Il nuovo strumento di imaging può valutare la capacità di comunicazione delle persone

Gli ingegneri biomedici hanno progettato un dispositivo indossabile di imaging cerebrale per vedere come si sincronizzano i cervelli quando gli esseri umani interagiscono. Attualmente, le grandi idee spesso si perdono nella traduzione: dall'insegnante di matematica che non riesce a mettersi in contatto con i suoi studenti, a un cabarettista che bombarda durante una serata open mic.

Per affrontare questo vuoto, gli ingegneri biomedici della Drexel University, in collaborazione con gli psicologi dell'Università di Princeton, hanno sviluppato un sistema funzionale di spettroscopia nel vicino infrarosso (o fNIRS), con il dispositivo indossabile come una delle tante applicazioni.

Il nuovo sistema utilizza la luce per misurare l'attività neurale durante situazioni di vita reale e può essere indossato come un cerchietto. Gli investigatori ritengono che la nuova tecnica migliorerà lo scambio di informazioni tra le persone.

In effetti, i ricercatori spiegano che il dispositivo fNIRS può misurare con successo la sincronizzazione del cervello durante la conversazione. La tecnologia può ora essere utilizzata per studiare tutto, dalla comunicazione medico-paziente al modo in cui le persone consumano le notizie via cavo.

Lo studio appare in Rapporti scientifici.

"Essere in grado di osservare come interagiscono più cervelli è un contesto emergente nelle neuroscienze sociali", ha detto Hasan Ayaz, Ph.D., professore associato di ricerca presso la School of Biomedical Engineering, Science and Health Systems di Drexel, che ha guidato il team di ricerca.

“Viviamo in un mondo sociale in cui tutti interagiscono. E ora abbiamo uno strumento che può fornirci informazioni più ricche sul cervello durante le attività quotidiane - come la comunicazione naturale - che non potremmo ricevere in ambienti di laboratorio artificiali o da studi su un singolo cervello ".

L'attuale studio si basa su ricerche precedenti di Uri Hasson, Ph.D., professore associato presso l'Università di Princeton, che ha utilizzato la risonanza magnetica funzionale (fMRI) per studiare i meccanismi cerebrali alla base della produzione e comprensione del linguaggio.

Hasson ha scoperto che l'attività cerebrale di un ascoltatore rispecchia effettivamente il cervello di chi parla quando racconta una storia di un'esperienza di vita reale. E un accoppiamento più elevato è associato a una migliore comprensione.

Tuttavia, i metodi tradizionali di imaging del cervello hanno alcune limitazioni. In particolare, la fMRI richiede che i soggetti si sdraino immobili in un ambiente rumoroso di scansione. Con questo tipo di configurazione, non è possibile scansionare simultaneamente il cervello di più individui che parlano faccia a faccia.

Questo è il motivo per cui i ricercatori di Drexel hanno cercato di indagare se il sistema fNIRS portatile potesse essere un approccio più efficace per sondare la questione dell'accoppiamento cervello-cervello in ambienti naturali.

Per il loro studio, un madrelingua inglese e due madrelingua turchi hanno raccontato una storia di vita reale inaudita nella loro lingua madre. Le loro storie sono state registrate e il loro cervello è stato scansionato utilizzando fNIRS. Quindici madrelingua inglesi hanno quindi ascoltato la registrazione, oltre a una storia registrata durante un evento di narrazione dal vivo.

I ricercatori hanno preso di mira le aree prefrontale e parietale del cervello, che includono aree cognitive e di ordine superiore che sono coinvolte nella capacità di una persona di discernere credenze, desideri e obiettivi degli altri.

Hanno ipotizzato che l'attività cerebrale di un ascoltatore sarebbe correlata a quella di chi parla solo quando ascolta una storia che ha capito (la versione inglese). Un secondo obiettivo dello studio era confrontare i risultati di fNIRS con i dati di uno studio simile che aveva utilizzato la fMRI, al fine di confrontare i due metodi.

Hanno scoperto che quando il fNIRS misurava l'ossigenazione e la deossigenazione delle cellule del sangue nel cervello del soggetto del test, l'attività cerebrale degli ascoltatori corrispondeva solo a quella degli anglofoni. Questi risultati erano anche correlati con il precedente studio fMRI.

Questa nuova ricerca supporta fNIRS come uno strumento futuro praticabile per studiare l'accoppiamento cervello-cervello durante l'interazione sociale. Il sistema può essere utilizzato per offrire importanti informazioni su come comunicare meglio in molti ambienti diversi, tra cui aule, riunioni di lavoro, manifestazioni politiche e studi medici.

“Questo non sarebbe fattibile con la fMRI. Ci sono troppe sfide ", ha affermato Banu Onaral, Ph.D., professore H. H. Sun presso la School of Biomedical Engineering, Science and Health Systems.

"Ora che sappiamo che fNIRS è uno strumento fattibile, stiamo entrando in un'era entusiasmante in cui possiamo sapere molto di più su come funziona il cervello mentre le persone si impegnano nelle attività quotidiane".

Fonte: Drexel University / EurekAlert

Foto: