La tecnologia per controllare un computer usando solo i tuoi pensieri ha esisteva per decenni. Tuttavia, abbiamo fatto progressi limitati nell'usarlo per il suo scopo originale: aiutare le persone con gravi disabilità a comunicare. Fino ad ora, quello è. Un nuovo studio ha dimostrato che una tecnologia di interfaccia cervello-computer alternativa può aiutare le persone con "sindrome bloccata" a parlare al mondo esterno. Ha persino permesso ai malati di dichiarare di essere felici, nonostante le condizioni.

Le fasi finali della condizione degenerativa conosciuta come sclerosi laterale amiotrofica (SLA) o malattia del motoneurone, lascia chi ne soffre in completo stato di blocco. Alla fine non possono spostare nessuna parte del loro corpo, nemmeno i loro occhi, anche se il loro cervello rimane inalterato. Ma gli scienziati hanno faticato a usare la tecnologia dell'interfaccia cervello-computer che misura l'attività elettrica nel cervello per aiutarli a comunicare.

Una ragione di ciò è che non è ancora chiaro quanto questi sistemi di interfaccia cervello-computer tradizionali si basino su segnali elettrici generati dal movimento dei muscoli oculari. Un malato di SLA che aveva usato un'interfaccia cervello-computer quando poteva ancora muovere gli occhi ha perso la sua capacità di comunicare attraverso la tecnologia dopo essere stato completamente bloccato. Ciò suggeriva che la maggior parte dell'attività elettrica registrata dal computer era legata a movimenti involontari degli occhi che avvenivano quando pensava a qualcosa piuttosto che ai pensieri stessi.

Monitoraggio dell'ossigeno

Per superare questo problema, un gruppo internazionale di ricercatori ha usato un modo diverso di rilevare l'attività neurale che misura i cambiamenti nella quantità di ossigeno nel cervello piuttosto che i segnali elettrici. La ricerca, pubblicata in PLoS Biology, coinvolto una tecnica conosciuta come spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso, che utilizza la luce per misurare i cambiamenti nei livelli di ossigeno nel sangue. Poiché le aree del cervello che sono più attive in un dato momento consumano più ossigeno, questo significa che è possibile rilevare i pattern dell'attività cerebrale dalle fluttuazioni dell'ossigeno.

Questa tecnica non è così sensibile ai movimenti muscolari come i sistemi di elettroencefalografia (EEG) utilizzati per misurare l'attività elettrica. Ciò significa che il nuovo metodo potrebbe essere utilizzato per aiutare i malati di SLA a comunicare sia prima che dopo aver perso la loro intera capacità di movimento, poiché è più probabile che registri solo l'attività cerebrale legata ai pensieri.

Lo studio ha coinvolto quattro malati di SLA, tre dei quali non erano stati in grado di comunicare in modo affidabile con i loro accompagnatori da 2014 (l'ultimo dai primi 2015). Utilizzando la nuova tecnologia di interfaccia cervello-computer, sono stati in grado di comunicare in modo affidabile con i loro accompagnatori e familiari per un periodo di diversi mesi. Questa è la prima volta che questo è stato possibile per i pazienti rinchiusi.

Ai volontari sono state poste domande di conoscenza personale e generale con risposte "sì" o "no" note. L'interfaccia cervello-computer ha catturato correttamente le loro risposte 70% del tempo, che i ricercatori hanno sostenuto è stato sufficiente a dimostrare che non hanno semplicemente registrato la risposta giusta per caso. Esperimenti simili con l'EEG non hanno superato questa soglia a livello di probabilità.

I pazienti erano anche in grado di comunicare i loro sentimenti riguardo alla loro condizione, e tutti e quattro hanno ripetutamente risposto "sì" quando gli è stato chiesto se erano felici nel corso di diverse settimane. Ad un paziente è stato persino chiesto se fosse d'accordo che sua figlia sposasse il suo ragazzo. Sfortunatamente per la coppia, ha detto di no. I volontari hanno continuato a usare il sistema a casa dopo la fine dello studio.

Ricerca pionieristica

Come so dalle mie ricerche, lavorare con pazienti completamente rinchiusi richiede un sacco di duro lavoro. In particolare, non puoi sapere con certezza se l'utente ha capito come vogliamo che diano una risposta che possiamo provare a rilevare. Se un sistema che è stato precedentemente utilizzato per registrare l'attività cerebrale di utenti normodotati non funziona con i pazienti bloccati, è normale presumere che la persona, e non la macchina, sia colpevole, il che potrebbe non essere il caso. Inoltre, c'è una maggiore pressione sui ricercatori - dalla famiglia del paziente e da se stessi - per realizzare il sogno di trovare un modo per comunicare con i volontari.

Queste sfide evidenziano quale risultato significativo il nuovo studio è. È una ricerca pionieristica che potrebbe fornire un nuovo percorso per sviluppare una migliore tecnologia di interfaccia cervello-computer. Anche se il sistema fino a questo momento consente solo ai pazienti "bloccati" di dare risposte sì o no, rappresenta già un grande miglioramento della qualità della vita.

Il primo sistema di interfaccia cervello-computer è stato progettato per consentire agli utenti disabili (anche se non bloccati) di scrivere le parole e quindi comunicare qualsiasi messaggio volessero, ovviamente attraverso un processo lento e lungo. Quindi è sicuro assumere che la nuova tecnologia è solo il primo passo verso sistemi più sofisticati che consentirebbe una comunicazione bidirezionale libera non basata su semplici domande.

Forse ancora più importante, la tecnologia ha già ripristinato le capacità di comunicazione di quattro persone che erano rimaste in silenzio per anni. Immagina come devono aver provato questi pazienti e le loro famiglie quando finalmente sono stati in grado di "parlare" di nuovo. Nonostante le sfide nella ricerca sull'interfaccia cervello-computer, risultati come questo ci spingono ad andare avanti.

Circa l'autore

Ana Matran-Fernandez, ricercatrice post-dottorato, Università di Essex

Questo articolo è stato pubblicato in origine The Conversation. Leggi il articolo originale.

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