Tieni, scegli, senti: come l’IA cambia la vita degli amputati
La protesi bionica controllata dalla mente e alimentata dall’intelligenza artificiale è destinata a cambiare la vita di milioni di persone
Melissa Loomis dell’Ohio, negli Stati Uniti, ha perso un braccio in un terribile incidente e la sua vita normale è andata sottosopra. Ma non aveva mai immaginato che un giorno, con l’aiuto dell’IA, sarebbe stata in grado di ottenere un braccio buono come uno vero. Nel 2016, Loomis è diventato il primo amputato al mondo a provare il senso del tatto attraverso un braccio bionico controllato dalla mente. Questo è spesso considerato uno dei più grandi eventi nella storia della protesi.
La storia delle protesi risale all’epoca egizia quando fu utilizzata la prima protesi funzionale d’arto tra il 950 e il 710 a.C. Questa è stata la prima volta che un dito artificiale è stato progettato con un meccanismo per fornire propulsione in avanti che potrebbe effettivamente aiutare una persona ad andare avanti. In precedenza, le protesi erano utilizzate solo a scopo decorativo e non avevano un uso effettivo.
Da allora c’è stata una continua ricerca per costruire un sostituto capace dell’arto perduto. Con la potenza dell’IA, ora abbiamo raggiunto uno stadio in cui possiamo persino creare un tocco sensoriale sull’arto artificiale.
Braccio protesico buono come uno vero
Le protesi robotiche si basano sull’IA in cui l’algoritmo interpreta i segnali nervosi dai muscoli del paziente che consente un controllo più preciso della protesi.
L’arto protesico modulare fornito a Loomis è progettato dagli ingegneri dell’APL, attraverso un programma finanziato dall’Agenzia per i progetti di ricerca avanzata della difesa degli Stati Uniti, nota come “DARPA”. La mano protesica ha 26 articolazioni, con le quali può arricciarsi fino a 45 libbre e corrisponde alla naturale abilità di un braccio umano. Pesa circa 4 kg, poco più di un braccio umano. “Rappresenta un importante balzo in avanti nel campo delle protesi, poiché gli amputati spesso devono fare i conti con sostituzioni pesanti, scomode e statiche”, afferma Mike McLoughlin, ingegnere capo del dipartimento di ricerca e sviluppo esplorativo dell’APL.
Oltre all’APL, ci sono anche altri ricercatori che ci stanno lavorando e utilizzano la tecnologia AI per controllare il cervello dell’arto.
La tecnologia e-OPRA si basa sul sistema implantare OPRA. In questo sistema, gli elettrodi vengono impiantati nei muscoli e nei nervi all’interno del moncone dell’amputazione e il sistema e-OPRA invia quindi segnali in entrambe le direzioni tra la protesi e il cervello, controllando mentalmente la protesi.
Per simulare la sensazione tattile, ha sensori di forza nel pollice protesico che vengono convertiti in segnali elettrici inviati per stimolare un nervo nel moncone del braccio. Il nervo conduce al cervello, che poi percepisce i livelli di pressione contro la mano.
“Attualmente i sensori non sono l’ostacolo per il ripristino delle sensazioni. La sfida è creare interfacce neurali in grado di trasmettere senza soluzione di continuità grandi quantità di informazioni raccolte artificialmente al sistema nervoso, in modo che l’utente possa provare sensazioni in modo naturale e senza sforzo”, afferma Max Ortiz Catalan, professore associato presso la Chalmers University of Technology.
Questi lavori di ricerca danno l’impressione che l’IA nelle protesi abbia raggiunto il livello in cui ha risolto il problema per milioni di amputati.
Perché non lo usano tutti?
Tutto lo sviluppo tecnologico basato sull’intelligenza artificiale nelle protesi si applica agli arti superiori. Deve ancora raggiungere la svolta per raggiungere l’efficienza controllata dalla mente per gli arti inferiori.
Inoltre, la tecnologia è ancora in una fase iniziale e viene testata in laboratori su alcuni partecipanti selezionati. La ricerca sulle protesi di intelligenza artificiale presso l’ Università del Michigan dipende da una connessione cablata a un computer. Ai partecipanti non è consentito allontanarsi con il braccio e utilizzarlo rigorosamente solo in condizioni di laboratorio.
I ricercatori osservano che le protesi controllate dalla mente richiedono l’acquisizione continua del segnale nervoso dal sistema nervoso periferico (forma del sistema nervoso al di fuori del cervello e del midollo spinale) e l’alimentazione dell’arto bionico. Il problema è che i nervi periferici trasportano segnali nervosi molto piccoli.
Il costo è un altro fattore che ostacola l’adozione di massa della tecnologia tra gli utenti. L’uso dell’IA nelle protesi aumenta significativamente il costo, il che a sua volta riduce la portata della tecnologia.
Non c’è dubbio che nell’ultimo decennio abbiamo fatto molta strada in termini di sviluppo della tecnologia basata sull’intelligenza artificiale nelle protesi. Ma ci vorrebbe del tempo per raggiungere lo stadio in cui gli amputati potrebbero ottenere una protesi completamente abilitata per gli arti persi.
