Michele Longobardi
I pazienti con paralisi cerebrale possono sperare di poter tornare a comunicare in modo più veloce e immediato rispetto a quanto fatto prima, grazie a una nuova scoperta da parte di alcuni ricercatori di Stanford, i quali hanno sviluppato un’interfaccia neurale in grado di velocizzare la comunicazione nei pazienti con paralisi. I ricercatori hanno addestrato una rete neurale artificiale per decodificare l’attività cerebrale e tradurla in parole visualizzate su uno schermo.
Le persone con paralisi cerebrale possono vedere compromessa la comunicazione verbale a causa del danneggiamento dei muscoli coinvolti nella capacità di linguaggio e nel controllo motorio. La paralisi cerebrale è una condizione che può influenzare il tono muscolare, la coordinazione dei movimenti e la postura a causa di danni al cervello sviluppati durante la gravidanza, alla nascita o durante i primi anni di vita. Questi danni possono colpire parti del cervello coinvolte nella produzione del linguaggio e nella comunicazione, portando a una varietà di sintomi, tra cui difficoltà nell’articolare le parole e nell’emissione dei suoni.
Per migliorare la comunicazione verbale delle persone con paralisi cerebrale, sono stati sviluppati vari approcci e dispositivi, tra cui gli impianti cocleari e i dispositivi di comunicazione aumentativa e alternativa (CAA). Quest’ultimi sono progettati specificamente per migliorare la comunicazione. I CAA includono una vasta gamma di strumenti, da quelli semplici come schede di comunicazione con immagini, a quelli più avanzati come computer con sintesi vocale.
Il caso delle due donne che sono tornate a comunicare
La paralisi aveva privato due donne della capacità di parlare. Per una, la causa era la sclerosi laterale amiotrofica, o SLA, una malattia che colpisce i motoneuroni. L’altra aveva subito un ictus al tronco encefalico. Sebbene non riescano a enunciare chiaramente, ricordano come formulare le parole.
Ora, dopo essersi offerte volontarie per ricevere un impianto cerebrale, entrambe sono in grado di comunicare attraverso un computer a una velocità che si avvicina al ritmo di una normale conversazione. Analizzando l’attività neurale associata ai movimenti facciali coinvolti nella conversazione, i dispositivi decodificano il discorso che intendono pronunciare a una velocità di 62 e 78 parole al minuto, rispettivamente, molte volte superiore al record precedente. I loro casi sono descritti in dettaglio in due articoli pubblicati mercoledì da team diversi sulla rivista Nature.
“È ora possibile immaginare un futuro in cui potremo restituire una conversazione fluida a una persona paralizzata, consentendole di dire liberamente ciò che desidera con una precisione tale da essere compresa in modo affidabile”, ha dichiarato Frank Willett, ricercatore presso il Neural Prosthetics Translational Laboratory dell’Università di Stanford, durante un incontro con i media tenutosi martedì. Willett è autore di un articolo prodotto dai ricercatori di Stanford; l’altro è stato pubblicato da un team della UC San Francisco.
Sebbene sia più lento rispetto al ritmo di circa 160 parole al minuto delle conversazioni naturali tra i parlanti inglesi, gli scienziati affermano che si tratta di un passo entusiasmante verso il ripristino del parlato in tempo reale utilizzando un’interfaccia cervello-computer, o BCI. “Si sta avvicinando all’uso nella vita di tutti i giorni”, afferma Marc Slutzky, neurologo della Northwestern University che non è stato coinvolto nei nuovi studi.
Come funziona l’interfaccia neurale
Il sistema è stato testato su Pat Bennett, la paziente affetto da SLA, che ora ha 68 anni. Nel marzo 2022, un chirurgo ha inserito quattro minuscoli sensori nella corteccia cerebrale di Bennett, lo strato più esterno del cervello. Dei sottili fili collegano le matrici a dei piedistalli in cima alla sua testa, che possono essere collegati a un computer tramite dei cavi.
Nel corso di quattro mesi, gli scienziati hanno addestrato il software chiedendo a Bennett di provare a pronunciare frasi ad alta voce. Alla fine il software ha imparato a riconoscere i segnali neurali associati ai movimenti delle labbra, della mascella e della lingua che Bennett faceva per produrre suoni diversi. Da lì ha imparato l’attività neurale che corrisponde ai movimenti usati per creare i suoni che compongono le parole. È stato quindi in grado di prevedere sequenze di parole e di comporre frasi sullo schermo di un computer.
Con l’aiuto del dispositivo, Bennett è stata in grado di comunicare a una velocità media di 62 parole al minuto. La BCI ha commesso errori il 23,8% delle volte su un vocabolario di 125.000 parole. Il record precedente era di sole 18 parole al minuto, stabilito nel 2021, quando i membri del team di Stanford pubblicarono un documento che descriveva una BCI che convertiva la scrittura immaginaria di una persona paralizzata in testo su uno schermo.
Sebbene siano ancora più lente del linguaggio naturale, queste nuove BCI sono più veloci degli attuali sistemi di comunicazione aumentativa e alternativa, scrive Betts Peters, patologo del linguaggio presso la Oregon Health and Science University. La strada dunque sembra tracciata.