Segnali corticali in 3D per nuove protesi elettroniche di arti mancanti
LORENZO L. BORGIA
NOTE
E NOTIZIE - Anno X – 13 ottobre 2012.
Testi pubblicati sul sito
www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a
notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la
sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici
selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori
riviste e il cui argomento rientra negli oggetti di studio dei soci componenti
lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.
[Tipologia del testo:
RECENSIONE]
Le protesi neurali corticali, per la guida di arti elettronici che sostituiscano quelli mancanti o paralizzati, estraggono segnali di comando dal cervello allo scopo di ristabilire la funzione neuromotoria persa. Segnali di controllo continui possono essere estratti dalle aree della corteccia motoria, mentre l’attività neurale della corteccia parietale posteriore può essere usata per decodificare variabili cognitive correlate con gli scopi del movimento.
Poiché le attività ordinarie e caratteristiche della vita di tutti i giorni comprendono sia compiti di controllo continuo, come raggiungere ed afferrare un oggetto in un contesto vario o in movimento, sia compiti che si avvalgono di un controllo discreto, come scrivere mediante una tastiera, la disponibilità di entrambi i segnali simultaneamente promette un significativo miglioramento della prestazione e della versatilità.
Markus Hauschild e colleghi hanno dimostrato che la corteccia parietale posteriore può
fornire informazioni in 3D per la traiettoria della mano in condizioni
naturali che potrebbero essere impiegate per applicazioni protesiche,
consentendo così l’estrazione di segnali
continui e discreti senza richiedere
impianti chirurgici multi-sito (Hauschild M., et al. Cognitive signals for brain-machine interfaces
in posterior parietal cortex include continuous 3D trajectory commands. Proceedings of the National Academy
of Science USA [Published online ahead of print
doi:10.1073/pnas.1215092109], 2012).
La provenienza
degli autori dello studio è la seguente: Division
of Biology, California Institute of Technology (CIT), Pasadena (CA, USA); Brain
and Cognitive Sciences Department and McGovern Institute for Brain Research,
Massachusetts Institute of Technology (MIT), Cambridge (MA, USA); Department of
Neurosurgery, Huntington Memorial Hospital, Pasadena (CA, USA); Department of Biomedical
Engineering, University of Southern California, Los Angeles (CA, USA).
I ricercatori hanno accertato che i movimenti
degli arti possono essere decodificati massicciamente e con elevata precisione
da una piccola popolazione di unità neurali sotto free gaze in una prova complessa in 3D
dell’abilità di raggiungere punto-per-punto.
In entrambi gli animali sottoposti alla
verifica sperimentale, la prestazione di controllo cerebrale rapidamente
migliorava con la pratica, risultando in una più veloce acquisizione
dell’obiettivo e in un miglioramento dell’accuratezza. Questi risultati
confutano la nozione secondo cui le aree motorie della corteccia cerebrale
siano gli unici territori cerebrali candidati quali fonti dei segnali continui
di comando per le protesi, e suggeriscono che, invece, la corteccia
parietale posteriore possa fornire segnali di traiettoria ugualmente
utili, in aggiunta a variabili cognitive discrete.
Concludendo, gli autori dello studio
osservano che l’uso ibrido di segnali continui e discreti dalla
corteccia parietale posteriore, potrebbe consentire a una nuova generazione di
protesi neurali di fornire prestazioni superiori e una maggiore flessibilità
nel soddisfare i bisogni individuali dei pazienti.
Naturalmente, si attendono con ansia numerose
e convincenti conferme di questa possibilità, mediante verifiche da parte di
altri gruppi di ricerca, perché si comprende che l’impiego di nuove protesi con
un notevole miglioramento delle prestazioni, senza interventi chirurgici
multipli per impianti multi-sito, sarebbe un
risultato veramente importante per tutti i pazienti candidati all’adozione di
questa tecnologia terapeutica d’avanguardia.
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