LE INTERFACCE CERCELLO-MACCHINA AIUTANO GLI ARTI PARALIZZATI A MUOVERSI Come le interfacce cervello-macchina aiutano gli arti paralizzati a muoversi

Nel 2012, Miller ha pubblicato i risultati rivoluzionari degli sforzi del suo laboratorio per affrontare la paralisi. Negli anni successivi, ricercatori della Ohio State e della Case Western Reserve University hanno pubblicato documenti dimostrativi che illustrano come interfacce cervello-macchina simili potrebbero funzionare in esseri umani paralizzati.

Prima che inizi qualsiasi conversazione sulla sua ricerca, Il neuroscienziato nordoccidentale Lee Miller può già anticipare la grande domanda. Se riesce a ripristinare il movimento del braccio in una scimmia paralizzata, quando potrebbe essere in grado di fare lo stesso negli esseri umani?

La risposta – di cui Miller discuterà all’evento Science Café di questo mese – è “prima di quanto si possa pensare”.

“Gli scienziati sono sul punto di rendere tutto questo una realtà,", dice Miller, un' 2016 membro del College of Fellows dell'American Institute for Medical and Biological Engineering. “Con i progressi tecnologici e una maggiore attenzione ai finanziamenti, l’idea di risolvere le lesioni del midollo spinale con un dispositivo elettronico verrà probabilmente realizzata nei prossimi cinque o cinque anni 10 anni."'

Gli esseri umani con lesioni del midollo spinale non hanno le connessioni tra il cervello e i circuiti del midollo spinale che sono essenziali per il movimento volontario. In tutto il mondo, più di 130,000 ogni anno le persone sopravvivono a tali lesioni ma subiscono una paralisi estesa.

“Potrebbe sembrare una sottotrama fantascientifica, ma il fondamento di tutto questo lavoro sono decenni di ricerca scientifica di base,", dice Miller, un sedicente neuro-ingegnere laureato in fisica, Ingegneria Biomedica, e fisiologia. “Nel nostro laboratorio, siamo stati in grado di intercettare i segnali elettrici naturali provenienti dal cervello che dicono al braccio e alla mano come muoversi. La nostra interfaccia cervello-macchina salta il midollo spinale e invia gli stessi segnali direttamente ai muscoli”.

Questa connessione artificiale dal cervello ai muscoli potrebbe un giorno essere utilizzata per aiutare i pazienti paralizzati a causa di lesioni del midollo spinale a svolgere le attività della vita quotidiana. La ricerca di Miller è stata condotta sulle scimmie, i cui segnali elettrici cerebrali e muscolari venivano registrati da elettrodi impiantati quando afferravano una palla, lo sollevò e lo mise in un tubicino. Queste registrazioni hanno permesso ai ricercatori di sviluppare un algoritmo o “decodificatore” che ha permesso loro di elaborare i segnali cerebrali e prevedere i modelli di attività muscolare quando le scimmie volevano muovere la palla..

I ricercatori hanno somministrato alle scimmie un anestetico locale per bloccare l'attività nervosa del gomito, causando temporaneo, paralisi indolore della mano. Con l’aiuto di speciali dispositivi nel cervello e nel braccio – chiamati insieme neuroprotesi – i segnali cerebrali delle scimmie venivano usati per controllare minuscole correnti elettriche erogate ai loro muscoli a meno di 40 millisecondi dopo i segnali cerebrali, facendoli contrarre, e permettere alle scimmie di raccogliere la palla e completare il compito quasi bene come prima.

Miller discuterà della sua ricerca in un evento del Science Café in ottobre 24 a partire dal 6:30 a 8 p.m. al Firehouse Grill, 750 Chicago Avenue. a Evanston. Il Science Café della Northwestern è a partecipazione gratuita e aperto al pubblico.

fonte:

ricerca.northwestern.edu, di Roger Anderson