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CNR: Alamanacco della Scienza

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N. 11 - 25 giu 2014
ISSN 2037-4801

Focus - Mondiali di calcio  

Salute

Un tiro mentale

Juliano Pinto, paraplegico di 29 anni, ha dato il calcio di inizio alla cerimonia di apertura dei Mondiali 2014 nello stadio Itaquerao di San Paolo. Juliano è riuscito a colpire il pallone, nonostante la lesione al midollo osseo, grazie a un esoscheletro-robot che ha potuto muovere con l’uso del pensiero, risultato di 30 anni di ricerca nell'ambito del progetto 'Walk again', a cui ha lavorato un team di 150 scienziati di tutto il mondo, guidati dal neuroscienziato brasiliano Miguel Nicolelis della Duke University degli Stati Uniti.

Il robot 'Bra-Santos Dumont', si giova di uno speciale sistema, posizionato nel casco, che traduce i segnali provenienti dal cervello in istruzioni per il computer che aziona l’esoscheletro. "Si tratta di sistemi identificati come Bci (Brain Computer Interface) o Bmi (Brain Machine Interface) cioè capaci, di far comunicare il cervello con un 'device' esterno che può essere sia un computer sia un'apparecchiatura elettro-meccanica", spiega Bice Chini dell'Istituto di neuroscienze (In) del Cnr di Milano. "Alla base del funzionamento ci sono tre componenti fondamentali: un insieme di sensori in grado di registrare l'attività cerebrale, un decoder in grado di analizzare quest'attività e di convertirla mediante complessi algoritmi in comandi da inviare al device che può essere un'arto meccanico oppure, come in questo caso, un esoscheletro”.

Nel caso del calcio d'inizio della Fifa, i sensori presenti nel cervello del giovane atleta sono stati in grado di registrare e decodificare il calcio al pallone, 'immaginato' dai neuroni. “Può sembrare un processo semplice, ma non lo. Noi usiamo milioni di neuroni, quotidianamente, per compiere una moltitudine di atti motori la maggior parte dei quali avvengono in modo automatico e senza consapevolezza cosciente", prosegue la ricercatrice. "Per arrivare a programmare movimenti degli arti occorre registrare simultaneamente almeno 5.000-10.000 neuroni, e almeno 100.000 per movimenti più complessi del corpo. Ad oggi, si è riusciti ad identificare, nel cervello dei primati, l'attività singola di 1.800 neuroni e a registrare l'attività sincrona di circa 500. I sensori utilizzati sono composti da elettrodi dello spessore di un capello che si trovano su supporti delle dimensioni di 4x4 mm. I più avanzati possono contenere centinaia di elettrodi. Presto sarà possibile aumentare grandemente questa capacità con 'Multichannel Recording Units' capaci di inviare segnali wireless che possono essere impiantati cronicamente e restare in attività per anni".

Le applicazioni mediche sono evidenti nel caso di pazienti paraplegici, affetti da malattie neurodegenerative e neuromuscolari gravi o nelle sindromi locked-in, nelle quali il corpo non riceve e non manda alcun segnale sensoriale e motorio. "Esistono anche altre applicazioni quali la Btbi (Brain to Brain Interface), nella quale due animali vengono 'collegati' da una interfaccia in grado di trasferire i comandi per eseguire un compito dal cervello di un esemplare addestrato a tale compito a quello di un animale non addestrato", conclude la ricercatrice. "La via verso i cyborg (Cybernetic Organisms), rappresentati magistralmente in Star Trek dai 'Borg' ormai 20 anni orsono, sembra essersi aperta, portando con sé enormi interrogativi sul nostro futuro".

Emanuele Guerrini

Fonte: Bice Chini, Istituto di neuroscienze, Milano, tel. 02/50316958 , email b.chini@in.cnr.it -