Nuovi progressi nel campo delle interfacce cervello-macchina. Negli Usa una sperimentazione decennale ha mostrato che persone affette da paralisi possono controllare con la mente il movimento di un braccio meccanico, attraverso un dispositivo impiantato nella corteccia motoria. I dettagli su Nature

di GIULIA BELARDELLI

Per quindici anni, dopo che un infarto l’ha lasciata paralizzata, “S3” ha sempre immaginato di compiere un’azione da sola. Ora, grazie a una sperimentazione clinica finanziata anche dal governo americano, ci è riuscita: con la forza del pensiero e con l’aiuto di un braccio robotico e di un sistema chiamato BrainGate, ha afferrato un bicchiere, lo ha sollevato e ha sorseggiato il suo drink, prima di lasciarsi andare a un bellissimo sorriso. La storia di questa donna di 58 anni e di “T2”, 66 anni, anche lui tetraplegico, è al centro di un programma di ricerca che da dieci anni tenta di ridare alle persone colpite da paralisi o perdita degli arti almeno una piccola parte della loro autonomia. Il sistema, descritto sull’ultimo numero di Nature, funziona come una “porta” (“gate”, appunto) pensata per far ubbidire la tecnologia agli ordini del cervello.

La sperimentazione rappresenta il punto finora più evoluto di ciò che è possibile ottenere in uno spazio tridimensionale tramite un sistema di interfaccia cervello-computer. Ci hanno lavorato, fianco a fianco, scienziati, fisici e ingegneri della Brown University, del Massachusetts General Hospital, dell’Harvard Medical School, del Dipartimento degli Affari dei Veterani e del Centro Aerospaziale tedesco (DLR).

Lo scopo del gruppo è riassunto nel loro motto: “trasformare il pensiero in azione”. Il mattone di questa trasformazione è BrainGate, un piccolo dispositivo ideato dai ricercatori della Brown University e composto da una griglia di 96 elettrodi da impiantare nella corteccia motoria, quella parte del cervello da cui scatta il movimento volontario. “Gli elettrodi sono abbastanza vicini ai neuroni da registrare l’attività legata al pensiero di un movimento”, ha spiegato John Donoghue, direttore dell’Istituto di Brain Science della Brown University. “Questi impulsi elettrici vengono poi letti da un computer esterno che li traduce in un comando, il quale guida dispositivi come braccia robotiche e arti artificiali”.

Lo stesso meccanismo è alla base dei due esperimenti descritti dal gruppo. Nel primo, entrambi i partecipanti dovevano afferrare con un braccio robotico delle palle di gommapiuma di diversa grandezza programmate per comparire una alla volta. Nel secondo, svolto soltanto dalla signora “S3”, il compito consisteva nell’immaginare la sequenza di movimenti necessaria a prendere una bottiglia, sollevarla e avvicinarla per bere. Il margine di successo è stato di due volte su tre.

“La strada da fare è ancora molto lunga, ma siamo arrivati a un livello impensabile fino a qualche anno fa”, ha commentato Leigh Hochberg, professore di Ingegneria alla Brown University e neurologo presso il Massachusetts General Hospital. E poi, riguardo alla sperimentazione di cui è stata protagonista “S3”: “È stato un momento di vera gioia per tutti. Vedere questo risultato, e soprattutto vedere il sorriso di una persona che finalmente riesce a compiere un’azione tante volte immaginata, ci ha dato un’emozione enorme. Si è trattato non solo di un traguardo personale e di gruppo, ma di un avanzamento significativo per tutto il campo delle interfacce cervello-macchina”.

Dimostrando che dopo 15 anni di paralisi le cellule della corteccia motoria continuano a funzionare più o meno allo stesso modo, il team di BrainGate ha dato una risposta, per quanto parziale, a una delle domande che da sempre assillano i neuroscienziati. “Abbiamo mostrato che anni di paralisi non spengono i segnali celebrali portatori di informazioni multi-dimensionali, e dunque del movimento. A lungo si era temuto il contrario”, ha precisato Donoghue. Tra i motivi di soddisfazione dei ricercatori c’è anche la resistenza del dispositivo. Alla signora “S3”, infatti, BrainGate era stato impiantato cinque anni fa, segno che i sistemi odierni di interfaccia cervello-computer sono in grado di continuare a funzionare anche molto tempo dopo il loro “ingresso” nel corpo umano.

La parte più difficile, però, comincia ora, almeno secondo Roderic Pettigrew, direttore dell’Istituto nazionale di Bioingegneria e Imaging biomedico, parte degli NIH. “I ricercatori hanno iniziato un processo lungo e difficile, che consiste nel provare e migliorare il sistema con il feedback dei pazienti. Ci vorranno anni prima che la tecnologia possa essere utilizzata a livello pratico, senza il controllo di un tecnico in grado di calibrare e controllare il tutto”.

Il gruppo sa però dove vorrebbe arrivare: “Abbiamo in mente un sistema che possa essere stabile per decenni, lavorare in modalità wireless ed essere completamente autonomo”, ha spiegato Donoghue. “L’obiettivo è creare il dispositivo migliore, quello capace di funzionare sempre, per la durata di una vita. Abbiamo ancora moltissimo lavoro da fare, ma sapere che è possibile ci rende piuttosto fiduciosi verso il futuro”. Finora, il campo delle interfacce cervello-computer ha registrato successi soprattutto per quel che riguarda la comunicazione. Altri partecipanti al programma BrainGate hanno utilizzato la stessa tecnologia a livello bidimensionale, muovendo con il pensiero un cursore su uno schermo a fini comunicativi. Lo scopo ultimo, però, è quello di aiutare le persone colpite da paralisi a riconnettere il cervello direttamente con l’arto paralizzato. In questo caso, il sistema BrainGate dovrebbe essere collegato a un dispositivo per la stimolazione elettrica funzionale, incaricato del compito di far arrivare gli stimoli elettrici ai muscoli immobilizzati. La tecnologia ha dato risultati incoraggianti sulle scimmie. Ci vorrà del tempo prima di capire se la sperimentazione potrà essere proseguita anche sugli esseri umani.

da: Repubblica.it