Studio di fattibilità sulle strategie di feedback e controllo in un setting interattivo per l'embodiment di un arto inferiore virtuale. = Feasibility study on feedback and control strategies in interactive settings for embodying a virtual lower limb.

La perdita di un arto è certamente un evento drammatico che compromette l’autonomia di una persona. Nonostante i progressi delle tecnologie protesiche, esiste sempre il rischio dell’abbandono di un dispositivo che dovrebbe comportarsi come un arto perduto, spesso senza successo. Per questa ragione si lavora al fine di migliorare l’affidabilità nel controllo delle protesi e di fornire all’utente feedback sensoriali capaci di restituire la sensazione di possedere un arto vero e proprio. Quest’ultimo elemento rientra nel fenomeno dell’embodiment. Questo termine si riferisce all'integrazione di un oggetto esterno nello schema corporeo, producendo la sensazione che un arto artificiale costituisca un'estensione del proprio corpo. Tale sensazione dovrebbe essere promossa per aumentare l'accettazione della tecnologia protesica. Una strategia efficace che coinvolge e motiva gli utenti può basarsi su sistemi di extended reality, in cui oggetti reali e digitali coesistono nello stesso contesto percettivo. La presente tesi, centrata su un sistema per l'allenamento dell'embodiment degli arti inferiori, è stata realizzata in collaborazione con il Rehab Technologies Lab dell'Istituto Italiano di Tecnologia di Genova. Gli studi discussi in questa tesi si basano su test preliminari di un ambiente di realtà aumentata, progettata per stimolare il coinvolgimento degli utenti nell’eseguire un compito che porti all'integrazione di un arto inferiore simulato nel loro schema corporeo e facilitare il processo di incorporazione della protesi reale di un amputato transfemorale. 15 partecipanti non amputati hanno eseguito un esperimento preliminare caratterizzato da 4 condizioni diverse. I soggetti devono "calciare" un muro virtuale sullo schermo: vedono due gambe virtuali (la destra basata sul modello della protesi Hybrid Knee) e un muro virtuale su un monitor, posto di fronte al partecipante. Attraverso la contrazione del quadricipite femorale, rilevata da un sensore EMG, muovono la gamba virtuale per distruggere il muro e ricevono un feedback vibratorio dopo ogni calcio. Tutti i partecipanti hanno sperimentato le diverse condizioni e l'obiettivo di questo studio di fattibilità è valutare quale delle 4 sia più vantaggiosa in termini di coinvolgimento all’embodiment training. Tali 4 condizioni derivavano dalla manipolazione di 2 variabili sperimentali, ciascuna con 2 livelli: il muro calciato poteva essere distruttibile o indistruttibile; una bolla poteva anche muoversi sul muro o non esser presente. Quando la bolla era presente, i soggetti dovevano trattenersi dal colpire accidentalmente l'oggetto delicato. Questa condizione è stata concepita per valutare se un'elevata vigilanza, con conseguente controllo inibitorio di un'azione ripetitiva, potesse portare a un maggiore engagement e stimolo dell'embodiment. Per approfondire meglio questa ipotesi, anche in funzione della presenza di un feedback visivo (quello del crollo del muro) che rendesse più verosimile lo scenario, è stato fatto un confronto incrociato tra tutte e quattro le condizioni. La tesi illustra lo sviluppo e l’uso dell’ambiente interattivo. Inoltre, mostra l’analisi dei dati raccolti (derivati da questionari soggettivi, deriva propriocettiva, punteggi di performance) per valutare l'embodiment e l’engagement. I risultati di questi studi preliminari, nonostante le limitazioni dovute alla piccola dimensione del campione, mostrano il potenziale dell’aggiunta di elementi che portano al controllo inibitorio dell’azione che la persona sta compiendo.