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In ogni muscolo migliaia di fibre nervose più sottili di un capello collegano il cervello, attraverso il midollo spinale, a centinaia di migliaia di fibre muscolari che eseguono gli “ordini” del cervello trasmessi come impulsi elettrici e che a loro volta generano segnali elettrici.

Questi segnali possono essere decodificati e raccolti sulla nostra pelle tramite particolari elettrodi. Interpretare i segnali elettrici generati dai muscoli e lavorare sulle loro applicazioni è lo scopo principale del laboratorio LISiN (Laboratorio di Ingegneria del Sistema Neuromuscolare del Politecnico di Torino) diretto dal prof. Roberto Merletti, che ha organizzato di recente con Metin Akay - esperto di neuro tecnologie - un appuntamento di respiro internazionale, a cui hanno partecipato oltre un centinaio fra medici, fisiologi, e tecnici della riabilitazione tra le mura della Sala d’onore del Castello del Valentino. Si è trattato di un convegno per fare il punto sullo stato dell’arte, le opportunità e le sfide nel settore.

Il Laboratorio di Ingegneria del Sistema Neuromuscolare si occupa di studiare i meccanismi inerenti i muscoli e il controllo, da parte del cervello, delle loro contrazioni e quindi del movimento.     Esempio di come l’ingegneria sia sempre più interdisciplinare e possa interagire con settori a lei non così strettamente connessi, il LISiN da circa 20 anni si dedica a studi di grande interesse per il settore medico-riabilitativo.

Di particolare rilevanza è il campo della ricerca che riguarda l’ingegnerizzazione dei sensori che, posti a contatto con la pelle, raccolgono gli impulsi elettrici generati dai muscoli. Essi, infatti, possono svolgere un duplice ruolo: da un lato quello del monitoraggio, osservando, ad esempio, l’efficacia dei trattamenti o degli allenamenti sportivi nel tempo; dall’altro quello di prevenzione, per ridurre gli effetti negativi di particolari circostanze, come l’atrofia muscolare degli astronauti che vivono a lungo in assenza di gravità e senza sforzi muscolari.

Ovviamente, gli studi sono condotti cooperando anche con medici e fisiologi, prevalentemente appartenenti a strutture internazionali. A trarne benefici non sono solo “pazienti speciali”, come gli astronauti, ma anche tutti coloro che soffrono di patologie posturali e da lavoro: problemi che, solitamente, si aggravano con l’età, a tal punto che la Comunità Europea ha investito un milione e mezzo di euro per studiare i muscoli degli ultracinquantenni che lavorano ai videoterminali. Il progetto è stato coordinato dal LISiN e realizzato con partner svedesi, danesi, olandesi, tedeschi e svizzeri.

Il futuro potrebbe riservarci sorprese come l’inclusione di sensori di “affaticamento muscolare” incorporati negli abiti, che segnalino la necessità di una pausa o di un cambiamento di posizione o di 5 minuti di ginnastica.

Numerose sono, inoltre, le applicazioni della ricerca nella medicina dello sport: i muscoli sviluppati e allenati da maratoneti e scattisti sono diversi e richiedono allenamenti specifici. Come ottimizzare, dunque, la preparazione atletica e come si verifica la sua efficacia? Con questo scopo tecniche di allenamento, metodi di valutazione e strumenti di misura e di ricerca sono stati sviluppati a Torino in collaborazione con il prestigioso Karolinska Institute di Stoccolma e l’Università di Aalborg in Danimarca – in cui, peraltro, lavorano persone formate proprio al LISiN di Torino. Le ricadute applicative potrebbero interessare palestre e tecniche di fitness, poiché gli “indicatori di performance” neuromuscolare, quei segnali elettrici prodotti dai muscoli e da cui gli ingegneri sanno estrarre una serie di preziose informazioni, sono preziosi per gli esperti di scienze motorie.

Un settore della ricerca, infine, è rivolto soprattutto alle donne, a causa delle lacerazioni o lesioni che molte pazienti subiscono conseguentemente al parto. Di tale problema si è occupato un progetto europeo coordinato dall’Università di Tuebingen in Germania, ma la cui parte tecnologica è stata sviluppata dal LISiN del Politecnico di Torino. Tra i risultati raggiunti si può contare lo sviluppo e la brevettazione di un test che, se eseguito pochi minuti prima del parto, potrà fornire a ginecologi e chirurghi indicazioni utili su come eseguire episiotomie che comportino un rischio minimo per la paziente. 

Studiare le vie di comunicazione tra cervello e muscoli significa dunque mettersi al servizio di innumerevoli settori di ricerca, interfacciando discipline diverse come l'ingegneria, la fisica, la medicina, l'informatica.