27 novembre 2021
Aggiornato 13:00
medicina 2.0

Dai neuroni ai Bit, la super interfaccia neurale uomo-computer

Il programma, denominato Neural Engineering System Design (NESD), punta ufficialmente a migliorare notevolmente le capacità di ricerca in neurotecnologia ed a fornire una base per nuove terapie. Già pronti i partner industriali

ROMA - Un'interfaccia neurale impiantabile nel cervello umano che sia in grado di fornire una risoluzione di segnale senza precedenti e soprattutto una larghezza di banda di trasferimento dati tra il cervello umano e il mondo digitale. E' uno degli ultimi, avanzatissimi, progetti messi in campo dalla Darpa, l'agenzia statunitense per la ricerca nel settore della Difesa: creare un'interfaccia uomo-macchina capace di agire come traduttore per la conversione tra il linguaggio elettrochimico utilizzato dal neuroni nel cervello ed il codice binario (1 e 0) che costituisce il linguaggio della tecnologia dell'informazione.

Il Neural Engineering System Design (NESD)
L'obiettivo è quello di realizzare un dispositivo biocompatibile non più grande di un centimetro cubo, circa il volume di due monetine una sopra l'altra. Il programma, denominato Neural Engineering System Design (NESD), punta ufficialmente a migliorare notevolmente le capacità di ricerca in neurotecnologia ed a fornire una base per nuove terapie. «I migliori sistemi di interfaccia neurale oggi a disposizione sono come due supercomputer che cercano di comunicare tra loro utilizzando un vecchio modem - ha detto Phillip Alvelda, program manager di NESD -. Immaginate cosa sarà invece possibile fare quando aggiorneremo i nostri strumenti per aprire realmente un canale tra il cervello umano e l'elettronica moderna».

Deficit visivi e uditivi
Tra le potenziali applicazioni del programma, segnala la Darpa, ci sono dispositivi in grado di agire su deficit visivi e uditivi alimentando un sistema uditivo digitale o informazioni visive nel cervello ad una risoluzione ed a qualità esperienziali di gran lunga superiori alle possibilità offerte dalle attuali tecnologie. Le interfacce neurali attualmente approvate per uso umano gestiscono sì una quantità enorme di informazioni ma attraverso quasi 100 canali, ed ogni canale è l'aggregazione dei segnali prodotti da decine di migliaia di neuroni alla volta. Il risultato è ritenuto rumoroso e impreciso. Al contrario, il programma NESD mira a sviluppare sistemi in grado di comunicare chiaramente e individualmente con qualsiasi regione del cervello fino a un milione di neuroni.

La ricerca dei partner per 60 milioni di dollari
Per raggiungere gli obiettivi ambiziosi del programma si richiede adesso un percorso di ricerca e di innovazione integrata tra numerose discipline, tra cui le neuroscienze, la biologia sintetica, l'elettronica a bassa potenza, la fotonica, l'imballaggio dei dispositivi medici e la loro produzione, sistemi di ingegneria e test clinici. Oltre alle sfide hardware del programma, i ricercatori NESD dovranno poi sviluppare avanzate tecniche matematiche e di neuro-calcolo in un processo di codificazione ad alta definizione delle informazioni sensoriali, rappresentazioni di neuroni elettronici e corticali, e poi comprimere e rappresentare questi dati digitalmente con la minima perdita di fedeltà e funzionalità. Per accelerare questo processo di integrazione, il programma ha chiamato a raccolta proprio in questi giorni a Arlington, in Virginia, tutti i potenziali partner di ricerca e industriali interessati, che potrebbero poi anche supportare la transizione delle tecnologie verso applicazioni commerciali. L'investimento in Ricerca e Sviluppo annunciato dalla Darpa su NESD per i prossimi 4 anni raggiunge i 60 milioni di dollari.