La rivoluzione dell’ultrasuono funzionale nelle interfacce cervello-macchina
Le interfacce cervello-macchina (BMI) rappresentano una frontiera tecnologica che potrebbe cambiare radicalmente la vita di molte persone, in particolare di quelle affette da paralisi. Questi dispositivi sono in grado di leggere l’attività cerebrale e tradurla in comandi per controllare dispositivi elettronici come arti protesici o cursori di computer. Tuttavia, fino a poco tempo fa, la maggior parte delle BMI richiedeva interventi chirurgici invasivi per impiantare elettrodi nel cervello. Oggi, grazie all’innovazione dell’ultrasuono funzionale (fUS), si apre una nuova era per le BMI, con una tecnica molto meno invasiva e altrettanto efficace.
Il potenziale dell’ultrasuono funzionale
L’ultrasuono funzionale si è dimostrato un cambiamento significativo nella tecnologia delle BMI, offrendo un metodo meno invasivo per il controllo preciso di dispositivi elettronici interpretando l’attività cerebrale. Un recente studio ha dimostrato che la tecnologia fUS può essere la base per una BMI “online”, che legge l’attività cerebrale, decifra il suo significato con decodificatori programmati con l’apprendimento automatico e, di conseguenza, controlla un computer in grado di prevedere accuratamente il movimento con un ritardo minimo.
Il funzionamento dell’imaging ad ultrasuoni
L’imaging ad ultrasuoni funziona emettendo impulsi di suono ad alta frequenza e misurando come queste vibrazioni sonore si riflettono attraverso una sostanza, come i vari tessuti del corpo umano. Le onde sonore viaggiano a velocità diverse attraverso questi tipi di tessuto e si riflettono ai confini tra di essi. Questa tecnica è comunemente utilizzata per ottenere immagini di un feto in utero e per altre diagnosi per immagini.
L’ultrasuono funzionale al servizio delle persone paralizzate
Applicazione innovativa nei primati non umani
I ricercatori hanno utilizzato l’ultrasuono funzionale per misurare l’attività cerebrale dalla corteccia parietale posteriore (PPC) di primati non umani, una regione che governa la pianificazione dei movimenti e contribuisce alla loro esecuzione. Gli animali sono stati addestrati a svolgere due compiti, che richiedevano loro di pianificare di muovere la mano per dirigere un cursore su uno schermo o di muovere gli occhi per guardare una parte specifica dello schermo. Non era necessario che muovessero effettivamente gli occhi o le mani, poiché la BMI leggeva l’attività di pianificazione nel loro PPC.
Risultati promettenti e piani futuri
I dati dell’ultrasuono venivano inviati in tempo reale a un decodificatore (precedentemente addestrato a decodificare il significato di tali dati utilizzando l’apprendimento automatico) e successivamente generavano segnali di controllo per spostare un cursore dove l’animale intendeva che andasse. La BMI è stata in grado di farlo con successo verso otto bersagli radiali con errori medi inferiori ai 40 gradi.
Il prossimo passo per il team sarà studiare come le BMI basate sulla tecnologia ad ultrasuoni si comportano negli esseri umani e sviluppare ulteriormente la tecnologia fUS per abilitare l’imaging tridimensionale per una maggiore precisione.
In conclusione, l’ultrasuono funzionale si sta affermando come una tecnologia rivoluzionaria nel campo delle interfacce cervello-macchina, offrendo nuove speranze per le persone paralizzate e aprendo la strada a un futuro in cui il pensiero può controllare direttamente la tecnologia.
