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Protesi elettroniche controllate dal pensiero senza il problema dell’eccessivo calore

Un nuovo approccio potrebbe portare a protesi elettroniche controllate dal pensiero

Gli attuali impianti neurali sono in grado di registrare enormi quantità di attività neurale, che viene poi trasmessa attraverso fili a un computer. I ricercatori hanno tentato di sviluppare interfacce wireless cervello-computer per completare questa azione, ma ciò richiede una grande quantità di energia. A causa di questa elevata quantità di energia, viene generato troppo calore, rendendo gli impianti non sicuri per i pazienti.

Ora, un nuovo studio uscito da Stanford mira a risolvere questo problema. I ricercatori dell’università hanno lavorato costantemente su una tecnologia che potrebbe portare i pazienti con paralisi a riprendere il controllo dei propri arti. In particolare, hanno mirato a una tecnologia che consentirebbe a questi pazienti di controllare le protesi e interagire con i computer usando i loro pensieri.

Interfaccia cervello-computer
Per ottenere ciò, il team si è concentrato sul miglioramento dell’interfaccia cervello-computer, che è un dispositivo che viene impiantato sulla superficie del cervello di un paziente, appena sotto il cranio. L’impianto collega il sistema nervoso umano a un dispositivo elettronico, che potrebbe aiutare a ripristinare il controllo motorio a un individuo che ha subito una lesione del midollo spinale o una condizione neurologica.

I dispositivi attuali registrano grandi quantità di attività neurale e la trasmettono attraverso cavi a un computer, e quando i ricercatori cercano di creare interfacce wireless cervello-computer, è allora che viene generato troppo calore.

Il team di ingegneri elettrici e neuroscienziati, tra cui Krishna Shenoy, PhD e Boris Murmann, PhD, e il neurochirurgo e neuroscienziato Jaimie Henderson, MD, hanno dimostrato un possibile modo per ottenere un dispositivo wireless in grado di raccogliere e trasmettere segnali neurali accurati, il tutto utilizzando un decimo della potenza richiesta dai sistemi attuali.

I dispositivi wireless suggeriti sembrerebbero più naturali di quelli con fili e i pazienti avrebbero una maggiore libertà di movimento.

L’approccio è stato dettagliato dallo studente laureato Nir Even-Chen e dal borsista postdottorato Dante Muratore, PhD in un articolo pubblicato su Nature Biomedical Engineering .

Isolamento dei segnali neurali
I neuroscienziati sono stati in grado di identificare specifici segnali neurali necessari per controllare un dispositivo protesico. Il dispositivo potrebbe essere qualsiasi cosa, da un braccio robotico a un cursore di computer.

Gli ingegneri elettrici hanno quindi creato il circuito che porterebbe a un’interfaccia cervello-computer wireless in grado di elaborare e trasmettere i segnali neurali identificati. Isolando i segnali, è stata richiesta meno potenza, il che ha reso i dispositivi sicuri per essere impiantati sulla superficie del cervello.

Il team ha testato il loro approccio utilizzando i dati neuronali raccolti da tre primati non umani e un partecipante umano. Nella sperimentazione clinica, i soggetti hanno eseguito attività di movimento come posizionare un cursore sullo schermo di un computer. Hanno quindi registrato le misurazioni e il team è stato in grado di determinare che registrando un sottoinsieme di segnali cerebrali specifici dell’azione, il movimento di un individuo poteva essere controllato da un’interfaccia wireless.

Il principale fattore di separazione tra questo dispositivo e il dispositivo cablato è l’isolamento, con il dispositivo cablato che raccoglie i segnali cerebrali in blocco.

Il team di ricercatori ora costruirà un impianto basato sul nuovo approccio e design.

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