STATI UNITIIl futuro delle interfacce cervello-computer: i “neurograni”

Un team di ricercatori della Brown University, negli Stati Uniti, ha sviluppato un innovativo sistema di interfaccia cervello-computer, o BCI (acronimo di Brain-Computer Interface), che impiega una rete di minuscoli sensori delle dimensioni di un granello di sale, e per questo ribattezzati “neurograni”, in grado, una volta posizionati sulla corteccia cerebrale, di registrare l’attività elettrica dei neuroni sottostanti. La speranza per il futuro è quella di riuscire a studiare meglio e a curare le condizioni che impediscono al cervello di comunicare con il resto del corpo. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature Electronics.
I dispositivi di BCI nascono con lo scopo di ridare mobilità e indipendenza a persone affette da paralisi. Il cervello e i tessuti che costituiscono il sistema nervoso, infatti, comunicano con la parte del corpo che si vuole guidare attraverso segnali elettrici. In alcune patologie come ictus, lesioni alla spina dorsale e molti disturbi neuromuscolari, la comunicazione è sospesa e i segnali elettrici che partono dal cervello non riescono ad arrivare a destinazione. I sensori di cui sono costituite le interfacce neurali, invece, riescono a registrare i segnali elettrici nel cervello, li rielaborano e li adoperano per controllare dispositivi esterni come computer o protesi robotiche.
Nonostante la ricerca sulle BCI esista ormai da anni, bisogna considerare che il cervello umano è un sistema estremamente complesso, in quanto si stima che possieda circa 86 miliardi di neuroni e che, solo nella corteccia cerebrale, siano presenti più di 125mila miliardi di sinapsi (i collegamenti tra le cellule neuronali). Si tratta quindi di un livello di complessità che sembra impossibile da raggiungere persino per le più moderne e sofisticate tecnologie di interfacce neurali. La maggior parte degli attuali sistemi, in effetti, utilizza solamente uno o due sensori e riesce a registrare fino a poche centinaia di neuroni, troppo pochi per comprendere e intervenire sull’intero cervello.
Al fine di poter posizionare più sensori su tutta la superficie corticale e registrarne l’attività, gli scienziati della Brown University, guidati da Arto Nurmikko, hanno allora sviluppato una rete di sensori neurali piccoli come granelli di sale e indipendenti tra loro, i neurograni appunto, che registrano l’attività elettrica dei neuroni vicini e comunicano il segnale, in maniera wireless e usando un protocollo di rete, ad un hub di comunicazione esterno al corpo, che riceve i segnali dai microchip ed è in grado di registrare l’attività cerebrale. I ricercatori, in particolare, hanno usato 48 neurograni, impiantati in maniera indipendente l’uno con l’altro ma perfettamente comunicanti, per registrare l’attività elettrica della corteccia cerebrale di un roditore.
Sebbene siano stati adoperati pochi neurograni, per via delle ridotte dimensione del cranio del topo, i dati hanno evidenziato che l’attuale configurazione del sistema potrebbe supportarne fino a 770 e, con successivi sviluppi, si potrebbe arrivare a costruire reti di migliaia di neurograni.
Questo vorrebbe dire una registrazione dell’attività cerebrale con una risoluzione senza precedenti, che potrebbe portare a nuove conoscenze su come funziona il cervello e a nuovi modi di curare le persone con lesioni cerebrali o spinali.