Uno dei principali obiettivi delle interfacce neurali ultilizzate in ambito biomedico è quello di fornire sistemi di supporto funzionale per persone con disabilità. Fino a poco tempo fa,  le interfacce neurali utilizzate per controllare strutture robotiche prevedevano l’utilizzo di impianti cerebrali invasivi, che dovevano essere impiantati mediante un intervento chirurgico. Nel Luglio 2019 è stato fatto un grande passo avanti: i ricercatori della Carnegie Mellon University e dell’’Università del Minnesota hanno realizzato un’interfaccia neurale in grado di comandare un braccio robotico non invasiva in grado di fornire una precisione di controllo senza precedenti.

Tali progressi avranno importanti implicazioni per l’eventuale sviluppo e implementazione di sistemi neurorobotici comandati mediante interfacce neurali non invasive.

Un sistema unico nel suo genere

In precedenza sono già state sviluppate interfacce neurali che utilizzano segnali acquisiti con impianti intracorticali. Questi sistemi, benchè permettano di ottenuto risultati positivi per il controllo neurale dei dispositivi robotici. Tuttavia, poiché gli impianti intracorticali richiedono interventi chirurgici invasivi che potrebbero comportare rischi considerevoli, lo sviluppo di un’ alternativa non invasiva in grado di fornire un controllo di alta qualità potrebbe favorire l’ integrazione di questi sistemi in contesti clinici.

L’ostacolo fondamentale per il raggiungimento di tale obiettivo sta nel fatto che le interfacce neurali che utilizzano il rilevamento esterno non invasivo ricevono segnali “più sporchi” rispetto alle protesi cerebrali. Questo si traduce in un controllo meno preciso del dispositivo robotico. Il grande vantaggio del sistema sviluppato dai ricercatori della Carnegie Mellon University sta proprio nella sua capacità di superare i rumori di fondo che disturbano i segnali EEG provenienti dal cervello consentendo un controllo più accurato del braccio robotico.

braccio robotico
Credit: Edelman et al., Sci. Robot. 4, eaaw6844 (2019)

Per dimostrare l’efficacia della loro tecnologia, i ricercatori hanno testato il dispositivo su 68 soggetti normodotati. Durante i test, il braccio robotico è stato in grado di seguire continuamente e in tempo reale un cursore in movimento.

La tecnologia potrebbe aiutare persone con vari tipi di disabilità, dal momento che offre un “controllo mentale” sicuro e non invasivo di dispositivi che possono consentire alle persone di interagire con l’ambiente. Il team di ricerca prevede di condurre studi clinici nel prossimo futuro, dal momento che la tecnologia è già pronta per essere applicata ai pazienti senza incorrere in alcun rischio.

I risultati della ricerca sono stati pubblicati nel paper “Noninvasive neuroimaging enhances continuous neural tracking for robotic device control” pubblicato su Science Robotics.

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