Parlare con i parenti, giocare a un videogioco e controllare una protesi: tutto questo può essere fatto anche
Come fanno le persone paralizzate a tornare alla vita normale?
James Johnson spera di potersi sedere un giornodi nuovo al volante. Se lo fa, usa solo il potere dei suoi pensieri. Nel marzo 2017, Johnson si è rotto il collo in un incidente ed è rimasto quasi completamente paralizzato dalle spalle in giù.
Gli specialisti della riabilitazione di Johnson glielo hanno fatto conosceredai ricercatori del California Institute of Technology (Caltech) di Pasadena. È stato invitato a partecipare a una sperimentazione clinica di un'interfaccia cervello-computer (BCI o BCI).
Prima è stato sottoposto a un intervento neurochirurgico eimpiantato due griglie di elettrodi nella corteccia cerebrale. Questi elettrodi registrano l'attivazione dei neuroni nel cervello. Successivamente, i ricercatori utilizzano algoritmi per decifrare i suoi pensieri e le sue intenzioni. Il sistema utilizza quindi l'attività cerebrale di Johnson per gestire le applicazioni del computer o per aiutarlo a muoversi in una direzione specifica.
La prima volta che Johnson ha utilizzato l’interfaccia cervello-computer, impiantata nel novembre 2018, è stato in grado di spostare un cursore sullo schermo. Per fare questo, dovevi solo pensarci.
Da allora, Johnson ha utilizzato la BCI per controllareun braccio robotico per giocare ai videogiochi e guidare un'auto simulata nella realtà virtuale. Johnson è una delle 35 persone a cui è stata impiantata una BCI nel cervello a lungo termine. Solo circa 12 laboratori conducono tali studi, ma questo numero è in crescita.
Quanto bene i dispositivi leggono i pensieri e ti aiutano a fare ciò che vuoi?
Negli ultimi cinque anni, la gamma di competenze chepuò essere ripristinato utilizzando la BCI si è ampliato in modo significativo. Proprio nel 2021, gli scienziati hanno descritto un caso in cui un paziente ha utilizzato un braccio robotico che ha inviato feedback sensoriali direttamente al suo cervello. Anche un dispositivo vocale protesico per coloro che hanno perso la capacità di parlare a causa di un ictus. E un uomo in grado di comunicare a velocità record immaginando di scrivere a mano.
È possibile ripristinare la voce?
"Una delle conseguenze più gravi delle lesioni cerebrali è la perdita della capacità di comunicare", afferma Edward Chang, neurochirurgo e neuroscienziato dell'Università della California, a San Francisco.
All'inizio del lavoro con la BCI, i partecipanti potevano spostarsicursore sullo schermo del computer, immaginando il movimento della loro mano e come premono i tasti. Questa comunicazione basata sul cursore era in grado di trasmettere circa 40 caratteri al minuto, un record stabilito nel 2017 da un team guidato da Krishna Shena, neuroscienziato della Stanford University in California.
Poi, nel 2021, lo stesso gruppo ha segnalato un nuovo approccio in cui un membro, Dennis Degrare, è stato in grado di trasmettere il doppio dei personaggi.
Il collega di Shenoy - Frank Willett - ha suggerito a Degrayimmaginalo mentre scrive le parole a mano mentre i ricercatori studiano i dati della sua corteccia motoria. Il sistema a volte ha avuto difficoltà ad analizzare i segnali che riguardavano lettere visivamente simili alla lettera - r, n e h, ma in generale poteva facilmente identificare tutte le lettere.
L'algoritmo di decodifica ha mostrato una precisione del 95%, ma quando si utilizza la correzione automatica, simile a quella di uno smartphone normale, la precisione è aumentata al 99%.
Ma c'è un altro modo per trasmettere informazioni.Edward Chang, neurochirurgo e neuroscienziato presso l'Università della California, a San Francisco, ha escogitato un approccio incentrato sul parlare piuttosto che sulla scrittura. Proprio come il testo è composto da singole lettere, il parlato è composto da singole unità chiamate fonemi. In inglese ci sono circa 50 fonemi: ognuno può essere ottenuto con un certo movimento del tratto vocale, della lingua e delle labbra.
Il gruppo di Chang ha lavorato inizialmente per studiare la parteIl cervello che genera i fonemi e quindi il linguaggio è una regione poco conosciuta chiamata corteccia laringea dorsale. I ricercatori hanno creato un sistema di decodificazione vocale che visualizza i segnali decodificati dell'utente come testo sullo schermo. Nel 2021, il gruppo ha riferito che il dispositivo consentiva a una persona di comunicare utilizzando una serie predeterminata di 50 parole. La velocità era di 15 parole al minuto.
In questo caso, gli scienziati non hanno registrato dati dasingoli neuroni. Invece, hanno usato elettrodi posti sulla superficie della corteccia cerebrale, che rilevano l'attività media di tutti i neuroni. I segnali non sono accurati come quelli degli elettrodi impiantati nella corteccia cerebrale, ma l'approccio è meno invasivo.
Esistono dispositivi di questo tipo di pubblico dominio?
Oggi, la maggior parte degli impiantiche registrano l'attività dei singoli neuroni, è stato creato da Blackrock Neurotech. Sono sviluppatori di dispositivi medici con sede a Salt Lake City. Ma negli ultimi sette anni, l’interesse commerciale per le BCI è aumentato notevolmente. Ad esempio, nel 2016, l’imprenditore Elon Musk ha lanciato NeuraLynx a San Francisco per sviluppare un dispositivo simile. La società ha raccolto 363 milioni di dollari.
Presidente del consiglio di amministrazione di Blackrock NeurotechFlorian Solzbacher ha dichiarato di voler portare sul mercato il sistema BCI entro un anno. Nel novembre 2021, la Food and Drug Administration (FDA) statunitense, che regola i dispositivi medici, ha avviato un processo di revisione accelerato per i prodotti dell’azienda per facilitarne l’immissione sul mercato. Forse la loro interfaccia diventerà il primo prodotto di massa in questo settore.
Qual è il prossimo?
Gli esperti sottolineano che gli sviluppatorii dispositivi BCI commerciali dovranno funzionare senza alcuna supervisione di esperti per mesi o addirittura anni. È anche importante assicurarsi che l'interfaccia funzioni ugualmente bene per ciascun utente.
Hanno anche notato che i progressi nell'apprendimento automatico aiuteranno a risolvere il primo problema. Ma raggiungere l'efficienza universale indipendentemente dall'utente è un compito più difficile.
Inoltre, gli esperti di etica lo sottolineanoche gli utenti dovrebbero mantenere il pieno controllo sui dati del dispositivo. Le moderne tecnologie non possono decifrare i pensieri privati delle persone, tuttavia, gli sviluppatori avranno dati su tutti i dialoghi degli utenti, oltre a dati importanti sulla salute del loro cervello. Si noti che IMC è un nuovo tipo di rischio per la sicurezza informatica.
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