“Il corpo artificiale”: l’integrazione tra biologia e tecnologia
Non ci sono più dubbi: viviamo in un’epoca dove l’evoluzione della specie umana è sempre più inevitabilmente accompagnata e influenzata dall’avanzamento scientifico e tecnologico dei sistemi artificiali. Ma che impatto avranno questi ultimi sulle nostre vite? Siamo destinati a perdere le caratteristiche e le attività che ci rendono umani?
Gli interrogativi sono moltissimi, la curiosità e le preoccupazioni sono lecite. Il rischio che l’Intelligenza Artificiale e la robotica possano avere un effetto negativo sull’uomo c’è, ma solo se ci limitiamo a considerarle come entità estranee da temere senza sfruttare al meglio quello che possono offrirci per potenziare le nostre abilità. D’altronde, se vogliamo continuare a giocare un ruolo essenziale nella nostra società e se vogliamo sentirci funzionali a quello che succede nel mondo non possiamo trasformarle nella nostra nemesi, ma dobbiamo allearci, integrarci e potenziarci con esse.
Le tecnologie artificiali da tempo ci consentono di aumentare esponenzialmente le nostre capacità, ma oggi grazie all’Intelligenza Artificiale e alla robotica possiamo potenziare anche il corpo umano da un punto di vista senso-motorio, arrivando addirittura a compensare i danni di patologie, deficit neurologici, traumi o gravi incidenti. E quando tecnologia biologica e artificiale si fondono, uomo e robot collaborano sinergicamente.
Indirizzare lo sviluppo dei sistemi artificiali verso direzioni positive, funzionali e costruttive diventa quindi il doveroso scopo di scienziati, studiosi e di tutti coloro che possono contribuire ad orientare l’implementazione e l’evoluzione di questi strumenti verso il miglioramento della qualità della vita umana.
Questo impegno trova la sua perfetta espressione nel libro “Il corpo artificiale. Neuroscienze e robot da indossare” (2023, Raffaello Cortina Editore), risultato dallo sforzo e dalla passione congiunta di due scienziati che inseguono con consapevolezza e grande slancio questa visione: Simone Rossi, neurologo, neurofisiologo clinico e docente universitario, e Domenico Prattichizzo, scienziato, ex visiting scientist all’Artificial Intelligence Lab del MIT di Boston e attualmente professore di Robotica e Automazione all’Università di Siena. Due protagonisti della ricerca di frontiera uniti per raccontare al pubblico a che punto siamo e quale direzione potremmo prendere in risposta alla sfida delle neuroscienze di capire come il cervello umano sia in grado di riadattarsi plasticamente a componenti del corpo del tutto nuove. Il libro infatti – una via di mezzo tra un saggio e una narrazione di vita vissuta – si focalizza principalmente sulla robotica leggera e indossabile e su come il nostro cervello sembri già intrinsecamente predisposto ad accogliere questi dispositivi esterni che stanno riuscendo a cambiare la tradizionale fisiologia del controllo che abbiamo sulle nostre percezioni e sui nostri comportamenti motori.
Nel panorama della robotica riabilitativa, i nostri ricercatori-autori portano avanti una lunga collaborazione complementare che mira a condurre studi interdisciplinari sulla robotica uomo-centrica finalizzata al miglioramento della qualità della vita.
Di seguito alcune delle più recenti proposte.
Il corpo artificiale Il sesto dito robotico per le mani paretiche
La soluzione del sesto dito robotico è stata proposta per la prima volta alla comunità scientifica internazionale nel 2014. Si tratta di uno scheletro aggiuntivo (un pollice opponibile artificiale) che si unisce a quello dell’uomo per compensare la mancanza delle funzionalità di presa e restituire la capacità di manipolare gli oggetti a coloro che sfortunatamente l’hanno persa. Non ci riferiamo quindi agli amputati, ma ai soggetti che hanno avuto per esempio un ictus, un incidente o lesioni alla spina dorsale e che non riescono più a muovere la mano, pur essendo essa ancora anatomicamente presente.
L’idea è quella di usare la mano paretica come palmo e aggiungere un pollice robotico che entra in funzione solo quando è necessario (su comando del soggetto stesso che possiede un anello con un interruttore on/off sulla mano sana) per permettergli di afferrare oggetti di uso quotidiano in modo ibrido, cioè insieme a un robot. Trattandosi di un dito soprannumerario di tipo indossabile, esso può poi arrotolarsi sul polso come un braccialetto quando non è in azione.
La cosa più interessante è stata capire come reagisce il cervello alla presenza del dito in più. I neuroni delle aree motorie che governano i muscoli delle mani sono connessi con l’apparato muscolo-scheletrico tramite il fascio corticospinale, il quale invia comandi motori complessi che richiedono una stretta coordinazione motoria volta a facilitare alcuni muscoli e inibirne altri. Per comandare contemporaneamente tutti questi muscoli il cervello usa la strategia delle cosiddette sinergie motorie, ossia un ristretto gruppo di comandi che prefigurano complessivamente l’azione già quando questi comandi escono dalla corteccia cerebrale, cioè dove vengono generati e “confezionati”. Gli studi sul sesto dito robotico dimostrano che il cervello è capace di variare le sinergie motorie di una vita in pochi secondi per accogliere la componente artificiale come se fosse parte integrante di sé, estendendo le rappresentazioni corticali nelle aree che prevedono il movimento volontario e la visualizzazione del personale spazio di movimento. Detto altrimenti, è come se il nostro cervello ci anticipasse disvelando la sua predisposizione ad accogliere il futuro.
Il corpo artificiale: Tatto e tecnologie aptiche: il progetto dei “tactile angels”
L’obiettivo di integrare nuovi sistemi robotici nel funzionamento del corpo umano malato non può prescindere da un elemento fondamentale: il tatto. Le tecnologie di digitalizzazione del tatto (le cosiddette “tecnologie aptiche”) consentono di integrare meglio questa robotica nel sistema senso-motorio, migliorando la qualità della vita dei soggetti che hanno subito danni o sono affetti da altri tipi di disturbi.
A questo proposito, un progetto molto bello e interessante è rappresentato dai cosiddetti “tactile angels” (letteralmente gli angeli tattili), ossia dei volontari che, pur restando a casa, aiutano i non vedenti a muoversi in sicurezza nello spazio. Considerando che i non vedenti non amano indossare dispositivi auricolari in quanto l’udito è per loro il canale sensoriale privilegiato per muoversi, vengono posizionati dei braccialetti sui loro polsi e vengono fatti indossare loro degli occhiali dotati di telecamera. Il volontario si interfaccia da remoto con il soggetto non vedente grazie a un computer attraverso il quale visualizza lo streaming video proveniente dalla telecamera dei suoi occhiali, che gli permette di guidarlo nella direzione corretta attraverso la trasmissione a distanza di segnali tattili di direzione sui braccialetti che indicano come muoversi.
Il corpo artificiale: Cavigliere vibranti per il Parkinson
Tremore, rigidità muscolo-articolare e bradicinesia (lentezza nei movimenti): è questa la cosiddetta triade sintomatologica classica della malattia di Parkinson, un disturbo neurodegenerativo invalidante e difficile da domare che colpisce il Sistema Nervoso Centrale e si manifesta quando si vengono a creare delle disfunzioni a livello dei nuclei della base (substantia nigra), strutture anatomiche antiche deputate al presidio e alla regolazione dei movimenti e dell’equilibrio. I neuroni che fanno parte dei gangli della base producono la dopamina, un neurotrasmettitore che funge da messaggero chimico per il controllo della postura, del movimento e della marcia. E sono proprio i disturbi della marcia quelli su cui la robotica indossabile sta riuscendo a intervenire efficacemente senza aumentare la terapia farmacologica giornaliera del paziente.
I principali disturbi della marcia comprendono il passo corto (dovuto a una riduzione/annullamento del cosiddetto “tempo di volo” del piede), la festinazione (passo corto rapido e incontrollato accompagnato da uno sbilanciamento del busto in avanti) e il “Freezing Of Gate” (FOG), cioè l’improvviso e inaspettato incollamento dei piedi al terreno durante il cammino, con elevata possibilità di caduta. Si tratta di condizioni invalidanti e spesso pericolose, che negli anni sono state migliorate parzialmente e transitoriamente grazie all’utilizzo di alcuni stimoli esterni acustici o visivi (i cosiddetti cues sensoriali) capaci sì di migliorare alcuni parametri del cammino dei pazienti parkinsoniani, ma ostacolati dal rischio che essi distolgono l’attenzione dall’ambiente circostante, poiché focalizzarsi su più compiti contemporaneamente (camminare e concentrarsi sui cues sensoriali) richiede grande sforzo e collaborazione attiva da parte dei soggetti.
Ecco allora che per ovviare a questo problema si è pensato di sfruttare nuovamente le vibrazioni dei braccialetti citati sopra, questa volta trasformati però in cavigliere capaci di restituire ai pazienti il ritmo della giusta camminata. Gli stimoli sensoriali come la vibrazione, infatti, non richiedono sforzo o attenzione per essere percepiti, di conseguenza il soggetto può beneficiarne senza rischiare di distrarsi e mantenendo completamente il contatto con l’ambiente circostante.
Cosa vuole suggerire quindi “Il corpo artificiale”?
Insomma, passando in rassegna i loro studi più recenti e importanti nell’ambito della robotica leggera riabilitativa, i due autori mettono a fuoco l’importanza di prestare pari attenzione alle tecnologie per migliorare le capacità motorie così come facciamo per quelle cognitive e linguistiche, per evitare che l’uomo si ritrovi ad avere una mente straordinariamente avanzata ma resti ancorato a un corpo dalle capacità limitate.
L’invito è di non aver paura di studiare ed esplorare quello che questi strumenti possono fare e offrire, a patto che essi vengano pensati come strumenti al nostro servizio. L’obiettivo è quello di dominare queste tecnologie per orientarle nella giusta direzione, asservendo quindi l’Intelligenza Artificiale e la robotica all’uomo e non il contrario.
