Tecnologia di Interfaccia Cervello-Computer Restaura la Sensazione alla Mano di un Individuo con Lesione del Midollo Spinale

Un team di ricercatori di Battelle e del Centro Medico Wexner dell’Università statale dell’Ohio riporta che, attraverso l’utilizzo della tecnologia di Interfaccia Cervello-Computer, sono riusciti a restaurare la sensazione alla mano di un individuo con una grave lesione del midollo spinale. Questo sviluppo arriva mentre i ricercatori di tutto il mondo stanno lavorando su tecnologie in grado di restaurare la funzione degli arti agli individui paralizzati a causa di lesioni o malattie.

La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Cell il 23 aprile.

Risposta Sensoriale Artificiale

La nuova tecnologia si basa sull’utilizzo di segnali neurali minuscule impercettibili che vengono amplificati attraverso una risposta sensoriale artificiale, che viene inviata indietro all’individuo. Questo metodo produce un notevole aumento della funzione motoria.

Patrick Ganzer è l’autore principale e uno scienziato di ricerca presso Battelle.

“Stiamo prendendo eventi tattili subpercettivi e amplificandoli nella percezione cosciente”, dice Ganzer. “Quando abbiamo fatto questo, abbiamo visto diversi miglioramenti funzionali. È stato un grande momento di eureka quando abbiamo restaurato per la prima volta il senso del tatto del partecipante.”

Il Partecipante

Il partecipante era un uomo di 28 anni che era stato coinvolto in un incidente d’auto nel 2010, che gli aveva causato una grave lesione del midollo spinale. Il partecipante, il cui nome è Ian Burkhart, ha partecipato al progetto NeuroLife dal 2014 per restaurare la funzione al suo braccio destro.

Il dispositivo appena sviluppato utilizza un sistema di elettrodi che vengono applicati sulla pelle e un piccolo chip di computer impiantato nel cortex motorio. Ci sono fili che instradano i segnali di movimento dal cervello ai muscoli, consentendo di bypassare la lesione del midollo spinale. Con il dispositivo, Burkhart è in grado di controllare il suo braccio e completare azioni come sollevare una tazza di caffè, scorrere una carta di credito e giocare a videogiochi che richiedono l’uso delle mani e dei bracci.

“Fino ad ora, a volte Ian si sentiva come se la sua mano fosse estranea a causa della mancanza di feedback sensoriale”, dice Ganzer. “Ha anche difficoltà a controllare la sua mano a meno che non stia guardando i suoi movimenti da vicino. Ciò richiede molta concentrazione e rende quasi impossibili attività semplici come bere una soda mentre si guarda la TV.”

Ogni volta che i ricercatori stimolavano la sua pelle, non c’era sensazione, ma un segnale neurale era ancora presente nel suo cervello. Il problema era che il segnale neurale era così piccolo che non poteva essere percepito. I ricercatori sono stati in grado di amplificare il segnale in modo che il cervello potesse rispondere.

Attraverso l’utilizzo di feedback tattile, i segnali di tocco subpercettivi sono stati inviati artificialmente a Burkhart, consentendogli di percepirlili.

Con il nuovo metodo, Burkhart è stato in grado di rilevare le cose solo attraverso il tatto. Un’altra scoperta è che il sistema è il primo BCI a consentire la restaurazione del movimento e del tatto contemporaneamente, fornendo un maggiore senso di controllo. Infine, il metodo consente al sistema BCI di rilevare la quantità giusta di pressione per maneggiare un oggetto.

Il team di ricercatori vuole creare un sistema BCI che possa essere utilizzato a casa. Una manica di nuova generazione è attualmente in fase di sviluppo, che contiene elettrodi e sensori che potrebbero essere indossati e rimossi. Stanno anche lavorando a un sistema in grado di essere controllato da un tablet invece di un computer.

“È stato incredibile vedere le possibilità di informazioni sensoriali provenienti da un dispositivo che era stato originariamente creato per consentirmi solo di controllare la mia mano in una direzione unidirezionale”, dice Burkhart.