Realtà Virtuale Immersiva per la Stimolazione dell’Embodiment di Protesi d’Arto Superiore: Il Ruolo dei Feedback Vibrotattili a Controllo Oculare = Immersive Virtual Reality for Embodiment Stimulation of Upper Limb Prostheses: The Role of Eye Controlled Vibrotactile Feedbacks

La realtà virtuale immersiva offre soluzioni capaci di aprire nuove prospettive nell'affrontare sfide complesse dovute a condizioni di disabilità. Una di tali sfide è certamente la difficoltà nel favorire e garantire l'integrazione e l'uso delle protesi d'arto da parte degli utenti. Nonostante i progressi in progettazione e sviluppo di arti bionici, molti pazienti sperimentano ancora problemi di accettazione e adattamento, spesso abbandonando l'uso di tali dispositivi dopo un breve periodo di tempo in caso non rispondano rapidamente in maniera affidabile (senza concedere quindi il tempo necessario al training). Tra le strategie attualmente esplorate per superare tale problema, viene elaborata quella del potenziamento della sensazione di embodiment, ovvero la percezione che un oggetto esterno - in questo caso la protesi - faccia parte del proprio schema corporeo. In risposta a questa sfida ed in linea con la letteratura, il presente studio propone il design e lo sviluppo di un'applicazione in realtà virtuale immersiva, fruibile su un visore per la realtà virtuale, nella quale sono stati implementati feedback vibrotattili per favorire un maggior coinvolgimento sensoriale e una migliore integrazione dell’arto artificiale, generando un'illusione d'arto virtuale che si trasferisca al suo corrispettivo fisico (la mano bionica Hannes, sviluppata dal Rehab Technologies Lab dell'Istituto Italiano di Tecnologia, IIT, e da INAIL). Nello specifico, l'applicazione è stata ideata in due configurazioni che sono state confrontate a livello della loro capacità di stimolare il senso di embodiment (la body ownership, la sensazione di possedere l'arto artificiale), valutato mediante questionari e misure comportamentali (il drift propriocettivo, la stima della posizione del proprio arto bionico rispetto alla posizione dell'arto artificiale). In una condizione, lo sguardo del soggetto (rilevato mediante sensori di eye-tracking) interagisce con i componenti della protesi virtuale, innescando l'attivazione di un dispositivo vibrante posizionato sull'arto biologico. Gli utenti vengono guidati attraverso un'esperienza immersiva, durante la quale viene richiesto loro di assemblare un braccio protesico utilizzando solo lo sguardo per fissare i vari componenti. Durante l'assemblaggio, il posizionamento di ogni componente attiva un feedback vibrotattile, ottenendo un'autostimolazione da parte del soggetto (come se si concentrasse su una parte del proprio corpo per innescare una sensazione). Nell'altra condizione, il controllo dell'agganciamento di ogni pezzo avviene in modo indipendente dallo sguardo, mediante un pulsante premuto dall'altra mano del soggetto. Il confronto tra queste due condizioni, a livello delle misure di body ownership in un test successivo di illusione della mano di gomma, permette di identificare le condizioni ideali (caratterizzanti le due condizioni) per effettuare un vero e proprio embodiment training in realtà virtuale secondo paradigmi capaci di stimolare anche l'agency (la sensazione di controllare l'oggetto esterno) grazie alle autostimolazioni. Il progetto è stato realizzato in collaborazione con il Politecnico di Torino e con IIT, con l'obiettivo di integrare competenze scientifiche e tecnologiche per migliorare la qualità della vita dei pazienti. L’applicazione viene testata su soggetti che non hanno subito amputazioni e non affetti da agenesie d'arto, in modo da svolgere un’indagine preliminare rispetto alle prove con gli utenti di protesi.