Le interfacce cervello-macchina offrono speranza per lesioni cerebrali e visione
Un campo emergente, descrive gli sforzi per utilizzare ciò che è noto su come il cervello elabora e confeziona le informazioni al fine di sviluppare macchine o dispositivi che aiutano le persone a riacquistare la funzione dopo un infortunio o una malattia.
Pensa: solo il tuo cervello può controllare il cursore di un computer.
Non è così fantascientifico come sembra. Al Neuroscience 2010 a San Diego questa settimana, all'incontro annuale della Society for Neuroscience, i ricercatori hanno riferito di come le interfacce cervello-macchina stiano consentendo il controllo cerebrale dei cursori, accelerando il recupero del controllo della mano nei pazienti con ictus e offrendo speranza per il ripristino della vista dopo un danno alla retina.
In soli 6 minuti, i partecipanti a uno studio hanno imparato come spostare un cursore a video con i loro pensieri, ha detto Anna Rose Childress, Ph.D., ricercatrice presso la University of Pennsylvania School of Medicine.
Ecco come: i partecipanti erano all'interno di uno scanner MRI funzionale, che registra il flusso sanguigno nelle regioni del cervello che sono attive. Altre ricerche hanno suggerito che quando alle persone viene fornito un feedback su questi segnali cerebrali, possono ottenere il controllo su di essi.
Mentre i partecipanti giacevano nello scanner, i computer hanno imparato a rilevare due schemi cerebrali esibiti dai volontari. In una, ai partecipanti è stato chiesto di pensare a colpire una pallina da tennis e nell'altra di immaginare di spostarsi da una stanza all'altra.
Successivamente, hanno ripetuto gli schemi di pensiero e spostato un cursore a video collegato alla loro attività cerebrale.
"Ogni pensiero è collegato con l'attività in una parte specifica del cervello", ha detto Childress. La pallina da tennis rappresentava l'attività ripetitiva delle braccia e lo spostamento da una stanza all'altra rappresentava la navigazione spaziale.
Tutti i 14 soggetti, dopo il breve addestramento, hanno potuto muovere il cursore con i loro pensieri.
In altre ricerche, una combinazione di stimolazione cerebrale e terapia fisica ha accelerato il recupero del controllo della mano nei pazienti con ictus, ha detto Satoko Koganemaru, M.D., Ph.D., ricercatore presso l'Università di Kyoto in Giappone.
"L'ictus provoca un aumento anormale della tensione muscolare più la debolezza muscolare", ha detto.
Ha somministrato la stimolazione magnetica transcranica, una tecnica non invasiva talvolta utilizzata per curare la depressione, a 9 pazienti con ictus. È stato applicato sul lato del cervello danneggiato dall'ictus, nell'area collegata al controllo motorio.
I pazienti facevano anche "pratica motoria", contraendo e rilasciando i muscoli delle dita e dei polsi.
La terapia combinata è continuata due volte a settimana per 6 settimane.
Koganemaru ha mostrato un video di un paziente. "Abbiamo scoperto che il paziente poteva muovere il polso e la mano in una gamma più ampia", ha detto. Anche il paziente aveva una presa più forte, ha detto.
Tre mesi dopo, i miglioramenti sono stati mantenuti. Perché? "Attraverso la pratica e la stimolazione cerebrale, il cervello si adatta", ha detto Koganemaru, "migliorando il controllo del muscolo".
Per le persone che hanno una malattia retinica degenerativa, una nuova retina artificiale sembra che possa ripristinare una visione più normale rispetto ai dispositivi protesici retinici esistenti, ha affermato Sheila Nirenberg, Ph.D., ricercatrice presso il Weill Cornell Medical College di New York.
"Niente di simile alla visione normale è stato possibile", ha detto. Altri dispositivi si sono concentrati sull'aumento del numero di cellule che vengono riattivate nella retina danneggiata, ha detto. Il nuovo dispositivo va oltre. "Abbiamo sviluppato una protesi retinica che incorpora il codice neurale della retina".
Nirenberg ha detto che non è sufficiente stimolare semplicemente le cellule, è fondamentale stimolarle con il codice giusto, il codice che la retina invia al cervello che converte le immagini in segnali che il cervello può capire.
Nel nuovo dispositivo, un codificatore prende l'immagine e la converte in un codice utilizzato dalle cellule gangliari, che ricevono le informazioni visive dall'esterno. Successivamente, un trasduttore fa "sparare" le cellule gangliari secondo il codice. Il risultato è un'immagine più naturale, non solo la percezione di macchie e bordi.
Il nuovo dispositivo ha ricostruito volti, paesaggi e persino carta da giornale, ha detto Nirenberg.
"Salta le prestazioni del sistema fino a livelli quasi normali", ha detto. Finora il sistema è stato testato solo sugli animali, ma Nirenberg pianifica presto studi sull'uomo.
Fonte: Society for Neuroscience
