Parliamo di Brain Computer Interface, una tecnologia basata sull’intelligenza artificiale
Un uomo paralizzato è riuscito a controllare un braccio robotico semplicemente immaginando di muoverlo. Questo straordinario risultato è stato ottenuto grazie a un'interfaccia cervello-computer (si parla di Brain Computer Interface, BCI) sviluppata dai ricercatori dell'Università della California San Francisco. La tecnologia, che sfrutta l'intelligenza artificiale per adattarsi ai cambiamenti dell'attività cerebrale, ha permesso al paziente di afferrare, spostare e rilasciare oggetti con una precisione senza precedenti.
Il successo dello studio, pubblicato sulla rivista Cell e finanziato dai National Institutes of Health, rappresenta un passo avanti rivoluzionario nella ricerca sulle interfacce neurali. Fino ad oggi, dispositivi simili avevano funzionato solo per uno o due giorni prima di perdere efficacia, mentre con questa nuova tecnologia è stato possibile poter operare per sette mesi consecutivi, solo con minimi aggiustamenti.
Alla base c’è la scoperta che la struttura generale delle rappresentazioni motorie rimane stabile, pur subendo lievi spostamenti giornalieri, ma che tuttavia, durante il controllo della BCI, la variabilità neurale può essere regolata in modo flessibile per migliorare la separabilità delle rappresentazioni senza modificare l'organizzazione somatotopica, la disposizione spaziale ordinata delle aree del sistema nervoso centrale che rappresentano le diverse parti del corpo. Con la pratica, questa discernibilità si rafforza, evidenziando una specificità contestuale dell'apprendimento.
IL CASO: UN PAZIENTE PARALIZZATO DA UN ICTUS
Il team di San Francisco ha lavorato con un partecipante allo studio che era stato paralizzato da un ictus anni prima e che non poteva né parlare né muoversi. Gli sono stati impiantati dei piccoli sensori sulla superficie del cervello in grado di rilevare l'attività cerebrale quando immaginava un movimento. Per vedere se i suoi modelli cerebrali cambiavano nel tempo, è stato chiesto al partecipante di immaginare di muovere diverse parti del corpo, come mani, piedi o testa.
All’uomo è stato chiesto di immaginare di compiere semplici movimenti con le dita, le mani o i pollici lungo un periodo di due settimane, mentre i sensori registravano l'attività cerebrale per allenare l'IA. Successivamente, doveva provare a controllare un braccio e una mano robotici. I movimenti non erano ancora molto precisi, e così i ricercatori hanno installato anche un braccio robotico virtuale che gli dava un feedback sull'accuratezza delle sue visualizzazioni. Alla fine, l’uomo è riuscito a far fare al braccio virtuale quello che voleva. Sono bastate poche sessioni di pratica per trasferire le sue abilità nel mondo reale. È riuscito per esempio a far sollevare piccoli blocchi al braccio robotico, a girarli e a spostarli; ad aprire un armadio, a prendere una tazza e tenerla sotto un erogatore d'acqua. (clicca qui per guardare il video dell’Università di San Francisco).
Mesi dopo, l’uomo era ancora in grado di controllare il braccio robotico dopo una "messa a punto" di 15 minuti per regolare i cambiamenti nei suoi modelli di movimento da quando aveva iniziato a usare il dispositivo.
LA CHIAVE DEL SUCCESSO: UN’INTELLIGENZA ARTIFICIALE ADATTIVA
Il neurologo Karunesh Ganguly, autore principale dello studio pubblicato su Cell, ha spiegato che il segreto di questa innovazione risiede nella capacità dell'AI di adattarsi ai cambiamenti giornalieri dell'attività cerebrale. L’intelligenza artificiale adattiva è un tipo di AI in grado di modificare il proprio comportamento in base all’esperienza e ai cambiamenti dell’ambiente, senza bisogno di essere riprogrammata manualmente. A differenza dell’intelligenza artificiale tradizionale, che si basa su regole fisse e modelli statici, l’AI adattiva apprende continuamente dai dati e si aggiorna automaticamente per migliorare le proprie prestazioni nel tempo. Questo processo avviene attraverso diverse tecniche, come il machine learning, che permette al sistema di riconoscere schemi nei dati e ottimizzare le risposte, l’apprendimento per rinforzo, che affina le decisioni attraverso un meccanismo di feedback, e l’uso di reti neurali artificiali, che simulano il funzionamento del cervello umano per adattarsi a nuovi scenari. Grazie a queste capacità, l’AI adattiva è particolarmente utile in contesti in cui le condizioni cambiano rapidamente, come la robotica avanzata, la sicurezza informatica e la personalizzazione dei servizi digitali.
VERSO UN FUTURO DI AUTONOMIA PER LE PERSONE PARALIZZATE
La possibilità di controllare un dispositivo esterno solo con il pensiero potrebbe rappresentare una svolta epocale per le persone colpite da malattie che hanno determinato una paralisi. Se la BCI ha dimostrato di poter funzionare con movimenti immaginati potrebbe, in futuro, essere adattata ad altre condizioni neurologiche, incluse malattie rare che colpiscono la comunicazione tra il cervello e il resto del corpo. Malattie come la sclerosi laterale amiotrofica (SLA) o la sindrome locked-in potrebbero trarre beneficio da dispositivi simili, restituendo ai pazienti una nuova forma di interazione con il mondo esterno.
