Onde cerebrali “tradotte” in frasi complete grazie a un’interfaccia computer-cervello

Grazie a una rivoluzionaria “neuroprotesi” un uomo paralizzato da oltre 15 anni e incapace di parlare in modo intelligibile ha recuperato (in parte) il linguaggio perduto.

 

Onde cerebrali “tradotte” in frasi complete grazie a un’interfaccia computer-cervello modulata dall’intelligenza artificiale. Un risultato storico ottenuto da medici e ricercatori dell’Università della California di San Francisco (UCSF).  Grazie a una rivoluzionaria “neuroprotesi” un uomo paralizzato da oltre 15 anni e incapace di parlare in modo intelligibile ha recuperato (in parte) il linguaggio perduto.

Un dispositivo elettronico è, quindi, riuscito a convertire le onde cerebrali in frasi complete, che venivano trascritte sullo schermo di un computer dopo la decodifica. A differenza delle ricerche condotte fino ad oggi in questo campo, non sono stati tradotti i segnali elettrici legati al movimento del braccio o della mano per permettere la digitazione di singole lettere, una alla volta, ma sono stati sfruttati i segnali del cervello destinati a controllare i muscoli del sistema vocale che usiamo per pronunciare le parole.

Questo approccio permette una comunicazione “più rapida, organica e naturale”, con l’elaborazione di intere frasi. Il neurochirurgo Edward Chang, che da oltre dieci anni è impegnato nello sviluppo di una tecnologia che possa permettere a persone paralizzate e incapaci di parlare di tornare a comunicare, ha guidato il team che ha messo a punto la “neuroprotesi”. L’obiettivo: ridare la possibilità di tornare a “comunicare pienamente” alle migliaia di persone che ogni anno perdono la capacità di parlare a causa di ictus, incidenti o malattie.

Tutto ha avuto inizio con la ricerca su pazienti affetti da epilessia, sui quali Chang e colleghi avevano impiantato elettrodi nel cervello per indagare sulle cause della loro condizione. I pazienti, con un linguaggio perfettamente normale, hanno acconsentito a far analizzare le registrazioni delle onde cerebrali associate al linguaggio, permettendo a un’intelligenza artificiale di identificare “modelli” legati alle parole.

Il passo successivo è stato applicare quanto appreso sul paziente “BRAVO1”, un uomo di 36 anni che all’età di 20 fu colpito da un gravissimo ictus che gli ha danneggiato in modo irrimediabile la connessione tra cervello, muscoli vocali e arti. L’uomo soffre di anartria, una condizione che rende difficile o impossibile articolare i suoni della voce. In altri termini, le parole espresse dal paziente non sono comprensibili.

È partito così il progetto di ricerca “Brain-Computer Interface Restoration of Arm and Voice” (BRAVO) per la realizzazione del quale medici e ricercatori hanno collaborato con il paziente per codificare almeno 50 parole fondamentali per la sua vita (acqua, fame, famiglia, amore, eccetera) e renderle riconoscibili dagli algoritmi informatici.

Dopo l’impianto chirurgico di elettrodi ad alta densità sulla corteccia motoria del linguaggio del paziente, gli scienziati hanno registrato 22 ore di attività neuronale in decine di sessioni, durante le quali BRAVO1 tentava di ripetere ciascuna delle 50 parole di cui sopra. In questo modo è stato possibile addestrare un’intelligenza artificiale a riconoscere e decodificare le onde cerebrali emesse dal paziente durante i tentativi. Onde cerebrali che in seguito sono state tradotte in parole sullo schermo di un computer.

L’aspetto interessante è che il sistema, a differenza di altri approcci, è in grado di elaborare intere frasi, seppur brevi. “Il sistema è in grado di decodificare le parole dall’attività cerebrale a una velocità massima di 18 parole al minuto, con una precisione fino al 93% (mediana del 75%)”, scrivono gli autori dello studio. Tutto questo anche grazie a una sorta di correttore automatico simile a quelli per scrivere sugli smartphone.

I dettagli della ricerca sono stati riportati in un comunicato stampa dell’ateneo di San Francisco e in un editoriale pubblicato sul The New England Journal of Medicine, autorevole rivista scientifica in ambito medico.