Un uomo di 69 anni affetto da paralisi è riuscito a pilotare un drone virtuale usando solo il pensiero grazie a un impianto cerebrale innovativo.
Questo dispositivo, chiamato interfaccia cervello-computer (BCI), decodifica l’attività cerebrale associata al movimento immaginato delle dita, traducendola in comandi per il drone.
Tecnologia all’avanguardia
A differenza delle precedenti BCI, che si concentravano sul movimento di un singolo cursore o di una mano virtuale, questa nuova tecnologia permette di controllare movimenti individuali delle dita, aprendo la strada a un controllo più complesso e preciso. “Ci sono molte cose che facciamo come esseri umani in cui usiamo movimenti individuali delle dita, come scrivere, cucire, suonare uno strumento musicale”, ha affermato Matthew Willsey, coautore dello studio e neurochirurgo presso l’Università del Michigan. “Questa ricerca si concentra proprio su come consentire il controllo di più elementi contemporaneamente”.
Un sogno che prende il volo
Lo studio, pubblicato su Nature Medicine, è nato dal desiderio del partecipante di utilizzare una BCI per pilotare un drone. “Pilotarlo richiede piccole regolazioni rispetto a una linea mediana, un po’ su, un po’ giù”, ha detto il partecipante, descrivendo l’esperienza come simile a suonare uno strumento musicale. L’uomo, affetto da tetraplegia a causa di una lesione del midollo spinale, aveva già un impianto BCI composto da 192 elettrodi nella zona del cervello che controlla il movimento della mano. Un modello di intelligenza artificiale (AI) ha mappato i segnali neurali ricevuti dagli elettrodi, associandoli ai pensieri del partecipante. Immaginando il movimento di gruppi di dita, l’uomo è riuscito a generare segnali distinti per controllare il drone virtuale, superando con abilità un percorso a ostacoli.
Dalla fantascienza alla realtà
Questa tecnologia rappresenta un passo avanti significativo nel campo delle BCI, offrendo nuove possibilità alle persone con paralisi. “I sistemi cervello-computer si stanno espandendo dalle applicazioni funzionali a quelle ricreative”, scrivono Nick Ramsey e Mariska Vansteensel del Centro Medico Universitario di Utrecht, non coinvolti nello studio. Negli ultimi due decenni, il collegamento tra cervello e macchine è passato dalla fantascienza alla realtà, cambiando la vita delle persone con lesioni del midollo spinale. Queste lesioni interrompono le connessioni nervose tra cervello e muscoli, impedendo il movimento. Gli scienziati hanno cercato a lungo di ripristinare queste connessioni, sia rigenerando le terminazioni nervose danneggiate, sia creando “ponti” artificiali. Alcuni impianti, posizionati nel midollo spinale sopra la lesione, registrano i segnali cerebrali, decodificano l’intenzione di movimento e stimolano i muscoli. Grazie a questi sistemi, le persone paralizzate sono riuscite a camminare di nuovo, spesso con assistenza.
Oltre i limiti del cursore
Altri studi si sono concentrati sulla decodifica dei segnali cerebrali per controllare dispositivi esterni. Precedenti ricerche hanno dimostrato che immaginare un movimento genera schemi cerebrali simili a quelli prodotti durante l’esecuzione del movimento stesso. Registrando queste “firme cerebrali”, è possibile decodificare l’intenzione di movimento e usarla per controllare un cursore o dettare parole a un computer. Tuttavia, il controllo dei singoli movimenti delle dita rappresenta una sfida maggiore. Le nostre mani sono estremamente flessibili e versatili, e ogni dito è controllato da complesse reti di attività cerebrale. Decodificare gli schemi cerebrali che permettono alle dita di lavorare individualmente e collettivamente è stato un ostacolo per i ricercatori. Questo nuovo studio dimostra che è possibile decodificare i movimenti delle dita in tempo reale e utilizzarli per controllare un dispositivo esterno, aprendo nuove prospettive per il futuro delle BCI.
Sfide future
Nonostante i risultati promettenti, ci sono ancora sfide da affrontare prima che le BCI possano essere utilizzate in modo affidabile per compiti complessi. L’interpretazione dei segnali degli elettrodi richiede l’uso dell’AI e un addestramento individuale per ogni utente. Inoltre, questo addestramento deve essere ripetuto nel tempo, poiché la funzionalità può diminuire a causa dello spostamento degli elettrodi o di cambiamenti nel cervello stesso. Tuttavia, questa ricerca rappresenta un passo importante verso lo sviluppo di BCI in grado di restituire alle persone con paralisi un controllo più preciso e versatile del proprio corpo e dell’ambiente circostante.
