Ingegneri inventano un’interfaccia cervello-computer avanzata con micropunture

I ricercatori di ingegneria della University of California – San Diego hanno inventato un’interfaccia cervello-computer (BCI) avanzata costituita da un supporto flessibile e modellabile, nonché da micropunture penetranti. Il supporto flessibile consente alla BCI di adattarsi più uniformemente alla complessa superficie curva del cervello. Consente inoltre alla BCI di distribuire più uniformemente le micropunture che penetrano la corteccia.

Micropunture e supporto flessibile

Queste micropunture sono dieci volte più sottili dei capelli umani e fuoriescono dal supporto flessibile. Penetrano poi la superficie del tessuto cerebrale senza perforare le venules superficiali. Le micropunture sono in grado di registrare segnali dalle cellule nervose della corteccia.
Il nuovo sistema è stato testato su roditori e la ricerca è stata pubblicata sulla rivista Advanced Functional Materials.
Il team era guidato dal professore di ingegneria elettrica Shadi Dayeh all’università. Era composto anche da ricercatori della Boston University guidati dal professore di ingegneria biomedica Anna Devor.
Il sistema ha dimostrato prestazioni pari a quelle dello standard attuale per le BCI con aghi penetranti. Chiamato “Utah Array”, questo standard ha dimostrato di aiutare le persone con lesioni della colonna vertebrale e le vittime di ictus. Possono utilizzare i loro pensieri per controllare arti robotici e altri dispositivi.
La flessibilità e la conformabilità della nuova BCI aiutano a raggiungere un contatto più stretto tra il cervello e gli elettrodi, consentendo una registrazione migliore e più uniforme dei segnali di attività cerebrale. Il modo in cui la BCI è costruita consente superfici di sensazione più grandi, il che aiuta a monitorare un’area più grande della superficie del cervello contemporaneamente.
Negli esperimenti, la matrice di micropunture penetranti costituita da 1.024 micropunture è riuscita a registrare segnali innescati da stimoli precisi dai cervelli dei ratti. Ciò significa che copre un’area dieci volte superiore a quella del cervello rispetto alle tecnologie attuali.
Le BCI con schienale morbido sono anche più sottili e leggere rispetto a quelle tradizionali, che utilizzano schienali in vetro. Il nuovo tipo di schienali potrebbe ridurre l’irritazione del tessuto cerebrale che entra in contatto con la matrice di sensori.
Gli schienali flessibili sono anche trasparenti, il che, secondo i ricercatori, potrebbe essere sfruttato per condurre ricerche fondamentali nel campo delle neuroscienze che coinvolgono modelli animali che altrimenti sarebbero impossibili.

Mani robotiche con feedback tattile

I ricercatori affermano che le matrici di micropunture penetranti con una copertura spaziale ampia saranno necessarie per migliorare le BCI in futuro e consentire il loro utilizzo in “sistemi a ciclo chiuso”. Ciò potrebbe aiutare le persone con mobilità gravemente limitata e potrebbe abilitare il feedback tattile per qualcuno che utilizza una mano robotica.
I sensori tattili sulla mano robotica potrebbero rilevare la texture, la durezza e il peso di un oggetto. Registrerebbero informazioni che potrebbero essere tradotte in modelli di stimolazione elettrica che viaggiano attraverso fili esterni al corpo fino alla BCI. Il cervello riceverebbe informazioni direttamente da questi segnali elettrici sull’oggetto e la persona potrebbe quindi regolare la sua presa in base alle informazioni rilevate.
Il laboratorio Dayeh ha già inventato vari sensori tattili che potrebbero essere utilizzati per queste applicazioni.