Impianto neurale BrainGate2

Un impianto neurale permette a pazienti con SLA di “scrivere” 6 parole al minuto

Un impianto neurale ha permesso a due persone paralizzate di controllare i cursori di un computer con una velocità e una precisione mai visti fino ad ora. L’esperimento, descritto nel Nature Medicine, è stato effettuato adottando il sistema neurale BrainGate2. I ricercatori affermano che per il momento il dispositivo può essere utilizzato solo per esperimenti. Ma in futuro questa tecnologia potrà rivelarsi molto utile per l’uso domestico da parte dei tetraplegici.

 

Come funziona?

Digitare sei parole al minuto può sembrare roba da poco. Di certo, però, non è roba da poco per quelle persone che hanno la sclerosi laterale amiotrofica (SLA). SI tratta di una malattia neurodegenerativa che porta alla paralisi completa del corpo. Lo scienziato che ha guidato la ricerca, Jamie Henderson, ha detto che è stata “un’esperienza umile” lavorare con i due pazienti tetraplegici.

Il sistema BrainGate2 è costituito da una serie di minuscoli elettrodi impiantati in una precisa area della corteccia motoria del cervello. Gli elettrodi registrano l’attività elettrica dei neuroni, i quali si “accendono” quando ci muoviamo o quando immaginiamo di muovere una parte del nostro corpo. Il sistema effettua anche un’operazione di decodifica. Cioè trasforma un segnale disordinato in un segnale molto più chiaro affinché possa essere trasmesso a un dispositivo esterno come un computer. Si tratta dunque di una vera e propria interfaccia neurale, o brain-computer interface (BCI).

 

L’esperimento

Nella prima parte dello studio, i due pazienti con SLA hanno più volte spostato il cursore di un computer su determinati bersagli. Come ci sono riusciti? Semplicemente immaginando i loro indici muoversi su un trackpad. In media, sono riusciti a raggiungere il bersaglio con il cursore entro 2,5 secondi. È un grandissimo risultato perché questo esperimento è stato condotto già un po’ di tempo fa. Un altro paziente era riuscito a raggiungere l’obiettivo, ma il tempo medio era di 8,5 secondi a bersaglio. A dimostrazione del fatto che in 4 anni sono stati fatti dei grandiosi progressi.

Nel video qui sotto c’è una dimostrazione dell’esperimento. Uno dei pazienti riesce a “scrivere” una frase: “La decisione di ricevere una tracheostomia per un paziente con SLA dovrebbe essere presa molto prima che il paziente affronti un’insufficienza respiratoria.“.

 

Per poter “scrivere”, i pazienti hanno messo in pratica il processo descritto prima. Immaginare il proprio dito che sceglie determinate lettere attraverso un trackpad. Il resto è opera di un programma di scrittura di testo chiamato Dasher. Un volta che il paziente seleziona una lettera, il programma suggerisce altre lettere che potrebbero andare bene insieme a quella precedente. Così la costruzione delle parole è facilitata.

Uno dei due pazienti ha “scritto” 115 parole in 19 minuti, ovvero circa 6 parole al minuto. Questo paziente ha avuto precedenti esperienze con il programma Dasher, ma rimane comunque un risultato sorprendente.

I miglioramenti delle prestazioni dei pazienti sono dovuti soprattutto all’elaborazione dei dati più veloce da parte del software e a un algoritmo in grado di decodificare i segnali neurali e di tradurli in intenzioni di movimento. Non meno importante è stato l’impegno dei due pazienti che si sono sottoposti all’esperimento. Grazie a loro tutto questo non sarebbe stato possibile.

 

Si può ancora migliorare

Henderson ha anche intervistato le persone con paralisi per capire se queste desiderano adottare un’interfaccia neurale del genere nella loro vita quotidiana e quali capacità sperano di ottenere con questa tecnologia. Ed è stata un’ottima idea perché in questo modo è più facile migliorare BrainGate2 e soddisfare i bisogni dei pazienti. In cima alla lista dei loro desideri c’è la capacità di poter comunicare con facilità attraverso una “digitazione” veloce.

Secondo Henderson, ci sono buonissime possibilità di realizzare questo desiderio. Infatti ha già in mente delle idee. Una di queste è sviluppare un impianto neurale che sfrutti degli elettrodi inseriti in una parte del cervello che codifica le intenzioni di movimento di una persona prima che questa lo compia. “Vogliamo vedere se l’utilizzo di tali segnali provenienti dalla parte di pianificazione del cervello aiuta a migliorare le prestazioni.“. Insomma, Henderson crede che il sistema BrainGate2 sia sulla buona strada.

Possiamo accorgercene osservando anche altre tecnologie che adottano princìpi simili. Da poco, ad esempio, è stata presentata una protesi cerebrale per salvare la memoria a lungo termine. Un dispositivo che sarà molto utile per quelle persone che soffrono di Alzheimer e di stress post-traumatico.

Ancora, uno degli ultimi grandi risultati è stato quello di connettere due cervelli umani. Si aprono nuove possibilità verso lo sviluppo di sistemi di comunicazione e di linguaggio che saranno molto utili per tutti coloro che hanno difficoltà nel relazionarsi con gli altri, soprattutto per motivi patologici.

Per non parlare degli ottimi risultati provenienti dal legame tra impianti neurali e robotica. Erik Sorto ci ha dato la possibilità di osservare questi progressi mostrandoci il funzionamento di un impianto neurale che attiva un braccio robotico. Queste tecnologie renderanno le persone paralitiche molto più indipendenti di quanto possiamo immaginare.

Quindi si può migliorare. Anzi, si deve migliorare. Perché ci sono persone che ne hanno bisogno e rendere la loro vita più facile è uno degli obiettivi più virtuosi che possiamo porci in questo mondo. Sei d’accordo?

Fonte: spectrum.ieee
Foto copertina: Stanford University / Nature Medicine


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