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Un'interfaccia cervello-computer che funziona in modalità wireless
Alcuni pazienti paralizzati potrebbero presto utilizzare un'interfaccia cervello-computer wireless in grado di trasmettere i loro comandi mentali con la stessa rapidità di una connessione Internet domestica.
Un'interfaccia cerebrale wireless utilizza il trasmettitore indossato dalla testa, mostrato.
Dopo oltre un decennio di lavoro di ingegneria, i ricercatori della Brown University e una società dello Utah, Blackrock Microsystems, hanno commercializzato un dispositivo wireless che può essere attaccato al cranio di una persona e trasmettere tramite radiocomandi di pensiero raccolti da un impianto cerebrale. Blackrock afferma che cercherà l'autorizzazione per il sistema dalla Food and Drug Administration degli Stati Uniti, in modo che il telecomando mentale possa essere testato su volontari, possibilmente già quest'anno.
Il dispositivo è stato sviluppato da un consorzio, chiamato BrainGate, con sede a Brown ed è stato tra i primi a posizionare impianti nel cervello di persone paralizzate e dimostrare che i segnali elettrici emessi dai neuroni all'interno della corteccia potevano essere registrati, quindi utilizzati per guidare un sedia a rotelle o dirigere un braccio robotico (vedi Impiantare la speranza).
Un limite importante a questi esperimenti provocatori è stato che i pazienti possono utilizzare la protesi solo con l'aiuto di una squadra di assistenti di laboratorio. I segnali cerebrali vengono raccolti attraverso un cavo avvitato in una porta sul loro cranio, quindi inviati lungo fili a un ingombrante rack di processori di segnale. Usarlo in ambiente domestico è inconcepibile o impraticabile quando sei legato a un mucchio di elettronica, afferma Arto Nurmikko, il professore di ingegneria Brown che ha guidato la progettazione e la fabbricazione del sistema wireless.
La nuova interfaccia elimina gran parte di quel cablaggio elaborando i dati del cervello all'interno di un dispositivo delle dimensioni di un tappo del serbatoio di un'automobile. È attaccato al cranio e collegato agli elettrodi all'interno del cervello. All'interno del dispositivo c'è un processore per amplificare i deboli picchi elettrici emessi dai neuroni, circuiti per digitalizzare le informazioni e una radio per trasmetterle a una distanza di pochi metri a un ricevitore. Lì, le informazioni sono disponibili come segnale di controllo; diciamo di spostare un cursore sullo schermo di un computer.
Il dispositivo trasmette i dati fuori dal cervello a una velocità di 48 megabit al secondo, circa quanto una connessione Internet residenziale, afferma Nurmikko. Utilizza circa 30 milliwatt di potenza, una frazione di quella utilizzata da uno smartphone, ed è alimentato da una batteria.
Gli scienziati hanno già prototipato interfacce cervello-computer wireless e alcuni trasmettitori più semplici sono stati venduti per la ricerca sugli animali. Ma non esiste un dispositivo che abbia così tanti input e sputa megabit e megabit di dati. È fondamentalmente un nuovo tipo di dispositivo, afferma Cindy Chestek, assistente professore di ingegneria biomedica presso l'Università del Michigan.
Sebbene l'impianto possa trasmettere l'equivalente di circa 200 DVD di dati al giorno, non sono molte informazioni rispetto a ciò che il cervello genera nell'esecuzione anche del movimento più semplice. Dei miliardi di neuroni nella corteccia umana, gli scienziati non hanno mai misurato direttamente più di 200 o giù di lì contemporaneamente. Tu ed io stiamo usando i nostri cervelli come macchine di petabyte, dice Nurmikko. Secondo questo standard, 100 megabit al secondo sembreranno molto modesti.
Blackrock ha iniziato a vendere il processore wireless, che chiama Cereplex-W e costa circa $ 15.000, ai laboratori di ricerca che studiano i primati. I test sugli esseri umani potrebbero avvenire rapidamente, afferma Florian Solzbacher, un professore dell'Università dello Utah, proprietario e presidente di Blackrock. Gli scienziati Brown hanno in programma di provarlo su pazienti paralizzati, ma non l'hanno ancora fatto.
Attualmente, una mezza dozzina circa di persone paralizzate, comprese alcune nelle fasi finali della SLA, stanno prendendo parte alle prove di BrainGate utilizzando la vecchia tecnologia. In quegli studi, in corso a Boston e in California, l'impianto che entra in contatto con il cervello è una piccola serie di elettrodi aghiformi scolpiti nel silicio. Venduto anche da Blackrock, è comunemente chiamato array Utah. Per stabilire un'interfaccia cervello-macchina, quell'array viene spinto nel tessuto della corteccia motoria cerebrale, dove le sue punte registrano gli schemi di attivazione di 100 o più neuroni contemporaneamente.
Quelle minuscole scariche di elettricità, hanno scoperto gli scienziati, possono essere decodificate in una lettura abbastanza precisa di quale movimento intende un animale o una persona. La decodifica di questi segnali ha consentito a centinaia di scimmie, nonché a un numero crescente di volontari paralizzati, di controllare il mouse di un computer o di manipolare oggetti con un braccio robotico, a volte con sorprendente destrezza (vedi The Thought Experiment).
Ma la tecnologia BrainGate non si trasformerà mai in una vera medicina finché non sarà notevolmente semplificata e resa più affidabile. Il modulo wireless montato sulla testa è un passo avanti verso questo obiettivo. Alla fine, dicono gli scienziati, tutta l'elettronica dovrà essere impiantata completamente all'interno del corpo, senza che i fili raggiungano la pelle, poiché ciò può portare a infezioni. L'anno scorso, i ricercatori Brown hanno riferito di testare un prototipo di un'interfaccia completamente impiantata, con l'elettronica alloggiata all'interno di una lattina di titanio che può essere sigillata sotto il cuoio capelluto. Quel dispositivo non è ancora commercializzato.
Se potessero metterlo sotto la pelle, tutto ciò che vedi nei video potrebbe essere fatto a casa, dice Chestek, riferendosi a film di pazienti usando il controllo mentale per muovere i bracci robotici. Quel filo che passa attraverso la pelle è la parte più pericolosa del sistema.