Le sperimentazioni sulle interfacce cervello-computer stanno prendendo piede

Si ritiene che il numero di persone con elettrodi impiantati nel cervello sia più che raddoppiato negli ultimi due anni.

Questa settimana ho raccontato la storia di Casey Harrell, un uomo affetto da SLA che è «il primo utente avanzato» di un impianto cerebrale, secondo i ricercatori che hanno lavorato con lui. Harrell è paralizzato e incapace di parlare in modo coerente senza il dispositivo. Ormai sono quasi tre anni che utilizza un’interfaccia cervello-computer (BCI) che gli permette di «parlare», navigare sul web e svolgere il suo lavoro di attivista per il clima, in modo sostanzialmente autonomo.

Da quando Harrell ha ricevuto l’impianto, nel luglio 2023, un team dell’Università della California, Davis, ha collaborato con lui per perfezionare e migliorare le funzionalità del dispositivo. Ne hanno affinato la precisione, ad esempio. E hanno introdotto impostazioni quali una modalità privacy e un “filtro per le parolacce” che permette a Harrell di parlare con sua figlia senza rischiare di dire parolacce accidentalmente.

Harrell mi ha detto che, per lui, il dispositivo è «a dir poco rivoluzionario!» Gli ha permesso di mantenere un reddito, di riallacciare i rapporti con amici e familiari e di leggere a sua figlia.

Il team che ha sviluppato la sua interfaccia cervello-computer (BCI) è uno dei tanti che stanno lavorando a soluzioni tecnologiche per consentire alle persone affette da paralisi di comunicare, interagire con il mondo online e ritrovare una certa indipendenza. E Harrell fa parte di un numero crescente di persone che mettono volontariamente a disposizione il proprio cervello per, come dice lui, «restituire il favore e contribuire alla ricerca scientifica… [e] trarne qualche beneficio personale».

Negli ultimi due anni, il numero di volontari per le sperimentazioni sulle BCI è aumentato vertiginosamente. Quest’anno, la Cina è diventata il primo Paese ad approvare una BCI per uso medico. I progressi tecnologici stanno consentendo agli ingegneri di offrire più funzionalità che mai. La ricerca sulle BCI sta davvero decollando.

Vorrei innanzitutto sottolineare che le BCI si presentano in diverse forme. Il dispositivo di Harrell comprende una serie di elettrodi impiantati nel cervello che rilevano l’attività elettrica associata al linguaggio. Questi elettrodi sono collegati a due porte di connessione situate sulla sommità della testa, che possono essere collegate a un computer.

Su quel computer è installato un software addestrato a decodificare i suoi segnali cerebrali in fonemi (unità di suono nel linguaggio) e a prevedere ciò che Harrell vuole dire. Può quindi utilizzare un sistema di tracciamento dello sguardo per apportare eventuali correzioni prima che il discorso venga riprodotto ad alta voce.

Ma alcune BCI non hanno bisogno di essere «collegate»: sono completamente impiantate e wireless. Altre sono meno invasive; potrebbero comportare, ad esempio, il posizionamento di elettrodi cablati sulla superficie del cervello o semplicemente l’uso di un cappuccio dotato di elettrodi. Ci sono dei compromessi: più ci si avvicina ai neuroni da cui si desidera registrare, migliore sarà il segnale. Ma in generale, più l’intervento chirurgico è invasivo, maggiore è il rischio di complicazioni.

Le BCI possono anche avere diverse funzioni. Harrell è affetta da SLA, ma la maggior parte delle BCI attualmente in uso è impiantata nel cervello di persone con lesioni al midollo spinale. In genere, questi individui presentano un certo grado di paralisi; ad esempio, potrebbero non essere in grado di muovere braccia e gambe, ma il loro viso e la capacità di parlare non sono compromessi. In questi casi, le BCI possono essere utilizzate per controllare altri tipi di dispositivi che potrebbero aiutare nella mobilità.

Nel 2024, Michelle Patrick-Krueger, allora presso l’Università di Houston, e i suoi colleghi hanno pubblicato una rassegna di tutte le sperimentazioni sulle BCI condotte tra il 1998 – anno in cui ritengono sia stato impiantato il primo dispositivo – e la fine del 2023. Hanno identificato 21 gruppi di ricerca che, complessivamente, avevano testato le BCI su un totale di 67 volontari.

«Da allora, quel numero è aumentato notevolmente», afferma Mariska Vansteensel, ricercatrice nel campo delle BCI presso l’University Medical Center di Utrecht. A gennaio, Neuralink (l’azienda specializzata in BCI fondata dal trilionario Elon Musk) ha annunciato di aver impiantato il proprio dispositivo in 21 persone negli ultimi due anni.

Synchron, un’altra azienda specializzata in BCI, sta attualmente testando i propri dispositivi nell’ambito di studi clinici in Nord America e in Australia. Neuracle, con sede a Shanghai, sta sperimentando un BCI dal novembre 2024 e ha recentemente ottenuto l’approvazione per l’uso del dispositivo al di fuori degli studi clinici. Anche Precision Neuroscience, cofondata da un ex co-creatore della rivale Neuralink, sta sperimentando il proprio BCI, che si posiziona sulla superficie del cervello.

Allo stesso tempo, la ricerca accademica è proseguita. Il team dell’Università della California di Davis che ha collaborato con Harrell fa parte di BrainGate, un progetto di ricerca sulle BCI attivo da ormai due decenni. Altri gruppi accademici stanno esplorando una varietà di dispositivi, da quelli completamente impiantati a quelli minimamente invasivi.

Dal 2024, anno di pubblicazione dell’articolo di Patrick-Krueger, il numero di persone a cui è stato impiantato un elettrodo cerebrale è più che raddoppiato, secondo Vansteensel. «La mia stima attuale si aggira intorno alle 150 persone», afferma.

Anche la tecnologia sta migliorando. Prendiamo ad esempio la sperimentazione BrainGate. I primi 17 anni di tale sperimentazione si sono concentrati sull’uso di quella che i ricercatori chiamano comunicazione «point-and-click» — che permette agli utenti di controllare un cursore e di «cliccare» con la propria attività cerebrale. Ma negli ultimi anni il team si è orientato verso la decodifica del parlato, spiega David Brandman, ricercatore capo del team (e la persona che ha impiantato gli elettrodi a Harrell). Oggi, il dispositivo di Harrell utilizza un clone vocale: il parlato che produce si basa su registrazioni precedenti della voce di Harrell.

Ma le BCI sono ancora in fase sperimentale. E rimangono molte domande su chi potrebbe trarne beneficio e su quanto dureranno questi dispositivi. Finora, la maggior parte delle BCI è stata impiantata in persone con lesioni al midollo spinale. Sappiamo ancora meno su come potrebbero aiutare altre persone affette, ad esempio, da SLA. In alcuni casi in cui i dispositivi inizialmente hanno aiutato persone con SLA — persino qualcuno che era completamente “locked-in” — le BCI alla fine hanno smesso di funzionare. E gli scienziati non sanno davvero perché.

L’unico modo per scoprirlo è attraverso ulteriori ricerche e la partecipazione di volontari come Harrell. È quindi entusiasmante vedere che le sperimentazioni stanno davvero decollando. E vi prometto che tra due anni vi aggiornerò sui progressi compiuti.