Una nuovainterfaccia cervello-computer (BCI)potrebbe permettere a persone con disturbi neurodegenerativi e lesioni delmidollo spinaledi recuperare le capacità di comunicazione.
Insieme ad unalgoritmo di apprendimento automatico, questa tecnologia darebbe la possibilità a chiunque di generare parole su uno schermo con il semplice pensiero.
L’Intelligenza artificiale per combattere la SLA
Gli scienziati hanno sviluppato un’interfaccia cervello-computer (BCI)progettata per ripristinare la capacità di comunicare nelle persone con lesioni del midollo spinale e disturbi neurologici comela sclerosi laterale amiotrofica(SLA) attingendo da uno dei mezzi di comunicazione più antichi di cui disponiamo comela scrittura a mano.
Questo è possibile grazie al fatto che, a seguito di una lesione al midollo spinale, la parte del cervello che controlla il movimentorimane comunque funzionante. Quindi, anche se il soggetto non può più muovere la mano o il braccio per scrivere, il suo cervello produce comunque segnali relativi al movimento previsto.
Gli schemi neurali delle singole lettere
Focalizzandosi sulla parte del cervello responsabile del movimento fine, gli studiosi coinvolti nel progetto hanno registratoi segnali generati quando il partecipante paralizzato tentava di scrivere a mano singole lettere. In tal modo, è stato possibile addestrare un algoritmo capace di identificare quegli schemi neurali che rappresentano le singole lettere.
Innanzitutto, al partecipante veniva chiesto di copiare le lettere visualizzate sullo schermo, che includevano le 26 lettere minuscole insieme ad alcuni simboli della punteggiatura. Nel frattempo, gli elettrodi impiantati registravanol’attività cerebrale di circa 200 neuroniche rispondevano in modo diverso mentre il soggettoscriveva mentalmenteogni singolo carattere.
Dopo una serie di sessioni di training, imodelli artificialidellaBCIhanno imparato a riconoscere imodelli neuralicorrispondenti alle singole lettere, consentendo al partecipante di scrivere nuove frasi che non erano state stampate prima, mentre il computer che visualizzava le lettere in tempo reale.
Utilizzando questo sistema, i soggetti erano in grado di comporre frasi e comunicare con gli altri a una velocità di circa90 caratteri al minuto, un tempo paragonabile a una persona della stessa età che digita su uno smartphone. Al contrario, le interfacce “punta e clicca” raggiungevano un tempo di circa 40 caratteri al minuto.
Uno spunto per il futuro
Il sistema prodotto sembrerebbe esseremaggiormente accurato ed efficienterispetto alle BCI esistenti nell’ambito della comunicazione, e potrebbe aiutare le persone con paralisi a digitare rapidamente senza dover fare uso delle mani, fornendo quindi una base fondamentale permigliorare la vita delle persone con lesioni e disturbi neurologici.
In futuro, il team che ha lavorato allo studio intende testare il sistema su pazienti che hanno perso la capacità di parlare, come nel caso di soggetti conSLAallo stadio avanzato. Inoltre, un ulteriore obiettivo sarà quello di aumentare il numero di caratteri a disposizione dei partecipanti.
Fonti:
Willett, F. R., Avansino, D. T., Hochberg, L. R., Henderson, J. M., & Shenoy, K. V. (2021). High-performance brain-to-text communication via handwriting. Nature, 593(7858), 249-254.
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