Brain Computer Interface: come possiamo controllare i device elettronici

Brain Computer Interface

La tecnologia medica fino ad ora più strabiliante è quella che riguarda l’interfaccia cervello-computer, Brain Computer Interface (BCI) per gli esperti del settore.

La Brown University, del Massachusetts General Hospital, dell’Harvard Medical School, del Dipartimento degli Affari dei Veterani e del Centro Aerospaziale tedesco (DLR), è la fautrice di questa tecnologia ed anche il covo degli scienziati che lavorano a questo progetto.

Il BrainGate BCI

La Brown University ha creato un dispositivo, il BrainGate, sul quale si basa tutto lo studio. Il BrainGate è uno strumento di interfaccia neurale BCI. La BCI è basata su una elettroencefalografia che permette di far comunicare, attraverso elettrodi, il sistema nervoso centrale con una qualsiasi periferica esterna.

Il BrainGate è in pratica un modo per controllare, tramite la nostra intenzione neurale, gli oggetti esterni elettronici a distanza. Il dispositivo composto da una griglia di 96 elettrodi che vengono inseriti all’interno del cervello umano.

Questi elettrodi sono capaci di captare l’attività legata al pensiero di un movimento. “Questi impulsi elettrici vengono poi letti da un computer esterno che li traduce in un comando, il quale guida dispositivi come braccia robotiche e arti artificiali“, spiega John Donoghue, direttore dell’Istituto di Brain Science della Brown University.

Brain Computer Interface

Il BrainGate BCI sperimentale include un impianto di dimensioni ridotte che rileva i segnali associati ai movimenti previsti prodotti dal cervello. Questi segnali vengono quindi decodificati e indirizzati a dispositivi esterni.

I ricercatori di BrainGate e altri gruppi che utilizzano tecnologie simili hanno dimostrato che il dispositivo può consentire alle persone di muovere perfino delle braccia robotiche o di riprendere l’uso degli arti, nonostante abbiano perso le capacità motorie a causa di malattie.

Questo studio è frutto della collaborazione di scienziati, ingegneri e medici del Carney Institute della Brown University per Brain Science, del Providence Veterans Affairs Medical Center (PVAMC), del Massachusetts General Hospital (MGH) e della Stanford University.

Si sono eseguiti molti test di sperimentazione clinica finalizzati a valutare la sicurezza e la fattibilità del sistema BrainGate.

Brain Computer Interface
BrainGate communication

I test BrainGate

Alcune persone affette da paralisi hanno partecipato ai test BrainGate, ma in che modo?

Tramite questo strumento, le persone sottoposte a test sono riuscite a chattare con familiari tramite ad esempio, anche Whatsapp, hanno acquistato prodotti online, hanno utilizzato diverse applicazioni per PC o tablet, hanno controllato il meteo: tutto semplicemente pensando di puntare determinate lettere di una tastiera elettronica.

Per anni, il team di BrainGate ha lavorato per consentire alle persone che hanno perso capacità motorie, di controllare dispositivi esterni semplicemente pensando al possibile movimento del proprio braccio o della mano“, ha detto Jaimie Henderson, un neurochirurgo della Stanford University.

Questo studio, ha lo scopo di ripristinare la capacità delle persone di controllare esattamente le stesse tecnologie quotidiane che usavano prima dell’inizio della loro malattia. È stato meraviglioso vedere i partecipanti esprimersi o semplicemente trovare online una canzone che volevano ascoltare da tempo“.

I test hanno dimostrato che i partecipanti sono stati in grado di effettuare fino a 22 “click pensati” al minuto durante l’utilizzo di varie app. Per quanto riguarda le app di testo, i partecipanti sono stati in grado di digitare fino a 30 caratteri al minuto utilizzando le interfacce standard di posta elettronica e di testo.

I partecipanti hanno riferito di aver trovato l’interfaccia intuitiva e divertente da usare. Una delle persone sottoposte al test ha dichiarato: “Sembrava più naturale delle ultime volte che ricordo di aver usato un mouse“.

Schema di funzionamento della tecnologia BCI BrainGate
Schema di funzionamento della tecnologia BCI BrainGate

I risultati dei test e i vantaggi BrainGate

I ricercatori sono molto soddisfatti dei risultati: “È stato fantastico vedere i nostri partecipanti fare quello che volevano fare, anche semplicemente vederli usare le app che preferivano per lo shopping, guardare video o chattare con gli amici“, ha detto Dr. Paul Nuyujukian, un bioingegnere a Stanford.

Uno dei partecipanti ci ha detto all’inizio del processo che una delle cose che voleva davvero fare era suonare di nuovo la musica“. Ebbene sì, tramite il BrainGate BCI il paziente in questione, ex musicista, ha eseguito un pezzo di Beethoven su un’interfaccia di piano digitale.

I ricercatori dicono che lo studio ha anche il potenziale per aprire importanti nuove linee di comunicazione tra i pazienti con gravi deficit neurologici e i loro fornitori di assistenza sanitaria. Il BCI può ripristinare la comunicazione affidabile, rapida e ricca per qualsiasi persona che, ad esempio, non può più parlare.

Inoltre, questo sistema tecnologico-medico può aiutare moltissimo i pazienti a comunicare facilmente con familiari e amici, in modo da non isolarli e in modo da eliminare l’incomunicabilità, generata dalla malattia.

Ma cosa ancora più importante è il vantaggio di poter ottenere una grande efficienza sanitaria: il BCI è un modo per monitorare ed approfondire i problemi di salute del singolo paziente.

BrainGate
BrainGate

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