Un uomo muto dopo essere stato vittima di un ictus, ora “parla” in due lingue grazie all’intelligenza artificiale. Come è stato possibile? Per la prima volta, un impianto cerebrale ha permesso a una persona bilingue, incapace di articolare parole a causa di un ictus, di comunicare in inglese e spagnolo. Questo straordinario risultato è stato ottenuto grazie a un sistema di intelligenza artificiale (IA) collegato all’impianto cerebrale, in grado di decodificare in tempo reale ciò che l’individuo tenta di dire, scegliendo tra le due lingue. Pubblicato su Nature Biomedical Engineering, lo studio rappresenta un importante contributo nel campo emergente delle neuroprotesi per il ripristino della parola.
Il protagonista di questa rivoluzionaria ricerca è Pancho, un uomo che ha subito un ictus all’età di 20 anni. Questo evento drammatico ha paralizzato parte del suo corpo, incluso il tratto vocale, rendendolo incapace di articolare frasi comprensibili. Negli anni successivi, Pancho ha collaborato con il neurochirurgo Edward Chang dell’Università di San Francisco, coordinatore dello studio, per valutare gli effetti a lungo termine del suo ictus.
Nel 2021, il team di Chang ha impiantato elettrodi nella corteccia cerebrale di Pancho per registrare l’attività neurale. Questi segnali neurali sono stati tradotti in parole su un computer, permettendo a Pancho di “parlare” nuovamente. La sua prima frase è stata interpretata in inglese. Tuttavia, essendo Pancho un madrelingua spagnolo, i ricercatori si sono impegnati per aiutarlo a recuperare la capacità di esprimersi anche nella sua lingua nativa.
Per raggiungere questo obiettivo, il team ha sviluppato un sofisticato sistema di intelligenza artificiale dotato di moduli per entrambe le lingue, inglese e spagnolo. Questo sistema è stato addestrato a riconoscere e decifrare il discorso bilingue di Pancho. Lo sforzo è stato guidato da Alexander Silva, primo autore dello studio, e ha coinvolto l’addestramento dell’IA mentre Pancho tentava di pronunciare circa 200 parole. Ogni tentativo ha creato un modello neurale distinto, registrato dagli elettrodi impiantati.
L’intelligenza artificiale analizza le probabilità delle parole successive nella frase, identificando la lingua utilizzata e costruendo una frase completa. Il sistema presenta a Pancho la frase con il punteggio di probabilità più alto, scegliendo tra inglese e spagnolo. I moduli di IA sono stati in grado di distinguere tra le due lingue con un’accuratezza dell’88% e di decodificare correttamente le frasi con un’accuratezza del 75%.
I risultati di questo studio hanno rivelato aspetti inaspettati dell’elaborazione del linguaggio nel cervello, suggerendo che lingue diverse attivano parti distinte del cervello. Questo progresso tecnologico non solo rappresenta una speranza per le persone affette da gravi problemi di comunicazione, ma offre anche nuove prospettive sulla comprensione del linguaggio e delle funzioni cerebrali.
Cosa sono le neuroprotesi?
Le neuroprotesi sono dispositivi elettronici impiantabili che interagiscono direttamente con il sistema nervoso per ripristinare o sostituire funzioni neurologiche perse a causa di lesioni o malattie. Questi dispositivi sono progettati per aiutare individui affetti da varie disabilità motorie, sensoriali o cognitive.
- Protesi Motorie: Questi dispositivi aiutano a ripristinare il movimento in persone con paralisi o amputazioni. Un esempio è il braccio robotico controllato direttamente dal cervello tramite elettrodi impiantati nella corteccia motoria.
- Protesi Sensoriali: Comprendono dispositivi come l’orecchio bionico (impianto cocleare), che può ripristinare l’udito in persone con sordità profonda, o gli impianti retinici, che possono parzialmente ripristinare la vista in pazienti non vedenti.
- Protesi Cognitive: Questi dispositivi mirano a supportare funzioni cognitive, come la memoria. Un esempio in fase di sviluppo è l’impianto cerebrale che potrebbe aiutare persone con deficit di memoria causati da condizioni come l’Alzheimer.
Principi di Funzionamento
Le neuroprotesi funzionano mediante l’interazione diretta con i neuroni. Gli elettrodi impiantati nel cervello, nel midollo spinale o nei nervi periferici registrano l’attività neurale o stimolano specifiche aree del sistema nervoso. Questi segnali vengono poi decodificati e utilizzati per controllare dispositivi esterni o per inviare segnali correttivi al sistema nervoso.
- Ripristino del Movimento: Dispositivi come gli esoscheletri controllati dal cervello possono aiutare persone con lesioni spinali a camminare di nuovo.
- Controllo del Dolore: Neuroprotesi impiantabili possono stimolare il midollo spinale per alleviare il dolore cronico.
- Comunicazione: Le neuroprotesi per il ripristino della parola, come nel caso di Pancho, permettono alle persone mute di comunicare decodificando l’attività cerebrale legata al linguaggio e trasformandola in parole.
Le principali sfide nella realizzazione e implementazione delle neuroprotesi includono la miniaturizzazione dei dispositivi, la biocompatibilità a lungo termine degli elettrodi impiantati, e la precisione nella decodifica dei segnali neurali complessi. Tuttavia, i progressi nell’intelligenza artificiale, nei materiali biocompatibili e nella tecnologia dei sensori stanno portando a rapide innovazioni in questo campo.
