In campo medico, la maggior parte interfaccia cervello-macchina la ricerca si concentra sul tentativo di sostituire le informazioni sensoriali perdute, ad esempio ripristinando il senso del tatto nelle persone con lesioni del midollo spinale. Tuttavia, uno studio recente ha adottato un approccio diverso utilizzando un’interfaccia cervello-macchina per potenziare i sistemi sensoriali esistenti e creare un “sesto senso” nei ratti.
“Ciò costituisce un passo importante nella direzione dei sistemi “ciberfisici”, che fondono i computer con gli esseri viventi cervello”, ha detto a Digital l’autore senior, il dottor Tim Lucas, professore assistente di neurochirurgia presso l’Università della Pennsylvania Tendenze. Ha detto che la tecnologia potrebbe essere sviluppata in futuro per ripristinare le esperienze sensoriali alle persone che soffrono di paralisi.
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e sono diventati un tema caldo nella tecnologia emergente. Elon Musk sta lavorando al Progetto Neuralink utilizzare impianti cibernetici per consentire alle persone di interfacciarsi con gadget o software e Facebook sta lavorando da solo sistema informatico per la lettura del cervello. Questi progetti, tuttavia, sono ben lontani dalla creazione di prototipi utilizzabili. Prima che gli esseri umani possano interfacciarsi neuralmente con i computer, i ricercatori devono trovare un modo per integrare le informazioni in arrivo da un computer nel cervello.Imparentato
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Il nuovo studio della Penn Medicine fa proprio questo, impiantando minuscoli elettrodi nel cervello dei ratti e fornendo loro informazioni sotto forma di feedback sensoriale. I ricercatori hanno iniziato impiantando chirurgicamente gli elettrodi nel cervello dei ratti. Quindi mettevano gli animali in un labirinto acquatico dipinto di nero all'interno, con una piattaforma nascosta sotto l'acqua che dovevano raggiungere per scappare.
I ratti non potevano vedere la piattaforma, quindi non hanno ricevuto informazioni visive su come navigare nel labirinto. Ma avevano informazioni dall'interfaccia. Gli elettrodi hanno stimolato il loro cervello a informare i ratti su dove si trovava la piattaforma rispetto alla loro posizione attuale, e i ratti sono stati in grado di utilizzare queste informazioni per raggiungere la piattaforma anche nel buio.
I ricercatori hanno utilizzato una tecnica chiamata microstimolazione intracorticale, che è molto più precisa rispetto ad altri tipi di stimolazione cerebrale (come stimolazione transcutanea a corrente continua). Questi altri metodi attivano migliaia o milioni di neuroni e altri elementi neurali, mentre la microstimolazione intracorticale attiva solo una decina di elementi. Ciò significa che la stimolazione applicata al cervello può essere mirata con precisione, dando ai ricercatori la capacità di creare una percezione unica e discreta invece di attivare un’intera area del cervello.
Con questa stimolazione più precisa, i ricercatori potrebbero prendere di mira aree cerebrali molto specifiche per trasmettere informazioni. Tuttavia, c’è una sfida. Non è sufficiente stimolare semplicemente un’area del cervello e presumere che l’animale sarà in grado di comprendere quell’informazione. Una delle scoperte fatte dal team è stata quella di dimostrare che il "Rat-Robot" poteva assimilare le informazioni, elaborando i segnali prodotti esternamente con lo stesso successo come se stesse usando la sua natura naturale sensi.
Ci sono stati precedenti tentativi di creare un “sesto senso” per le indicazioni stradali utilizzando strumenti esterni come a cintura vibrante che può aiutare le persone ipovedenti navigare nel loro ambiente. Tuttavia, ci sono limitazioni su chi può utilizzare questi strumenti esterni: non possono essere utilizzati da persone con paralisi, ad esempio, che non possono sperimentare feedback sensoriali.
"Un'eventuale applicazione di questo dispositivo cervello-computer è quella di ripristinare la sensibilità negli individui che hanno sofferto di lesioni del midollo spinale", ha detto Lucas. “Un paziente come Christopher Reeve non riesce né a sollevare il dito né a sentire un ago infilato nel dito. A Christopher Reeve farebbe poca utilità una cintura vibrante.
Prima che i ricercatori potessero prendere in considerazione l’impianto di un dispositivo di stimolazione cerebrale in un essere umano, avrebbero bisogno di condurre molti più studi sugli animali per garantire che la tecnologia sia sicura. Alla fine, però, credono di poter utilizzare dispositivi cervello-computer per integrare i computer nel cervello umano.
Ciò apre la porta ad applicazioni che collegano i dispositivi nel cervello a dispositivi in altre parti del corpo. "La nostra visione a lungo termine è quella di collegare questo sistema con sensori impiantabili negli arti paralizzati per fornire un'esperienza sensoriale completa ai pazienti paralizzati", ha affermato Lucas.
E questa ricerca non è interessante solo in termini di aiuto alle persone con disabilità. Potrebbe potenzialmente aprire un campo completamente nuovo di dispositivi cervello-computer, come i biorobot che possono eseguire operazioni di ricerca e salvataggio.
I risultati sono pubblicati sulla rivista PNAS.
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