Tecnologia di Interfaccia Cervello-Computer che Restaura la Sensazione nella Mano di un Individuo con Lesione Midollare

Un team di ricercatori di Battelle e dell’Ohio State University Wexner Medical Center ha riferito che, grazie all’utilizzo della tecnologia di Interfaccia Cervello-Computer, sono riusciti a restaurare la sensazione nella mano di un individuo con una grave lesione midollare. Questo sviluppo si verifica mentre ricercatori di tutto il mondo stanno lavorando su tecnologie in grado di restaurare la funzione degli arti a 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 grande aumento della funzione motoria.

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

“Stiamo prendendo eventi tattili subpercettivi e li stiamo amplificando 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 aveva causato una grave lesione midollare. Il partecipante, il cui nome è Ian Burkhart, ha preso parte a un progetto chiamato NeuroLife dal 2014 per restaurare la funzione del 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 midollare. 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 degli arti.

“Fino ad ora, a volte Ian si è sentito come se la sua mano fosse estranea a causa della mancanza di feedback sensoriale”, dice Ganzer. “Ha anche problemi di controllo della mano a meno che non stia guardando i suoi movimenti da vicino. Ciò richiede molta concentrazione e rende difficile anche il multitasking più semplice, 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 indietro a Burkhart, consentendogli di percepirlisi.

Con il nuovo metodo, Burkhart è stato in grado di rilevare le cose solo attraverso il tatto. Un’altra scoperta è stata 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 gestire un oggetto.

Il team di ricercatori vuole creare un sistema BCI che possa essere utilizzato a casa. Una manica di prossima generazione è attualmente in fase di sviluppo, che contiene elettrodi e sensori che potrebbero essere messi e tolti. Stanno anche lavorando su 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 solo per consentirmi di controllare la mia mano in una direzione unidirezionale”, dice Burkhart.