In breve
- Il dispositivo TWIST amplifica lo stiramento cutaneo attorno alla PIP del dito indice.
- Con TWIST attivo i partecipanti percepiscono il dito come più flesso e compensano mantenendolo più esteso.
- Lo studio coinvolge Centro Piaggio, Università di Pisa, IIT e Università di Roma Tor Vergata.
La ricerca pubblicata sul Journal of the Royal Society Interface mostra che lo stiramento della pelle intorno all’articolazione interfalangea prossimale, la PIP del dito indice, contribuisce alla percezione della posizione dell’arto.
Il gruppo coinvolge il Centro Piaggio, il Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa, l’Istituto Italiano di Tecnologia e l’Università di Roma Tor Vergata.
TWIST, dispositivo indossabile per la PIP
I ricercatori hanno sviluppato TWIST, Tactile Wearable Interface for Skin sTretch, un dispositivo indossabile non invasivo che amplifica lo stiramento naturale della pelle attorno all’articolazione PIP del dito indice.
Il dispositivo aumenta la deformazione cutanea durante il movimento volontario attivo senza essere invasivo; il nome completo e la sigla TWIST sono riportati dallo studio.
Nel protocollo sperimentale la condizione con TWIST acceso è stata confrontata con la mano nuda e con la condizione in cui il dispositivo era indossato ma spento.
Risultati sperimentali: il dito appare più flesso
I partecipanti dovevano riprodurre con una mano la posizione che ritenevano avesse l’altra, prima a mano nuda e poi indossando il dispositivo.
«Aumentare lo stiramento della pelle ha portato i partecipanti a comportarsi come se il dito fosse più flesso di quanto non fosse realmente», dichiara Eleonora Fontana, ingegnera dell’Università di Pisa e autrice dello studio.
Di conseguenza i soggetti compensavano questa percezione alterata mantenendo il dito leggermente più esteso, a dimostrazione che il sistema nervoso incorpora la deformazione cutanea nella stima della postura del corpo.
Un dettaglio metodologico rafforza il risultato: non è stata osservata alcuna differenza significativa tra la mano nuda e la condizione con dispositivo spento, quindi l’effetto nasce dallo stiramento amplificato e non dalla sola presenza del dispositivo.
Implicazioni e sviluppi futuri per tecnologie e riabilitazione
Matteo Bianchi, professore di ingegneria dell’Università di Pisa, afferma che le ricadute riguardano le tecnologie indossabili e che il lavoro è centrale nel progetto PERCEIVING, finanziato dal Fondo Italiano per la Scienza (FIS).
Bianchi indica possibili applicazioni: sostegno alla riabilitazione dopo un ictus, feedback sensoriale più intuitivo per protesi robotiche, e interazioni più naturali in realtà virtuale e teleoperazione, dove la postura dell’arto è importante quanto il tatto o la forza.
Il gruppo prevede di realizzare un prototipo indossabile su più articolazioni per studiare come pattern distribuiti di deformazione cutanea contribuiscano alla percezione della configurazione completa della mano.
Alessandro Moscatelli, professore associato di Fisiologia all’Università di Roma Tor Vergata, ricorda che i recettori cutanei partecipano al controllo del movimento e che deformando la pelle è possibile creare illusioni percettive di movimento.
«Un po’ come una lente di ingrandimento fa apparire alla vista gli oggetti più grandi di quanto sono realmente, così il dispositivo TWIST inganna la nostra propriocezione e fa apparire i movimenti delle dita più ampi», spiega Moscatelli.
Antonio Bicchi, professore all’Università di Pisa, sottolinea che comprendere i principi fisici e neurali della propriocezione è condizione abilitante per macchine e robot umanoidi che debbano percepire e controllare il proprio corpo nel mondo.
Secondo Bicchi, dai dispositivi indossabili ai robot umanoidi, ogni sistema che aspiri a muoversi con efficienza biologica ha bisogno di soluzioni ingegneristiche radicate in questa conoscenza.
