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Bypass neurale sfida i cyborg: un futuro in movimento per i tetraplegici?

Grazie ad un "bypass neurale" che scavalca il midollo spinale danneggiato, un 24enne tetraplegico è riuscito a muovere il braccio, il polso e la mano per eseguire dei movimenti fini, quali versarsi un bicchiere d'acqua o giocare con la chitarra di "Guitar Hero". Ian Burkhart, questo il suo nome, è contento di questa tecnologia quasi invisibile che non lo rende un "cyborg".

Le nuove tecnologie informatiche stanno facendo passi da gigante per ridare nuovamente la speranza dei movimenti ai pazienti tetraplegici. Una tecnologia che sembra essere promettente, e soprattutto declinabile nella vita di tutti i giorni è il cosiddetto "bypass neurale" (o ponte neurale), che ha avuto una dimostrazione eccezionale su Ian Burkhart, un ragazzo di 24 anni che nel 2010 si ruppe il collo mentre nuotava nell'Oceano. Un'onda lo sbattè su un banco di sabbia poco profondo provocandogli una frattura che lo rese completamente paralizzato dalla quinta vertebra cervicale in giù. Ciò significa che Ian Burkhart riesce solamente a muovere la testa, il collo la parte superiore delle braccia e niente altro.

Oggi questo ragazzo grazie al "bypass neurale", che "scavalca" appunto il midollo spinale danneggiato, è in grado di muovere una mano, le dita, il polso, suonare la chitarra a bottoni di "Guitar Hero", versare un bicchiare d'acqua afferrando una bottiglia, strisciare una carta di credito (azione fondamentale al giorno d'oggi) e molte altre cose.

I ricercatori dell'Ohio State University, dell'Istituto Feinstein e del Battelle Memorial Institute sono riusciti a ridare il movimento al braccio destro di Ian Burkhart grazie a dei sensori impiantati nella corteccia motoria del suo cervello e a degli elettrostimolatori, intelaiati in un lungo polsino "elettronico" che stimolano i muscoli del braccio attraverso la pelle. Tra i sensori all'interno del cervello di Burkhart e la sua "fasciatura" elettronica sul braccio c'è un computer che ha un compito molto difficile.

Il calcolatore deve infatti ricevere gli impulsi elettrici dal cervello del ragazzo quando pensa, ad esempio, di muovere un dito, "ripulire" il segnale dai "rumori di fondo", paragonarlo ad una serie di algoritmi, e convertire la soluzione scelta in segnali elettrici che andranno a stimolare i muscoli per compiere il movimento. Questo in soldoni è il "bypass neurale", e in questo caso, chiamato dai ricercatori sistema NeuroLife. Per vedere NeuroLife in azione ecco il video ufficiale di Ian Burkhart "The nerve bypass: how to move a paralysed hand" su Nature video. Anche se la tecnologia sembra abbastanza semplice e lineare, è stato davvero molto difficile per l'équipe di ricercatori riuscire nell'esperimento, spiegato e pubblicato su Nature ("Restoring cortical control of functional movement in a human with quadriplegia").

Ma anche per Ian Burkhart non è stata una passeggiata. Il ragazzo infatti è da tempo che "allena" il computer a riconoscere il suo "pensiero motorio", frequentando fino a tre sessioni a settimana (per 15 settimane) dei corsi dove guardava, ad esempio, una mano stilizzata su uno schermo di un computer che muoveva un dito. Il paziente doveva immaginare di muovere il proprio dito mentre il computer registrava i dati ed un algoritmo cercava di capire quali fossero i segnali giusti.

Dal punto di vista informatico si pensi solamente che i sensori impiantati sulla corteccia del cervello di Burkhart hanno una frequenza di aggiornamento di circa 30mila volte al secondo, tanto che Nick Annetta del Battelle Memorial Institute (Columbus, Ohio) coautore dello studio, precisa: "Ogni tre minuti il cervello di Ian sviluppa circa 1 gigabyte di dati".

Ma ci sono anche altri problemi "bioinformatici", come ad esempio quasi un centinaio di elettrodi impiantati sulla corteccia di Ian che il cervello ha "disattivato" circondandoli di tessuto, perché li considera come corpi estranei (ma i medici assicurano che ne rimangono abbastanza per continuare con gli esperimenti). La strada di NeuroLife sembra comunque tracciata, anche per la sua "portatilità". Mentre alcune sperimentazioni impiantano gli elettrostimolatori direttamente sui nervi dell'arto da muovere, l'utilizzo degli elettrostimolatori attraverso il derma consente di immaginare un futuro dove, per dirla con Chad E. Bouton (Medical Devices and Neuromodulation, Battelle Memorial Institute) "potrebbe essere parte di una camicia in futuro". Oppure potrebbe diventare un techtats (un tatuaggio tecnologico) una delle nuove mode del cyborgism.

Il prossimo passo dei ricercatori è quello di far diventare "wireless" il grosso cavo che è attaccato, tramite una spina, al cranio del paziente e, per quanto riguarda il computer ad alte prestazioni, se non si riuscisse a miniaturizzarlo, anche questo potrebbe essere connesso via microonde. Ovviamente anche in questo caso dire wireless è una cosa, mentre contare su trasmissioni ad alta velocità senza alcun "delay", come devono essere gioco forza i movimenti di una persona, è chiaramente un'altra. Ma la connessione uomo-macchina è ormai in arrivo, grazie anche all'impegno di Google che punta già a a trasferire in un robot tutti i pensieri e la personalità di un essere umano dopo la morte.

Per questo le parole di Ian Burkhart sono una grande lezione d'umanità. Il ragazzo è felice di non utilizzare un braccio robotico controllato con il pensiero dato che questa nuova tecnologia che gli consente di utilizzare il suo braccio in carne ed ossa "mi permette di vivere quasi come un membro normale della società, e non essere trattato come un cyborg".

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