di ricerca medica e bioingegneristica, con l’obiettivo di non vanificare le aspettative di Pierpaolo Petruzziello e dei molti altri pazienti che come lui non trovano attualmente una risposta adeguata per recuperare la piena autonomia dopo la perdita di un arto.

Pierpaolo Petruzziello, con la sua disponibilità a sottoporsi a questa prima sessione di esperimenti, è adesso il primo paziente candidato a ricevere l’impianto definitivo dell’intero sistema protesico che si prevede sarà tuttavia commercialmente disponibile solo tra alcuni anni.