Metti un cip nel cervello Articoli / Notizie di attualità (area pazzia) Inviato da malega di 26 Feb 2004 - 06:06 AM Metti un chip nel cervello Processori di silicio che si mescolano ai neuroni. Per aumentare le capacità di imparare. Con un rischio: che cambino la nostra etica di Paola Emilia Cicerone ( L'Espresso del 24.2.04 ) Computer attivati con il pensiero, cervelli direttamente collegati alle macchine che devono comandare, superuomini dotati di memoria eccezionale e capaci di reazioni rapidissime. Sembra fantascienza, invece è quasi realtà: almeno è quello che sperano i ricercatori che lavorano per Darpa - acronimo per Defense Advanced Research Projects Agency - l'agenzia di ricerche finanziata dal Pentagono che ha la missione di mantenere la superiorità tecnologica della macchina bellica americana, ma è anche disposta ad investire nella ricerca di base. Ed ha appena avviato un ambizioso programma, il Brain Machine Interface, con uno stanziamento di quasi 24 milioni di dollari. Mettendo in moto i migliori laboratori del paese per sviluppare tecnologie in grado di far inteargire macchine e cervelli, per ora solo animali, in attesa di poter dotare i propri soldati di strumenti in grado di renderli ciberneticamente superumani. Ma gli americani non sono i soli a lavorare in questo settore. L'Unione Europea ha investito cifre analoghe nell'ambito dei FET (Future and Emergent Technologies), a cavallo tra il quinto e il sesto programma quadro di finanziamento alla ricerca. Proprio poche settimane fa ad Alicante si sono riuniti i rappresentanti di una decina di gruppi di ricerca europei di neuroingegneria, spiega Pietro Morasso, responsabile del corso di laurea specialistica in bioingegneria attivato da due anni a Genova, che prevede proprio una specializzazione in neurongegneria: Dato che ogni gruppo comprende cinque o sei università, la comunità scientifica che ne emerge è paragonabile a quella americana. Quanto all'Italia, meglio non parlarne: su queste tematiche si spende poco, e gli scarsi finanziamenti arrivano con ritardi epocali. I 24 milioni di dollari stanziati dal Darpa non sono neanche il 20 % dei fondi previsti per la ricerca di base. Ma sono arrivati subito a destinazione, e si sono già visti risultati interessanti. Come il "roborat" realizzato dal bioingegnere Sanjiv Talwar della State University di New York: un topo in grado di ricevere istruzioni attraverso tre elettrodi impiantati nel cervello attraverso i quali è possibile comunicargli direttamente la direzione da prendere e perfino il percorso da seguire per uscire da un labirinto. <<La vera rivoluzione è l'ingresso dell'ingegneria nel campo delle funzioni cognitive, sensoriali e motorie>>, spiega Vincenzo Tagliasco, docente di bioingegneria all'Università di Genova. Adesso il termine neuroingegneria è usato genericamente per definire vari tipi di protesi. Ma l'ingegneria neurale è nata con il tentativo di inserire neuroni vivi nei calcolatori. E il problema centrale resta proprio l'interfaccia tra il neurone e il supporto di silicio. Da cui nascono tutte le potenziali ricadute, militari ma anche civili: molte delle ipotesi più interessanti per venire incontro alle esigenze dei disabili derivano proprio da applicazioni nate in ambito militare. Gli apparecchi voluti da Darpa per creare superuomini, insomma, sono gli stessi che in futuro potrebbero restituire la speranza ai pazienti tetraplegici o affetti da malattie neurologiche: << L'idea di elettrodi impiantati nel cervello può fare impressione, ma è il metodo normalmente usato dall'elettrofisiologia>>, spiega Morasso, << La novità consiste nel fatto che oggi si riesce ad impiantarne decine, che nel prossimo futuro diventeranno centinaia, per avere informazioni più dettagliate sull'attività cerebrale, una sorta di analogo elettrico del brain imaging >>. Con la risonanza magnetica ad esempio si possono avere splendide immagini dell'interno del cervello, ma si perde l'informazione temporale. Che si cattura con l'elettroencefalografia, che però non dà quella spaziale. <<Con le matrici di elettrodi si potrà avere l'uno e l'altro>>, spiega Morasso,<<E anche modificare l'attività dei neuroni attraverso un'opportuna stimolazione>>. Qualche esempio? <<Il Deep brain stimulator, una specie di pacemaker cerebrale che si utilizza nella malattia di Parkinson, e funziona impiantando un elettrodo nell'area del cervello che risente della carenza di dopamina per ridurre il tremore>>. Ma anche neuroprotesi come gli impianti cocleari che si applicano in caso di sordità profonda, trasformando i rumori in segnali elettrici che arrivano direttamente al cervello. <<Si sta cercando di fare qualcosa del genere anche per chi soffre di degenerazione maculare, creando impianti retinici che dovrebbero funzionare con un casco e una telecamera, per inviare le informazioni al nervo ottico, o secondo alcuni progetti particolarmente audaci, direttamente alla corteccia cerebrale>>, spiega Morasso: <<Ma si tratta di un problema molto più complesso rispetto a quello dell'impianto cocleare, e i problemi da risolvere sono ancora molti>>. Oggi i migliori neuroingegneri si dividono i compiti per capire il rapporto tra l'attivazione dei diversi neuroni e le funzioni cognitive o motorie. Un lavoro gigantesco che è l'inevitabile premessa ai progetti più ambiziosi. Miguel Nicolelis della Duke University sta lavorando sul movimento: gli elettrodi impiantati nel cervello di una scimmietta dovrebbero servire a decodificare i comandi motori, e in prospettiva a realizzare protesi azionabili con il pensiero. <<Ma si tratta di un percorso lungo e complesso: anche dietro ad un movimento semplice come quello di allungare un braccio ci sono moltissime informazioni che devono essere codificate e decodificate>>, spiega Morasso. C'è poi chi come Tomaso Poggio del Massachusetts Institute of Technology studia la percezione visiva, mentre Jon Kaas della Vanderbilt University di Nashville sta lavorando con i macachi per cercare di decifrare i codici utilizzati dalla corteccia uditiva. Con l'obiettivo di inviare agli animali stimoli che possano essere percepiti come suoni reali. <<Stiamo tutti lavorando per risolvere due problemi fondamentali: quello della codifica/decodifica dei messaggi e quello dell'apprendimento>>, spiega Morasso, che collabora a Genova al progetto europeo Neurobit, coordinato da Sergio Martinoia che insieme a Morasso promuove anche una scuola annuale di neuroingegneria. <<Come dire che siamo ancora all'ABC, e con moltissimi problemi da risolvere che richiedono un importante sforzo interdisciplinare>>. Non ultimo, quello della reazione fisiologica dell'organismo che tratta gli elettrodi impiantati come corpi estranei compromettendo l'esito della raccolta e trasmissione dati. I risultati promessi dagli scienziati americani ai finanziatori del Pentagono sembrano dunque ancora lontani. E forse non è un caso che le prime applicazioni stiano arrivando dai progetti meno invasivi. Già oggi è possibile "addestrare" un computer a riconoscere i segnali emessi dal cervello di chi lo deve utilizzare, in una specie di biofeedback guidato che può consentire ad un tetraplegico, con un allenamento adeguato, di utilizzarne alcune funzioni. Come la sedia a rotelle cui stanno lavorando i ricercatori dell'IDIAP di Martigny, del Politecnico di Losanna e del Centro di Ingegneria Biomedica di Barcellona, ancora in fase sperimentale, che una volta a regime dovrebbe essere comandabile attraverso un casco che trasmette i messaggi direttamente emessi dal cervello del paziente. C'è anche chi ha seguito una strada diversa, come i ricercatori che in tutto il mondo studiano le applicazioni della stimolazione magnetica transcranica. Una tecnica nata nel 1985 al Royal Hospital di Sheffield, in Inghilterra, che si basa sull'applicazione di campi magnetici potenti e di breve durata in grado di alterare temporaneamente alcune funzioni cognitive. Apparentemente si tratta dì uno strumento di studio - che ha già contribuito a chiarire l'attività delle diverse aree cerebrali durante alcuni processi cognitivi - o al più di un divertissement per ricercatori curiosi in grado di regalare a chiunque il brivido di acquisire - o perdere - in pochi secondi, e per tempi relativamente brevi, competenze linguistiche. O più semplicemente di scoprirsi improvvisamente disegnatori provetti. <<Ma oggi sappiamo che gli effetti di questo strumento possono protrarsi nel tempo, e così le modifiche funzionali ottenute stimolando o inibendo l'attività di una determinata area cerebrale>>, spiega Massimiliano Olivieri, neurologo specializzato negli Stati Uniti e oggi impegnato tra l'Università di Palermo e l'IRCCS Santa Lucia di Roma. <<Il che significa che possiamo usarlo, ad esempio, in soggetti colpiti da ictus all'emisfero cerebrale destro che soffrono di un disturbo di percezione dello spazio sinistro, per migliorare il loro deficit riequilibrando l'attività dei due emisferi. E che, cosa ancora più importante, applicando la stimolazione a giorni alterni per due settimane si ottiene un miglioramento costante della prestazione accelerando il recupero del deficit>>. Poco invasiva e fino ad oggi relativamente priva di controindicazioni - la devono evitare solo gli epilettici e i portatori di pacemaker e altri impianti metallici - la stimolazione sembra in prospettiva uno strumento terapeutico importante. Adesso si sta lavorando sulle funzioni spaziali e linguistiche. Ma fino a che punto ci si potrà spingere? <<I militari che vorrebbero usarla per accelerare i tempi di reazione sembrano destinati ad essere delusi, dato che questa forma di stimolazione migliora sì la velocità delle risposte, ma a scapito dell'accuratezza. Però, almeno in teoria, la si potrebbe usare per accentuare o attenuare caratteristiche o atteggiamenti morali>>, ammette Olivieri. <<Sappiamo già che lesioni cerebrali del lobo frontale possono cambiare radicalmente il carattere di una persona>>. Il problema per ora sembra essere solo teorico, visto che strumenti economici ed efficaci per rimuovere le inibizioni sono già disponibili. A preoccuparsi dei risvolti morali sono soprattutto gli americani che hanno coniato il termine "neuroetica" per definire i problemi posti dalle nuove ricerche. <<Per ora la possibilità di trovarci di fronte a degli uomini-cyborg dotati di poteri eccezionali ci sembra fantascienza, ma non dimentichiamo che fino a qualche decennio fa ci sembrava tale anche la fecondazione artificiale, o i viaggi nello spazio>>, sottolinea Marta Farah, direttore del centro di neuroscienze cognitive alla University of Pennsylvania. E sono in molti a chiedersi se gli scienziati americani che accettano i fondi del dipartimento della difesa non stiano mettendo in gioco la loro integrità professionale: <<I ricercatori dovrebbero prestare più attenzione agli obiettivi di chi finanzia le loro ricerche>>, avverte in un recente editoriale la rivista Nature. <<Le interfacce basate su segnali raccolti all';esterno del corpo sono meno efficaci ma sicuramente pongono meno problemi etici>>, spiega Morasso, <<Ma la neuroingegneria può percorrere anche un'altra strada, utilizzando non un sistema nervoso già formato, ma una coltura di neuroni, che viene fatta crescere in un ambiente in cui sono presenti delle matrici di elettrodi, ottenendo così una rete neurale>>. A Genova si sta lavorando sul progetto Neurobit, finanziato dall'Unione Europea, con cellule prese da embrioni di ratti: <<lavoriamo con popolazioni di qualche decina di migliaia di neuroni, una gelatina a mala pena visibile nell'incubatore, un'inezia se paragonata al cervello umano che di neuroni ne ha diecimila miliardi. Ma sufficiente per studiare i meccanismi fondamentali che sono alla base dell'apprendimento sensomotorio: in questo modo siamo riusciti a far interagire il "cervello in provetta" con un piccolo robot in grado di muoversi e raccogliere informazioni dall'ambiente esterno. Il robot manda al cervellino informazioni captate dall'ambiente e lui risponde trasmettendo comandi ai motori del robot. Una rivoluzione dietro l'angolo? <<Ci vorrà del tempo, ma tra dieci anni possiamo aspettarci risultati importanti>>, conclude Morasso. Forse, nel frattempo i "neuroetici" avranno trovato una risposta per le nostre paure. L'Espresso del 24.2.04