Interfaccia macchina cervello: una tecnica meno invasiva

L’interfaccia macchina cervello o BMI (acronimo dall’inglese Brain Machine Interface) oltre ad essere una tecnologia affascinante rappresenta una speranza per tante persone paralizzate. Sono già stati realizzati sistemi in maniera più o meno sperimentale grazie ai quali il cervello di una persona va a comandare un braccio robotico.
Il problema principale dell’interfaccia macchina cervello è la sua invasività, desta quindi estremo interesse la notizia che cogliamo dal sito del prestigioso California Institute of Technology della messa a punto di una nuova tecnica meno invasiva per leggere le intenzioni del cervello.
Il team composto da vari ricercatori vede come autori principali alla pari Sumner L. Norman, David Maresca e Vassilios N. Christopoulos, tutti affiliati al CalTech,  Norman e Christopoulos al dipartimento di biologia e bioingegneria, Maresca al dipartimento di chimica e ingegneria chimica. Lo studio è stato pubblicato su Neuron.
La nuova tecnica utilizza gli ultrasuoni come tecnica di neuroimaging (mappatura cerebrale) per decodificare le intenzioni di movimento nel cervello.
Neanche a dirlo quanto fatto è molto complesso, nella fonte originale (in inglese) è spiegato nel dettaglio, ma vi enucleo i punti e le domande essenziali.



Esistono altre tecniche non invasive per mappare il cervello? Certo, c’è la risonanza magnetica, ma il grado di risoluzione ottenuto non è nemmeno lontanamente vicino a quello che serve a chi sviluppa un’interfaccia macchina cervello.
I ricercatori in questo caso hanno bisogno di capire quando un’area si attiva, le tecniche attuali prevedono l’impianto di elettrodi direttamente nel cervello, il che significa anche dover incidere la dura madre, la membrana più spessa delle tre (dette meningi) che avvolgono l’encefalo.
Gli ultrasuoni però passano perfettamente la dura madre, quindi la chirurgia che serve è solo una piccola finestra permeabile agli ultrasuoni da inserire nel cranio, decisamente meno invasiva.
Ma tecnicamente come fanno gli ultrasuoni a dirci quando un’area si attiva? Sono già stati usati per percepire i movimenti di organi interni o del feto, il segnale ad ultrasuoni è in grado di percepire il movimento persino dei globuli rossi in avvicinamento o in allontanamento, un po’ come con la sirena di un’ambulanza rispetto a un osservatore fisso che cambia frequenza a causa dell’effetto Doppler. Lo fa con una tale sensibilità che i ricercatori hanno rilevato variazioni nel flusso del sangue dell’ordine di 100 micrometri, quindi l’afflusso di sangue in una certa area rivelava l’intenzione di compiere un movimento prima che iniziasse.
Lo studio si è svolto su primati non umani, ora i ricercatori vorrebbero replicarlo su volontari umani reduci da traumi che hanno già richiesto che fosse loro asportata una porzione di cranio.

Roberto Todini

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