L’interazione sociale è una delle esigenze primarie dell’essere umano. Esistono però categorie di persone che si trovano escluse dalle normali relazioni sociali a causa di diversi fattori come problemi di comunicazione derivanti da condizioni quali la sindrome lock-in (LIS), disturbi neuromuscolari come la sclerosi laterale amiotrofica (SLA), ictus o lesioni del midollo spinale (SCI). In questo contesto, le interfacce cervello-computer (BCI) sono state sviluppate per colmare tali lacune, offrendo una forma di indipendenza personale attraverso un canale di comunicazione diretto tra il cervello umano e un dispositivo tecnologico.
Cosa sono le interfacce cervello-computer?
L’interfaccia cervello-computer (Brain-Computer Interface – BCI) rappresenta una forma di comunicazione che consente a individui con incapacità motorie di collegarsi a dispositivi ausiliari esterni attraverso l’elettroencefalografia (EEG) o altre tecniche di registrazione dei segnali cerebrali. Questa nuova frontiera delle neuroscienze cognitive ha l’obiettivo di dimostrare come la comprensione dell’attività elettrica del cervello possa fornire un mezzo per consentire la comunicazione senza il coinvolgimento dei movimenti muscolari.
L’interfaccia cervello computer funziona rilevando e interpretando i segnali elettrici generati dal cervello. Questi segnali vengono catturati da sensori posizionati sul cuoio capelluto o direttamente nel cervello, a seconda del tipo di interfaccia utilizzata. I segnali vengono poi amplificati, filtrati ed elaborati da algoritmi avanzati, che li traducono in comandi comprensibili dal dispositivo elettronico.
Una BCI può essere:
- invasiva: prevede l’impianto di elettrodi direttamente nel tessuto cerebrale: Permette una rilevazione molto precisa dei segnali neurali ed è particolarmente utile in situazioni di paralisi grave o lesioni spinali, dove le possibilità di interazione con il mondo esterno sono notevolmente limitate
- non invasiva: prevede l’applicazione sul cuoio capelluto di sensori che registrano i segnali cerebrali attraverso la pelle. Questo approccio è frequentemente utilizzato in contesti di ricerca e intrattenimento.
- ibrida: unisce elementi delle interfacce invasive e non invasive, offrendo una maggiore accuratezza nella registrazione dei segnali cerebrali. Questo metodo è spesso utilizzato in ambito medico, come nel controllo di protesi avanzate o nella riabilitazione di pazienti con danni neurologici.
Negli ultimi decenni, le BCI hanno suscitato un crescente interesse tra i ricercatori nei settori delle neuroscienze cognitive, dell’ingegneria neurale e della riabilitazione clinica. L’intento è quello di utilizzare i dati ottenuti tramite la BCI per analizzare i movimenti premotori, ovvero le modifiche cerebrali che si verificano prima dell’effettivo movimento, e applicarli a trattamenti adeguati per dispositivi protesici.
Neuralink e il progetto Telepathy
Le interfacce cervello-computer hanno il potenziale per cambiare le vite in meglio: ad affermarlo è Elon Musk nella home page di Neuralink, la società fondata nel 2016 con l’obiettivo di sviluppare un’interfaccia cervello-computer avanzata, in grado permettere agli esseri umani di controllare sistemi informatici con il pensiero, per scopi medici e di potenziamento delle capacità umane.
La BCI creata da Neuralink è Telepathy, un chip delle dimensioni di un bottone, progettato per interpretare i modelli di attività neuronale e tradurli in azione.
Nel corso degli anni, questo chip ha subito diverse modifiche: da un impianto esterno posizionato dietro l’orecchio, siamo passati a un impianto inserito in una piccola cavità scavata nel cranio, un modus operandi che lo rende praticamente invisibile una volta impiantato. La comunicazione con l’esterno, che all’inizio avveniva tramite cavi USB, ha implementato con il tempo una connessione wireless basata sulla tecnologia Bluetooth a basso consumo energetico.
Uno degli aspetti più affascinanti del progetto Neuralink è la composizione del dispositivo stesso, in particolare il sistema di 1.024 fili sottilissimi e flessibili che raccolgono gli impulsi cerebrali e li trasformano in dati digitali. Questi fili estraggono informazioni dalla corteccia cerebrale, considerata la zona più rilevante per le applicazioni pratiche poiché ospita le funzioni cognitive superiori.
Un grande vantaggio di questa tecnologia è rappresentato dall’estrema flessibilità, una caratteristica che permette al chip di adattarsi in maniera più naturale alle irregolarità della superficie cerebrale, migliorando il contatto elettrico a lungo termine. Questo riduce la formazione di cicatrici e l’infiammazione rispetto agli impianti rigidi
Neuralink e il primo impianto umano
Dopo diversi anni di prove e 8 mesi dopo l’approvazione del dispositivo da parte delle autorità statunitensi, l’azienda ha effettuato il suo primo test su un essere umano.
L’impianto di Telepathy in un cervello umano fa parte dello studio PRIME (Precise Robotically Implanted Brain-Computer Interface), una sperimentazione clinica che si propone di valutare la sicurezza dell’interfaccia cervello-computer wireless e l’uso del robot chirurgico per l’impianto.
Noland Arbaugh, un uomo di 29 anni paralizzato dal collo in giù, a gennaio è stato operato presso il Barrow Neurological Institute di Phoenix, in Arizona.
Dopo una breve convalescenza, il paziente ha iniziato a utilizzare il dispositivo Telepathy per 8-10 ore al giorno, testando le sue capacità sia in sessioni programmate con i ricercatori sia nel tempo libero. In un primo tempo, i risultati sono stati entusiasmanti. Arbaugh ha dichiarato infatti che il chip gli ha permesso di riconnettersi con il mondo esterno e di poter svolgere alcune attività senza aver bisogno di assistenza.
A poche settimane dall’intervento però, alcuni fili impiantati si sono ritirati dal cervello, riducendo significativamente il numero di elettrodi funzionanti. I ricercatori hanno constatato che circa l’85% degli elettrodi di Telepathy impiantati nel cervello di Arbaugh hanno perso il contatto, limitando così l’efficacia del dispositivo.
In risposta a queste problematiche, la FDA ha approvato l’installazione di futuri dispositivi a una profondità maggiore nel cervello: il robot chirurgico potrà inserire gli elettrodi a circa 8 millimetri, rispetto ai 5 utilizzati nel primo intervento.
Neuralink: Secondo Impianto Cerebrale
L’azienda di Musk ha recentemente completato con successo il suo secondo impianto cerebrale su un paziente umano, selezionato tra oltre 100 candidati. L’intervento è stato presentato come un successo, e il paziente ora è in grado di progettare oggetti tridimensionali e giocare a videogiochi come Counter-Strike 2.
Questo secondo impianto sembra aver evitato il problema riscontrato nel primo paziente: la nuova procedura ha incluso misure preventive per garantire una maggiore stabilità del dispositivo, come l’inserimento dei fili a una profondità maggiore nel cervello, migliorando così il contatto e la funzionalità a lungo termine.
In conclusione, le BCI hanno come obiettivo quello di ampliare ed estendere i confini del rapporto cervello-computer, mirando a migliorare la qualità della vita delle persone con disabilità motorie ed esplorare nuove frontiere nella comunicazione e nell’interazione con i dispositivi digitali. Elon Musk non è l’unico a voler introdurre dei chip nel nostro cervello. Il CEA di Grenoble sta lavorando a un prodotto simile, ma meno invasivo di Telepathy.
Fonti:
• Interfacce cervello-computer. (2023). https://www.researchgate.net/publication/375716270_Brain-Computer_Interfaces
• Regalado, A. (2020, April 2). With Neuralink, Elon Musk promises Human-to-Human telepathy. don’t believe it. MIT Technology Review. https://www.technologyreview.com/2017/04/22/242999/with-neuralink-elon-musk-promises-human-to-human-telepathy-dont-believe-it/
• Shankland, S. (2024, March 22). Neuralink’s brain chip is running in a human. Your skull is safe, for now. CNET. https://www.cnet.com/health/medical/neuralinks-brain-chip-is-running-in-a-human-your-skull-is-safe-for-now/
• Neuralink. (n.d.). NeuraLink — Pioneering Brain Computer Interfaces. Neuralink. https://neuralink.com/#mission
• Neuralink. (2024, May 3). PRIME Study Progress Update | Blog | Neuralink. Neuralink Blog. https://neuralink.com/blog/prime-study-progress-update/
• Neuralink Says Second Brain Device Implant ‘Went Well’ https://www.bloomberg.com/news/articles/2024-08-22/neuralink-says-second-brain-device-implant-went-well
