Neuroingegneria: così i robot supportano le terapie riabilitative degli arti

Sviluppata una piattaforma robotica per favorire terapie neuroriabilitative che ripristinano i movimenti dell’arto superiore in pazienti con gravi patologie neurologiche

MeteoWeb

Una nuova piattaforma robotica neuroriabilitativa per arto superiore è stata sviluppata e validata grazie alla collaborazione tra la Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e l’Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL). La piattaforma permetterà di supportare la concezione, la validazione e la comprensione approfondita dei meccanismi funzionali alla base di terapie riabilitative per patologie neurologiche post icuts o lesione del midollo spinale.
Lo studio, coordinato da Silvestro Micera, professore all’Istituto di Biorobotica della Scuola Sant’Anna e alla Bertarelli Foundation Chair in Translational NeuroEngineering all’EPFL, e da Grégoire Courtine, professore all’EPFL e direttore dell’EPFL-CHUV NeuroRestore Center, è stato presentato in un paper pubblicato su Science Robotics. La piattaforma, sperimentata a livello pre clinico su modello animale, è stata progettata in modo da integrare i vantaggi dell’utilizzo di un sistema robotico in ambito riabilitativo senza limitare il naturale movimento dell’arto. Per far questo il robot, oltre ad avere quattro gradi di libertà a livello del polso, permette di registrare parametri di differente natura e di modulare l’assistenza fornita dal dispositivo in base alle capacità residue del paziente.

I promettenti risultati ottenuti durante la validazione della piattaforma anticipano il ruolo centrale che essa giocherà per lo sviluppo e la comprensione di nuove terapie riabilitative” commenta Maria Pasquini, prima autrice dello studio assieme ai ricercatori EPFL Nicholas D. James e Inssia Dewany.

Lo studio

La possibilità di registrare segnali muscolari, cinetici, cinematici e neurali durante l’utilizzo della piattaforma robotica ha permesso una quantificazione in alta risoluzione delle performance motorie recuperate, monitorando allo stesso tempo i processi neurali che le determinano. La piattaforma risponde a un’esigenza emersa durante le fasi di sperimentazione: la necessità di stimolare la partecipazione attiva del paziente durante la neuroriabilitazione. La validazione è stata effettuata verificando che un precoce e attivo training, indotto dall’utilizzo del robot, accelera il recupero delle funzioni degli arti superiori rispetto a una terapia convenzionale.

La capacità della piattaforma di creare un ambiente flessibile e realistico nel quale testare differenti approcci terapeutici è stata confermata dai risultati positivi ottenuti dall’integrazione della piattaforma robotica con un elettrodo che permetteva la stimolazione dei motoneuroni cervicali. Auspicabilmente, i concetti chiavi sulla stimolazione cervicale, compresi durante questa validazione, indirizzeranno lo sviluppo di dispositivi neurali per il recupero delle funzionalità di arto superiore dopo lesione spinale; così come le ricerche precliniche sulla somministrazione di stimolazione elettrica a livello lombare hanno portato il gruppo di ricerca coordinato dal professor Courtine allo sviluppo di una neuroprotesi il cui impianto ha recentemente permesso a tre persone paralizzate di tornare a camminare.

La piattaforma – continua Maria Pasquinidimostra come la stimolazione elettrica sia in grado di modulare l’attività muscolare degli arti superiori dopo una lesione alla spina dorsale. Questo concetto, se confermato e approfondito in studi futuri, potrà essere utilizzato per lo sviluppo di neuroprostesi su persona”.