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17.02.2020 - 12:110

Controllare una sedia a rotelle con il pensiero grazie al Deep Learning e all’elettronica flessibile

Una soluzione indossabile e poco fastidiosa può permettere a persone con problemi motori di controllare i propri accessori protesici con il cervello

Una ricerca internazionale sta lavorando per realizzare una soluzione indossabile che aiuti a migliorare le condizioni di vita delle persone con gravi problemi motori. Un esempio riguarda proprio la possibilità di una sedia a rotelle elettrica che non ha bisogno di pulsanti o comandi per muoversi perché si interfaccia direttamente con il cervello del proprietario. Lo studio completo, portato avanti dal lavoro congiunto dei ricercatori del Georgia Institute of Technology, della Wichita State University (Kansas) e dell’Università del Kent in Inghilterra, ha suscitato talmente tanto interesse da meritarsi la pubblicazione sulla rivista Nature Machine Intelligence.
La sperimentazione ha riguardato sei pazienti ai quali è stato applicato sulla parte posteriore del collo, tramite un cerotto, un chip elettronico flessibile. Questo chip comunica senza fili permettendo un controllo wireless completamente portatile per sedie a rotelle. Si tratta, in sostanza, di un sistema sperimentale di interfaccia indossabile cervello-macchina (BMI).
L’uso sulle sedie a rotelle rappresenta solo un esempio di ciò che si potrebbe ottenere con soluzioni simili a questa. Infatti, tale sistema un giorno potrebbe diventare un supporto riabilitativo per aiutare a controllare i propri accessori protesici per pazienti che soffrono di SLA, ictus cronico o altre gravi disabilità motorie.
Per creare questa interfaccia indossabile i ricercatori hanno combinato elettrodi a nanomembrana, elettronica flessibile e un algoritmo di deep learning, che montati e collocati nella giusta posizione possono aiutare le persone disabili a controllare un computer, un veicolo robotico o, appunto, una sedia a rotelle elettrica in modalità wireless. Bisogna comunque dire che al giorno d’oggi esistono già soluzioni di questo tipo, ma costringono i pazienti a indossare ingombranti cappucci costellati di elettrodi e fili.
L’innovativo dispositivo proposto da questo studio, invece, consentirà ai pazienti di indossare semplicemente una fascia per cuoio cappelluto con al suo interno tre elettrodi elastomerici, e un cerotto elettronico sulla parte posteriore del collo. Gli elettrodi nella fascia registrano i dati dell’elettroencefalografia, li comunicano alla circuiteria inserita nel cerotto, che li elabora e li trasmette tramite Bluetooth a un tablet che può essere posizionato fino a 15 metri di distanza.
Inoltre, i ricercatori hanno utilizzato modelli di apprendimento profondo per identificare quali elettrodi sono più utili per la raccolta di informazioni. Come ha infatti spiegato Chee Siang Ang, docente presso l’Università del Kent: «Abbiamo scoperto che il modello è in grado di identificare le posizioni rilevanti […] riducendo il numero di sensori da usare, quindi i costi, e migliorando la portabilità». L’apprendimento serve perché «i metodi di apprendimento profondo, comunemente usati per classificare le immagini di oggetti quotidiani e animali domestici, hanno dimostrato di funzionare molto bene anche per analizzare i segnali EEG».
La ricerca non è conclusa e gli scienziati stanno già lavorando per migliorare ulteriormente gli elettrodi e ampliare le funzioni al servizio delle persone con problemi motori.

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