Occhio non vede ma cervello sì: lo studio che sfrutta i fosfeni

Sicuramente ti sarà capitato di stropicciarti gli occhi e notare la comparsa di pallini colorati come se fossero dei lampi luminosi davanti a te. Cosa sono? Fosfeni e svolgono un ruolo chiave nello studio condotto da un neuroscienziato e neurochirurgo per permettere a soggetti non vedenti o ipovedenti di vedere “qualcosa” attraverso il cervello.

Quelle stelle chiamate fosfeni: cosa sono

Come sappiamo, la luce che viaggia sottoforma di energia elettromagnetica entra nell’occhio e, attraverso la pupilla e il cristallino, viene fatta convergere sulla retina che è posta posteriormente al bulbo oculare e sulla quale si trovano 125 milioni di fotorecettori che, appena ricevono l’impulso luminoso, si attivano inviando minuscoli potenziali elettrici che viaggiano lungo il nervo ottico fino al cervello.

In particolare, gli stimoli arrivano nella parte del cervello adibita alla visione: la corteccia visiva costituita, a sua volta, da un certo numero di aree, ciascuna delle quali è dedicata ad uno degli aspetti del mondo visibile quali la forma, il colore, il movimento e la distanza.

Dunque, tutto nasce da uno stimolo luminoso ma ci sono dei casi in cui noi vediamo delle “luci” anche quando lo stimolo non c’è: parliamo di fosfeni originati da pressione meccanica sul bulbo oculare e, i fotorecettori inviano al cervello un segnale simile a quello che lancerebbero in presenza di uno stimolo luminoso.

Incapace di differenziare le due situazioni, il sistema nervoso centrale ci restituisce l’immagine di un lampo fugace fino a quando la deformazione temporanea del bulbo dovuta alla pressione non torna a condizioni di equilibrio.

E se questo fenomeno sporadico e casuale potesse assumere una “forma” ben precisa per permettere a soggetti non vedenti di poter vedere?

Lo studio per vedere con il cervello

I singoli fosfeni sono paragonabili ai pixel di uno schermo del computer e, dunque, possono essere facilmente combinati per generare un’immagine coerente.

Un team di ricercatori, guidati dal neuroscienziato Michael Beauchamp e il neurochirurgo Dr. Daniel Yoshor, ha pensato di impiantare sulla corteccia visiva dei candidati degli elettrodi collegati tra loro ed indurre una corrente in specifiche direzioni, simulando la formazione di lettere.

Il meccanismo di stimolazione può essere spiegato, per analogia, con il tracciamento di lettere sul palmo: immaginiamo di avere una serie di sonde sulla mano e premerle in sequenza simulando la lettera Z, tuttavia, questa tecnica produce una percezione di un tocco senza forma coerente. 

In alternativa, si potrebbe spostare dinamicamente una singola sonda in una sequenza che corrisponde alla forma Z, producendo immediatamente una percezione coerente della lettera.

Senza istruzioni, il partecipante non vedente è stato in grado di riprodurre forme simili a lettere corrispondenti a ciascuna sequenza su un touchscreen e, per valutare l’affidabilità, il partecipante ha ricevuto presentazioni intercalate casualmente di diverse sequenze dinamiche, disegnando il modello percepito dopo ogni prova: le forme erano affidabili attraverso prove ripetute della stessa sequenza di stimolazione ma differivano per sequenze diverse.

Un altro aspetto da tener conto era il tempo di reazione: ciascuna sequenza aveva durata di 200 ms, seguita da una finestra di risposta di 500 ms, si è osservato che in una sequenza di 30 prove, il partecipante ha identificato accuratamente 26 forme.

Problemi e prospettive future

Questo studio rappresenta un piccolo passo per migliorare le condizioni di soggetti non vedenti ma i problemi da tener conto sono diversi, altre alternative sono rappresentate dalla realizzazione di un occhio bionico.

Innanzitutto, è necessario utilizzare un numero di elettrodi maggiore per avere immagini più accurate, ricordando l’elevata invasività della procedura. L’eventuale variante con elettrodi di superficie richiederebbe una corrente elettrica indotta più elevata per raggiungere le cellule cerebrali, rischiando di attivare anche zone adiacenti non desiderate.

Infine, dovranno essere inventati nuovi elettrodi che siano compatibili con il tessuto cerebrale per lunghi periodi di tempo senza evitare danni aggiuntivi.

Una delle cose che dobbiamo tenere a mente è che la cecità non è una condizione pericolosa per la vita e quindi i rischi devono essere bilanciati con benefici sufficienti