Creare immagini direttamente nel cervello, senza passare dagli occhi
Una tecnica che potrebbe ridare la vista a ciechi, e, in un futuro, il tatto ai paralizzati

Immagina di poter sostituire i tuoi occhi con una finestra che si apre direttamente sul cervello — una finestra che comunica direttamente con quelle aree della corteccia cerebrale predisposte alla visione. Analizzando milioni di neuroni, e stimolandone altri 1.000 contemporaneamente, cellula per cellula, si potrebbe restituire la vista a chi l’ha persa.
Questo è l’obiettivo della fondazione DARPA che ha stanziato un fondo di 21,6 milioni di dollari per una delle sue organizzazioni, la Neural Engineering System Design, che si occupa dello sviluppo di interfacce neurali impiantabili e biocompatibili, presso l’Università di Berkeley (California). Le interfacce sono pensate per compensare deficit visivi e uditivi, e i ricercatori dell’Università sperano di poter creare un dispositivo pensato apposta per l’essere umano.
Il primo step è decisamente più umile: per la durata di 4 anni i ricercatori svilupperanno un prototipo capace di leggere e di mandare segnali ai cervelli di alcuni organismi — in questa maniera, si potranno monitorare e controllare le attività neurali e il comportamento dell’organismo. L’esperimento sarà condotto sulle larve di danio zebrato (o pesce zebra), che sono del tutto trasparenti, e sui topi grazie ad una placca trasparente impiantata nel cranio.
“L’abilità di poter parlare al cervello ha un potenziale incredibile: ci aiuterà a compensare danni neurologici causati da traumi o malattie degenerative. Codificando le percezione sotto forma di stimoli per la corteccia cerebrale, i ciechi potrebbero tornare a vedere, e il tatto potrà essere restituito a chi è paralizzato”, Ehud Isacoff, direttore del progetto, professore di biologia cellulare e molecolare e direttore del Centro di Neuroscienze Helen Wills.

Come si leggono o si codificano gli stimoli cerebrali?
Per comunicare con il cervello, il team inserirà dapprima un gene all’interno dei neuroni: questo gene produce proteine fluorescenti, e ogni volta che una cellula ha un potenziale d’azione, emetterà un bagliore. Un secondo gene emetterà una proteina “optogenetica” che una volta attivata dalla luce, stimolerà i neuroni in risposta agli impulsi luminosi.
Per leggere gli impulsi invece, il team sta sviluppando un microscopio plenottico miniaturizzato. Sarà montato su una piccola finestrella nel cranio per poter guardare nel dettaglio la superficie del cervello, scoprendo milioni di neuroni a diverse profondità per poterne monitorare l’attività.
Il microscopio si basa sulla tecnologia della fotocamera plenottica, ovvero una speciale macchina fotografica che cattura la luce utilizzando tantissime lenti. L’immagine viene poi ricostruita a computer, utilizzando ogni punto focale.
Combinando la lettura e la scrittura dei neuroni, si può codificare una determinata percezione e riproporla sulla corteccia cerebrale — in poche parole, un video potrà essere codificato in maniera tale che il cervello di una persona cieca possa “vederlo”. L’obiettivo è quello di monitorare e attivare migliaia o milioni di neuroni umani individualmente utilizzando la luce.

Isacoff, che si è specializzato in optogenetica per studiare la struttura del cervello, è già in grado di leggere e scrivere migliaia di neuroni delle larve di pesce zebra, utilizzando un piccolo microscopio capace di vedere oltre la pelle trasparente del pesce.
Il team vuole anche sviluppare dei software in grado di identificare le attività del cervello correlate alle esperienze sensorie. Si pensa infatti di creare un set di “esperienze sintetiche”, per poter far percepire una sensazione tattile a chi, ad esempio, non ha più una mano.
Il team include diversi ricercatori dell’Univeristà di Berkeley, del Laboratorio Nazionale Lawrence Berkeley, del Laboratorio Nationale Argonne e dell’Università di Parigi.
Tradotto in Italiano. Articolo originale: Kurzweil AI
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