Riabilitazione robotica intelligente in seguito a ictus
L’ictus costituisce una delle principali cause di disabilità a lungo termine e la maggior parte dei pazienti colpiti presenta una certa difficoltà di deambulazione. L’addestramento alla deambulazione assistito da robot (RAGT, robotic-assisted gait training) costituisce un promettente approccio riabilitativo utilizzato per aiutare gli individui a recuperare le loro capacità di deambulazione. Il RAGT, che prevede l’uso di dispositivi robotici specializzati volti a consentire alle persone di camminare grazie al supporto elettromeccanico, offre un’esperienza di allenamento più controllata e intensiva rispetto alla terapia fisica tradizionale, aiutando i pazienti a ritrovare la loro andatura, a migliorare l’equilibrio e a sviluppare la forza muscolare.
Riabilitazione RAGT guidata dall’utente
Finora, il RAGT si è basato su parametri di passo programmati in precedenza, ignorando la traiettoria di passo prevista dall’utente. Di conseguenza, gli utenti diventano spesso passeggeri passivi all’interno del dispositivo, il che ne ostacola il potenziale di realizzare cambiamenti neuroplastici e di recupero. Se gli utenti non contribuiscono attivamente al processo di camminata, limitano la loro capacità di apprendimento motorio e di riabilitazione. Inoltre, nel caso in cui il dispositivo faccia compiere un passo in conflitto con la traiettoria prevista dall’utente, fornisce un feedback negativo, ostacolando ulteriormente l’apprendimento e il recupero motorio. Realizzato con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie (MSCA), il progetto PRO GAIT intendeva risolvere queste attuali limitazioni del RAGT sviluppando un dispositivo intelligente capace di pianificare ogni passo coinvolgendo l’utente. «Il nostro obiettivo era quello di creare un approccio reattivo in grado di interpretare e fornire la traiettoria del passo previsto dall’utente, liberando il pieno potenziale del RAGT per il ripristino della deambulazione», spiega Olive Lennon, coordinatrice del progetto.
L’effetto del RAGT sull’attività cerebrale
Il ripristino della deambulazione dopo un ictus richiede neuroplasticità cerebrale e la possibilità di esercitarsi in modo ripetitivo. Sebbene i dispositivi robotici per la deambulazione consentano di fare pratica con frequenza, il loro potenziale neuroplastico associato al recupero rimane sconosciuto. Il consorzio PRO GAIT ha migliorato la nostra comprensione del modo in cui questi dispositivi robotici per la deambulazione influenzino l’attività cerebrale e muscolare durante la deambulazione. I ricercatori hanno scoperto, infatti, che il RAGT condiziona il modo di camminare delle persone e porta a cambiamenti nell’attività cerebrale nelle aree responsabili del movimento, dell’attenzione e della visione. È interessante notare che l’attività cerebrale dei pazienti colpiti da ictus durante il RAGT ha messo in evidenza schemi diversi rispetto a quelli degli individui sani. I miglioramenti nella deambulazione in seguito a ictus dovuti al dispositivo di deambulazione robotizzato non erano direttamente correlati a specifici modelli di attività cerebrale o alla coordinazione tra cervello e muscoli, suggerendo quindi la necessità di robot più reattivi in grado di guidare i cambiamenti cerebrali legati all’andatura per migliorare i risultati della riabilitazione.
Chiudere il cerchio tra esoscheletro ed essere umano
L’impiego di biosegnali neurali durante l’uso dell’addestramento alla deambulazione non è nuovo. Tuttavia, i dati dell’elettroencefalogramma non sono ancora stati sfruttati in tempo reale nella deambulazione robotica dei pazienti colpiti da ictus, per “chiudere il cerchio” tra la persona e il robot. PRO GAIT ha impiegato con successo un sistema di classificazione addestrato in precedenza per interpretare le modulazioni corticali dei segnali cerebrali e avviare correttamente il movimento mediato dall’esoscheletro. I ricercatori hanno anche avanzato l’applicazione delle reti neurali per prevedere le traiettorie di avanzamento con un ragionevole grado di precisione. In futuro, l’attenzione di PRO GAIT si concentrerà sullo sfruttamento delle ampie conoscenze generate durante il progetto, in particolare nel campo della previsione delle traiettorie di movimento. Questa capacità di previsione dinamica ha un immenso potenziale per l’integrazione immediata nelle applicazioni RAGT. «Puntiamo a sfruttare queste intuizioni e a sviluppare sistemi di intelligenza artificiale all’avanguardia in grado di prevedere in modo affidabile le traiettorie dei passi in tempo reale», sottolinea Lennon.
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