Gli 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 al BCI di adattarsi più uniformemente alla superficie curva complessa del cervello. Consente inoltre di distribuire più uniformemente le micropunture che penetrano la corteccia.

Micropunture e supporto flessibile

Queste micropunture sono 10 volte più sottili dei capelli umani e fuoriescono dal supporto flessibile. Penetrano poi la superficie del tessuto cerebrale senza perforare le venules di superficie. Le micropunture sono in grado di registrare segnali dalle cellule nervose nella 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 dalla professoressa di ingegneria biomedica Anna Devor.

Il sistema ha dimostrato una prestazione paragonabile allo standard attuale per le BCI con aghi penetranti. Chiamato “Utah Array”, questo standard ha dimostrato di aiutare le persone con lesioni alla colonna vertebrale e le vittime di ictus. Possono utilizzare i loro pensieri per controllare arti robotici e altri dispositivi.

La flessibilità e la conformabilità del nuovo BCI aiutano a realizzare un contatto più stretto tra il cervello e gli elettrodi, consentendo una registrazione migliore e più uniforme dei segnali di attività cerebrale. La modalità in cui il BCI è costruito consente superfici di rilevamento più grandi, il che aiuta a monitorare un’area più grande della superficie cerebrale contemporaneamente.

Negli esperimenti, la matrice di micropunture penetranti costituita da 1.024 micropunture ha registrato con successo segnali innescati da stimoli precisi provenienti dai cervelli dei ratti. Ciò significa che copre un’area dieci volte superiore a quella del cervello rispetto alle tecnologie attuali.

I BCI con supporto morbido sono anche più sottili e leggeri rispetto ai tradizionali, che utilizzano supporti in vetro. Il nuovo tipo di supporti potrebbe ridurre l’irritazione del tessuto cerebrale che entra in contatto con la matrice di sensori.

I supporti flessibili sono anche trasparenti, il che i ricercatori affermano 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 i fili all’esterno del corpo fino al BCI. Il cervello riceverebbe informazioni direttamente da questi segnali elettrici sull’oggetto e la persona potrebbe quindi regolare la presa in base alle informazioni rilevate.

Il laboratorio Dayeh ha già inventato vari sensori tattili che potrebbero essere utilizzati per queste applicazioni.