Polpi e robot: scopri la rivoluzione della robotica biomimetica dalla Scuola Normale di Pisa

Svelando i misteri del movimento: i polpi e la robotica biomimetica

Nel cuore della ricerca più all’avanguardia, la Scuola Normale Superiore di Pisa emerge come un faro nello studio delle neuroscienze, specialmente nel campo affascinante del movimento e delle sue implicazioni per l’avanzamento della robotica. Un filone particolarmente intrigante di questa ricerca si concentra sull’osservazione e la comprensione delle straordinarie capacità motorie dei polpi, creature marine dalla flessibilità ineguagliabile che potrebbero ridefinire i confini della bioingegneria e della robotica soft. L’interesse per questi cefalopodi non è casuale: i loro tentacoli, veri e propri prodigi di evoluzione, sono capaci di una gamma di movimenti che sfidano le attuali limitazioni dei robot convenzionali, aprendo così nuove, fertile direzioni per lo sviluppo di tecnologie innovative.

Un recente studio ha analizzato circa 4.000 movimenti differenti di tentacoli, registrati in svariati habitat marini e attraverso l’osservazione di venticinque polpi appartenenti a tre specie diverse, permettendo di compilare una mappatura dettagliata di queste capacità. Questo “atlante del movimento” ha rivelato non solo la vasta gamma di azioni possibili – accorciamento, allungamento, torsione e flessione – ma anche una sorprendente specializzazione funzionale tra i tentacoli. Si è scoperto che i quattro tentacoli anteriori sono preferibilmente impiegati per l’esplorazione ambientale, mentre quelli posteriori sono maggiormente dedicati alla locomozione e al supporto. Questa ripartizione dei compiti, unita alla capacità di coordinare molteplici arti contemporaneamente per attività complesse come la cattura di prede o lo strisciare, evidenzia un livello di controllo motorio superiore, frutto di un sistema neurologico incredibilmente sofisticato.

“Osservandoli in natura, abbiamo visto i polpi usare diverse combinazioni di azioni da parte dei tentacoli” –
Chelsea Bennice.

I risultati di queste indagini non si limitano a una mera curiosità biologica; essi costituiscono un
punto di partenza fondamentale per la progettazione di una nuova generazione di robot flessibili, o
“soft robot”, che possano emulare l’agilità e l’adattabilità dei polpi. Consideriamo l’idea di robot dotati
della capacità di orientarsi all’interno di ambienti articolati, capaci non solo di maneggiare oggetti fragili
ma anche di supportare procedure chirurgiche con una
precisione senza precedenti. La Scuola Normale Superiore emerge come leader nel settore grazie alla
sinergia tra vari laboratori come Bio@SNS, NEST e DreamsLab e collaborazioni con istituti di ricerca
globali. Questo ente scientifico si impegna a tramutare le conoscenze acquisite dall’osservazione del mondo
naturale in efficaci applicazioni tecnologiche, promuovendo un approccio innovativo alle sfide
attuali.

Neuroscienze alla SNS: dalla plasticità neurale alla cura delle patologie

All’interno della Scuola Normale Superiore, la ricerca nel campo delle neuroscienze va oltre
semplicemente trarre ispirazione dalla biomimesi; essa penetra nel cuore dei
meccanismi fondamentali del cervello, mirando a trasformare tali scoperte in applicazioni cliniche
all’avanguardia. La neuroplasticità emerge oggi come un principio centrale: essa illustra la capacità del
cervello di adattarsi continuamente alle esperienze vissute e agli apprendimenti acquisiti; ciò sfida
frontalmente la concezione tradizionale secondo cui il nostro organo pensante rimane immutabile col passare
degli anni. Ricerche pionieristiche hanno rivelato il potenziale della plasticità neuronale nella
riabilitazione dopo eventi cerebrovascolari: attraverso tecniche mirate si agevola lo sviluppo di nuove
connessioni sinaptiche e una ripartizione delle funzioni fra le aree cerebrali vicine ai segmenti colpiti.
Inoltre, gli studi sulla plasticità sinaptica e neurale si rivelano cruciali anche nel trattamento delle
malattie neurologiche.

Le attuali metodologie operative sono caratterizzate da un’integrazione profonda tra pratiche terapeutiche
quali terapie cognitive ed esercizi basati sulla mindfulness; questa sintesi evidenzia chiaramente quanto
sia fondamentale comprendere i meccanismi della plastica neuronale non solo nei protocolli riabilitativi ma
anche nelle dinamiche educative e psicologiche quotidiane. La scoperta che il cervello è plastico ha
rivoluzionato la didattica, favorendo esperienze attive nella formazione e nella riabilitazione cognitiva.

Le nuove tecnologie, come la Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS), mostrano potenzialità per il
trattamento di disturbi del comportamento e dell’umore, mentre l’interazione con l’intelligenza artificiale
apre orizzonti inaspettati per le protesi cognitive.

Superare le frontiere: il ruolo di Tommaso Pizzorusso e le prospettive future

La figura del Professor Tommaso Pizzorusso rappresenta un pilastro fondamentale nell’ambito delle
neuroscienze presso la Scuola Normale Superiore, con un contributo pionieristico che ha ridefinito la
nostra comprensione della plasticità neurale e dei fattori ambientali che la regolano. Attualmente
professore ordinario di Neurobiologia, Pizzorusso ha fatto scoperte di risonanza internazionale.

“Le cellule che si attivano insieme, si connettono insieme” – Donald Hebb.

Un risultato emblematico è stata l’individuazione del
ruolo cruciale delle reti perineuronali (PNN) nella plasticità della dominanza oculare. Il professor
Pizzorusso ha anche approfondito come i fattori ambientali possano modellare l’espressione genetica nel
cervello, con un focus particolare sullo sviluppo del sistema visivo.

Il ponte tra la mente e il mondo: neuroscienze e robotica per un futuro consapevole

La convergenza tra neuroscienze e robotica, così vividamente esplorata e incentivata dalla Scuola Normale
Superiore, ci invita a riflettere sulla profonda interconnessione tra la mente, il corpo e l’ambiente che
ci circonda. La capacità del cervello di adattarsi, la sua plasticità intrinseca, è un concetto
fondamentale in psicologia cognitiva e comportamentale.

Diversi robot, ispirati alla straordinaria capacità dei polpi di muoversi in modo fluido, vengono
progettati per replicare queste azioni in ambienti complessi. Robot come l’Octopus, e il più recente
SpiRobs, dimostrano come la bioispirazione possa produrre tecnologie sorprendenti e pratiche, aprendo la
porta a innovazioni che prima erano solo fantascienza.

“I polpi ci permettono di immaginare robot che fino a qualche anno fa erano presenti solo nei racconti di
fantascienza. ”

Questa ricerca non è solo una dimostrazione di eccellenza scientifica; è anche un potente promemoria della
nostra stessa capacità di recupero e adattamento. Se i robot possono imparare dai polpi a muoversi con
maggiore fluidità, a quanto può ambire la nostra mente, se fornita degli strumenti e della comprensione
adeguati? Questa ricerca non rivoluzionerà solo la robotica, ma aprirà nuovi orizzonti di cura e di
benessere per la mente umana, permettendoci di affrontare traumi e difficoltà con una rinnovata speranza.