Un nuovo impianto neurale restituisce la parola a chi è paralizzato

La perdita della possibilità di comunicare è uno degli aspetti più devastanti per le persone aff ette da paralisi. Eppure, il cervello di una persona paralizzata non è un cervello silenzioso. Anzi, è esattamente il contrario. Il suo cervello continua a parlare, a mandare comandi, a credere che da qualche parte ci siano ancora muscoli pronti a rispondere e a muoversi. Dalla corteccia motoria cerebrale partono sempre gli stessi segnali. Semplicemente non arrivano mai a destinazione.

Sulla base di questo funzionamento cerebrale, elegante e controintuitivo, un gruppo di ricercatori di Mass General Brigham e Brown University ha creato un sistema rivoluzionario.

Il consorzio accademico BrainGate ha pubblicato su Nature Neuroscience i risultati di un nuovo trial clinico. Due pazienti con tetraplegia grave hanno digitato testo a 22 parole al minuto con un tasso di errore dell'1,6%, usando esclusivamente l'attività neurale della corteccia motoria, senza alcun movimento fisico.

Come funziona: ascoltare il cervello
Come è possibile decifrare l’impulso neuronale in grado di far muovere il corpo? Ogni volta che una persona tenta di muovere un dito, anche se quel dito non risponde, la corteccia motoria genera una sequenza di impulsi elettrici precisa e riproducibile. Esiste così una fi rma neurale unica per ogni dito, per ogni posizione. Durante l’esperimento, i microelettrodi impiantati nel cervello, hanno registrato queste firme, trasmettendole a un computer. Quest’ultimo le ha associate alle lettere di una tastiera QWERTY: esattamente la tastiera che utilizziamo tutti e tutte noi e che i partecipanti conoscevano già da prima della malattia, quando scrivere era un gesto automatico.

A rendere il sistema preciso è l'integrazione di un modello linguistico predittivo, simile all'autocorrect degli smartphone: quando il segnale neurale è ambiguo, l'algoritmo calcola la parola più probabile nel contesto della frase e corregge l'errore prima che appaia sullo schermo. Il risultato finale è un tasso di errore dell'1,6%: una parola sbagliata ogni quattro-cinque righe di testo.

I risultati: 22 parole al minuto, a casa propria
Il dispositivo utilizzato nel trial clinico è un iBCI intracorticale: microelettrodi impiantati chirurgicamente nella corteccia motoria primaria, che registrano l'attività di popolazioni neuronali durante i tentativi di movimento delle dita. A essere scelti sono stati due partecipanti con tetraplegia: uno con SLA avanzata, uno con lesione midollare cervicale. Entrambi hanno calibrato il sistema con sole 30 frasi di addestramento, un requisito drasticamente inferiore rispetto ai sistemi precedenti. Uno dei due ha raggiunto una velocità di punta di 110 caratteri al minuto, corrispondenti a 22 parole al minuto. Praticamente la velocità di un messaggio WhatsApp.

Il dato forse più significativo sul piano pratico è un altro: entrambi i partecipanti hanno usato il dispositivo nel proprio domicilio, non in laboratorio. Ciò dimostra che il sistema è abbastanza strutturato e robusto da funzionare anche nelle condizioni reali e variabili della vita quotidiana, un requisito indispensabile per qualsiasi tecnologia che ambisca a diventare un dispositivo medico accessibile.

Cosa significa per i pazienti
Secondo le stime, nel mondo vivono circa 5,4 milioni di persone con paralisi causata da lesioni midollari, SLA, ictus o altre patologie neurologiche. Non tutte sono candidate a un impianto intracorticale oggi: la procedura richiede neurochirurgia, monitoraggio continuativo e un team specializzato. Ma i trial BrainGate hanno sempre avuto come stella polare la traduzione clinica reale, non la dimostrazione di laboratorio.

L'impianto cerebrale "è un grande esempio di come le moderne neuroscienze e la tecnologia dell'intelligenza artificiale possano combinarsi per creare qualcosa in grado di ripristinare la comunicazione e l'indipendenza per le persone con paralisi", ha detto l'autore dello studio Justin Jude.