Leggere il pensiero: Fantascienza o realtà?

13 Feb Leggere il pensiero: Fantascienza o realtà?

Dedicami solo 5 minuti: fermati e pensa ad una macchina in grado di leggere il tuo pensiero! Una specie di computer evoluto in grado di leggere la tua “mente”!

Solo fantascienza?

Non esattamente. Oggi vi parlerò di una scoperta scientifica che mi ha colpito e mi ha fatto riflettere, che dà una nuova speranza a chi, impossibilitato e affetto da una grave patologia, non ha altro modo di comunicare. E oggi penso: è proprio lì, in quel punto nello spazio e nel tempo, che scienza e fantascienza si incontrano! Questo magico universo di macchine super potenti, note nel mondo scientifico con il nome di Brain Computer Interface (BCI) è da decenni ormai uno dei temi più interessanti e in evoluzione della bioingegneria dei segnali neurali.

Ma cos’è esattamente una Brain Computer Interface?

Schema di una BCI.

La Brain Computer Interface (BCI), letteralmente “Interfaccia cervello-macchina”, è un mezzo di comunicazione diretto tra il cervello – in particolare tra le parti funzionali del sistema nervoso centrale- e un dispositivo esterno, tipicamente un computer. Nelle classiche BCI mono-direzionali, il dispositivo esterno riceve “comandi” direttamente dall’attività cerebrale, ad esempio dal segnale elettroencefalografico (EEG). Le interfacce neurali monodirezionali rappresentano quindi la funzione complementare delle neuroprotesi che invece sono dedicate tipicamente al sistema nervoso periferico, il sistema che stimola i muscoli e promuove il movimento.

Che la tecnologia possa permettere di controllare un computer attraverso i nostri soli pensieri è una scoperta che risale, come dicevamo, a decenni fa. Il primo studio fu condotto da Jacques Vidal del Brain Reserch Institute, Università della California nell’ormai lontano 1973 (Paper: “Toward direct brain-computer communication”).

Al contrario, che le interfacce cervello-macchina, sviluppate dal 1973 fino ad oggi, possano effettivamente essere utilizzate per il loro scopo principale, cioè quello di aiutare le persone affette da gravi disabilità a comunicare, era ed è ancora tutt’ora una grande sfida che la ricerca si è posta.

Un nuovo studio (*) ha mostrato che una tecnologia alternativa, diversa dalle classiche BCI, può aiutare le persone affette dalla sindrome di locked-in a comunicare con il mondo esterno. Ha anche permesso di capire che i pazienti sotto osservazione fossero felici nonostante la loro condizione fisica.

Brevemente, la sindrome locked-in o sindrome del chiavistello è una condizione nella quale il paziente è cosciente e sveglio, ma non può muoversi oppure comunicare a causa della completa paralisi di tutti i muscoli volontari del corpo. L’ultimo stadio di questa malattia degenerativa noto come sclerosi amiotrofica laterale (ALS) oppure malattia dei neuroni motori, lascia i pazienti colpiti da questa malattia in un completo stato “di blocco”. Durante lo stadio finale i pazienti non potranno muovere nessuna parte del loro corpo, neanche gli occhi, mentre il loro cervello rimarrà integralmente non colpito.

Uno dei limiti sorti utilizzando la BCI basata su segnale EEG è legato alla bontà del segnale stesso: non è chiaro se, attraverso questi studi, si registrino principalmente i “pensieri” oppure i segnali elettrici legati al movimento muscolare oculare. Un limite non trascurabile che ha dato il via a nuove ricerche scientifiche.

Per superare questo problema, un altro gruppo di ricercatori ha quindi utilizzato una tecnica diversa: invece dell’attività elettrica, i ricercatori propongono di misurare il cambiamento della concentrazione di ossigeno nel sangue. Quella tecnica che utilizza la luce e che in termini scientifici è definita come “spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso (NIRS)”.

Schema NIRS.

Perché utilizzare i livelli di concentrazione di ossigeno nel sangue? Perché le aree del cervello più attive consumano più ossigeno e quindi si possono monitorare i pattern di attività neurali a partire proprio dalle variazioni dei livelli di ossigeno.

Questa tecnica non sarebbe sensibile ai movimenti muscolari ma sarebbe più attendibile per misurare la sola attività cerebrale rispetto a quanto accade con il segnale elettroencefalografico (EEG).

Lo studio è stato condotto su 4 pazienti affetti da ALS, tre dei quali non erano più in grado di comunicare con i loro cari da anni. Utilizzando questo sistema uomo-macchina, i pazienti sono riusciti a comunicare con i loro cari segnando un traguardo, per la prima volta possibile, per i pazienti affetti da questa grave patologia.

Ai pazienti sotto osservazione sono state poste alcune domande generali e molto semplici, le cui risposte potevano essere: “si” oppure “no”.

La macchina ha dimostrato di sapere leggere la risposta nel 70% dei casi, una percentuale molto più alta rispetto ai precedenti studi basati sull’EEG.

Di strada da fare ce n’è. Per ora, attraverso questa nuova BCI, si gettano le basi affinché macchine più complesse possano permettere di decifrare e leggere pensieri molto più elaborati.

E si gettano le basi affinché la fantascienza possa pian piano trasformarsi in scienza…

Chiara Leone

BIBLIOGRAFIA

(*) Brain–Computer Interface–Based Communication in the Completely Locked-In State. Ujwal Chaudhary, Bin Xia, Stefano Silvoni, Leonardo G. Cohen, Niels Birbaumer. PLOS Biology, 31 gennaio 2017.