Una nuova gamba bionica restituisce agilità agli amputati: "Sembra parte del mio corpo".

Hugh Herr era un alpinista adolescente che perse entrambe le gambe 43 anni fa, dopo essersi congelate e aver subito danni ai tessuti durante una scalata sul Monte Washington (New Hampshire, USA). La tragedia personale non solo ridefinì la sua vita, ma anche il suo scopo: trasformare per sempre la tecnologia utilizzata per gli amputati. Oggi è uno dei massimi esperti mondiali di bionica e ha appena svelato una svolta che infrange una barriera nella progettazione di protesi che non è cambiata molto da decenni. Finalmente, una gamba bionica va oltre il ripristino della mobilità.

Questo ingegnere, che ha ricevuto il Premio Principessa delle Asturie per la ricerca nel 2016 , guida lo sviluppo di protesi bioniche avanzate per le gambe che imitano il movimento umano, nonché di ortesi per caviglia e piede, presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT). Cammina, corre e persino si arrampica ad altezze elevate con le gambe bioniche che ha contribuito a progettare. Insieme a un team di scienziati del MIT Yang Tan Collective , Herr è riuscito a fare un passo avanti, con un'ambizione che, come in montagna, punta sempre più in alto. Ha creato una protesi bionica che si collega ai muscoli e ai nervi del corpo; questo consente alle persone con amputazioni sopra il ginocchio di muoversi con maggiore agilità rispetto ai tradizionali dispositivi di riabilitazione.

Il nuovo sistema, denominato protesi meccano-neurale osteointegrata (OMP), incorpora un impianto ancorato al femore e un'interfaccia mio-neurale che imita il comportamento dei muscoli, secondo i dettagli contenuti nell'articolo scientifico che Herr e il suo team hanno pubblicato oggi sulla rivista Science . Grazie a questa tecnologia, l'amputato non solo può muovere la protesi con maggiore precisione, ma anche recuperare sensazioni come la posizione o il movimento dell'arto perso. "La nostra protesi è unica perché è collegata direttamente all'osso e l'impianto contiene cavi che trasmettono segnali neurali", spiega Herr in una videochiamata con EL PAÍS.

Insieme a lui c'è il giovane scienziato Tony Shu , la cui ricerca di dottorato ha plasmato e costituito la base dell'articolo recentemente pubblicato. "Quando sono entrato nel laboratorio del MIT, si aprivano molte nuove strade, ma durante i miei studi di master e dottorato abbiamo fatto grandi progressi", ricorda. Gli studi clinici hanno coinvolto due persone con amputazioni sopra il ginocchio. Inizialmente, gli scienziati erano cauti, mirando a ripristinare solo la deambulazione e la mobilità di base, ma col tempo hanno osservato che i partecipanti erano in grado di svolgere compiti più complessi.

In ogni caso, il sistema OMP ha consentito una mobilità superiore in una varietà di movimenti delle gambe in situazioni di vita reale. I pazienti sono stati in grado di muoversi con una naturalezza che prima sembrava irraggiungibile, come camminare su terreni irregolari, alzarsi da una sedia senza problemi o calciare un pallone . Anche con una sola articolazione motorizzata, i volontari hanno affermato: "La protesi sembra parte del mio corpo".

Imita la potenza muscolare umana

Il sistema è dotato di motori alimentati da batterie agli ioni di litio. Questo permette alla protesi motorizzata di generare forza, che aiuta in attività come salire le scale. Questo risultato è ottenuto imitando la funzione muscolare, consentendo movimenti più agili e volontari. "Siamo stati i primi a integrare la chirurgia neuromuscolare, un impianto osteointegrato e un controller robotico in un unico sistema", afferma Tony Shu.

Uno dei principali limiti della protesi è che coinvolge solo il ginocchio . La gamba umana è molto più complessa, poiché anche la caviglia e il piede eseguono movimenti complessi. "Non include questi gradi di libertà aggiuntivi", riconosce il giovane ricercatore.

Sebbene l'invenzione presenti ancora alcune sfide, i ricercatori sono ottimisti. Sistemi che si integrano direttamente con il corpo – come l'OMP, che collega ossa, muscoli e nervi – segnano l'inizio, forse, di una nuova generazione di dispositivi. Un tipo di protesi che non solo ripristina la mobilità, ma ripristina anche una parte essenziale dell'esperienza umana.

Per Hugh Herr, la prossima sfida consiste nel perfezionare la lettura dei segnali muscolari, poiché attualmente si utilizzano elettrodi impiantati per comprendere le intenzioni dell'utente. "In futuro, prevediamo di utilizzare sensori magnetici sulla pelle", afferma. L'obiettivo è misurare il movimento e la forza muscolare con maggiore precisione.

"Se cercate un'analogia, pensate alla Formula 1 o all'esplorazione spaziale. Questi settori spingono la tecnologia al limite, e poi questi progressi arrivano al consumatore medio. Non ci aspettiamo che questa protesi raggiunga mai il mercato, ma crediamo che molti dei suoi componenti lo faranno", riflette Shu.