Brain-Computer-Interface (BCI) hanno il potenziale di aprire nuove possibilità per persone con gravi paralisi, permettendo loro di comunicare e partecipare all’ambiente digitale. Sebbene molte dimostrazioni siano avvenute in laboratorio, la stabilità e l’autonomia a lungo termine dell’utilizzo a casa non erano state sufficientemente verificate. La recente pubblicazione su “Nature Medicine” cerca di fornire prove in merito.

Lo studio, condotto da Nicholas Card e un team dell'Università della California, Davis, mostra i progressi nella gestione quotidiana di una BCI da parte di un uomo di 45 anni colpito da Sclerosi Laterale Amiotrofica (SLA). Questo paziente, con una grave disartria (difficoltà a parlare chiaramente), ha utilizzato quasi quotidianamente l’impianto per quasi due anni, registrando un miglioramento significativo rispetto al sistema precedente di comunicazione tramite head-mouse.

Lo schema della lunga fase sperimentale includeva quattro array di elettrodi microscopici collocati nell’area cerebrale che controlla il movimento delle parti del corpo necessarie per parlare. I segnali neurologici venivano convertiti in parola, movimenti di un cursore su schermo e clic, in tempo reale.

Improvvisi progressi nella comunicazione

Secondo lo studio, il paziente ha comunicato per un totale di circa 3.800 ore durante i 19 mesi di utilizzo, con un tasso medio di 56 parole al minuto. Oltre 1,9 milioni di parole sono state decriptate, con un tasso di correttezza che ha raggiunto livelli elevati grazie alla capacità di correzione fornita dal sistema.

I risultati mostrano una precisa transizione nella tecnica utilizzata: inizialmente il paziente parlava con voce, successivamente ha iniziato a parlare in modo non vocale movendo soltanto le mascelle o labbra. Questo passo ha ridotto la fatica e migliorato la velocità, pur comportando una lieve riduzione della precisione.

Tecnologie al servizio della stabilità

L’algoritmo alla base del dispositivo è stato raffinato nel corso dello studio. All’inizio si utilizzava una rete neuronale ricorrente (RNN), adatta per il trattamento sequenziale dei segnali cerebrali. Dopo alcuni mesi, i ricercatori hanno passato a una architettura Transformer, in grado di valutare contesti di grandi dimensioni e richiedere minori calibrazioni quotidiane.

Calibrazione e autonomia

Con il cambiamento al modello Transformer, il paziente poteva cominciare la giornata con zero o pochi minuti di calibrazione iniziale.

Il tempo necessario per calibrare il cursore si ridusse da 17 a 9 minuti al giorno.

Un sistema stabile per anni

Uno degli aspetti cruciali dell’esperimento è stato verificare la stabilità degli elettrodi nel tempo. Dopo 19 mesi di utilizzo continuo, il tasso di segnali utili rimaneva intorno al 90%. La forma e la distribuzione neurale del cervello non avevano mostrato grandi cambiamenti rispetto al tempo precedente all’implementazione.

Efficienza e adattabilità

Il paziente ha utilizzato BG Home, un software personalizzato, per gestire il BCI e svolgere attività quotidiane.

Potendo controllare il sistema autonomamente, era in grado di comunicare, navigare su Internet, lavorare e partecipare a videoconferenze.

Una funzione di privacy permetteva di disattivare il sistema in un solo clic.

Un passo verso l’autonomia

Per esperti come Surjo R. Soekadar della Charité Universitätsmedizin Berlin e Thorsten Zander, professore a Cottbus-Senftenberg, l’autonomia quotidiana nell’utilizzo delle BCI è il test più critico da superare. Essi sottolineano che, pur essendo efficaci, tali dispositivi non “leggono i pensieri” ma ricostruiscono movimenti volontari mirati per creare testo, voce o istruzioni digitali.

Prospettive e limiti futuri

I ricercatori stessi riconoscono che, pur essendo uno spettacolare successo, il sistema ha ancora limiti. Il passo decisivo verso l'accettazione a livello di massa e la sostenibilità nel tempo richiede ulteriori sviluppi e analisi. Tuttavia, lo studio dimostra che la stabilità e l’utilità effettiva del BCI possono essere raggiunte in un ambiente di routine, aprendo la strada a future applicazioni più ampie in ambito medico.