Il progetto Neuralink: interfacce neurali per connettere cervello e computer.
di Carla Devecchi
Si stima che solamente in America 180.000 persone vivano con la tetraplegia e ogni anno circa 18.000 subiscono una lesione paralizzante del midollo spinale. Viviamo in una società digitale in cui gran parte del nostro lavoro, intrattenimento e vita sociale dipendono fortemente dall’uso di computer e dispositivi intelligenti.
Le persone con tetraplegia spesso scoprono che le loro esigenze di interagire perfettamente con il mondo digitale non vengono soddisfatte, il che porta a una diminuzione dell’indipendenza e delle sfide finanziarie, causando un relativo isolamento.
Neuralink, fondata nel 2016 da Elon Musk e da altri visionari, si propone di rivoluzionare il modo in cui interagiamo con la tecnologia. La sua ambizione principale è sviluppare interfacce neurali impiantabili che colleghino il cervello umano ai computer, aprendo le porte a un futuro di possibilità straordinarie.
L’obiettivo è fornire un’interfaccia ad alte prestazioni che migliorerà il controllo dei dispositivi digitali per le persone con tetraplegia, sbloccando il loro potenziale personale e professionale.
Il primo passo verso questo obiettivo è stato compiuto presso il Barrow Neurological Institute di Phoenix, in Arizona, dove Noland Arbaugh, il primo partecipante allo studio PRIME, ha ricevuto il suo impianto Neuralink.
Come funziona Neuralink
Il cuore pulsante di Neuralink è il Link, un dispositivo miniaturizzato simile a una moneta che viene impiantato nel cranio attraverso una procedura chirurgica minimamente invasiva. Al suo interno, minuscoli elettrodi realizzati con materiali biocompatibili come il platino e il silicone si intrecciano con i neuroni attraverso un processo chiamato micro-infiltrazione. Questi fili, di dimensioni inferiori a un capello umano, captano l’attività elettrica neuronale, trasformandola in informazioni digitali comprensibili per il computer.
Il Link è alimentato da una batteria ricaricabile a bassa potenza che dura diverse ore. La ricarica avviene in modalità wireless tramite un dispositivo esterno simile a un cerotto.
Il funzionamento del Link si basa sul principio della neuroregistrazione. I suoi minuscoli elettrodi captano i segnali elettrici prodotti dai neuroni, traducendoli in informazioni digitali comprensibili per il computer.
Il design del Link è stato concepito per minimizzare l’invasività e massimizzare il comfort. La sua forma sottile e compatta lo rende quasi impercettibile una volta impiantato. Inoltre, i materiali biocompatibili utilizzati riducono al minimo il rischio di rigetto da parte del corpo.
La comunicazione tra il Link e il computer avviene attraverso un sistema wireless ad alta velocità. I dati neurali raccolti vengono elaborati da sofisticati algoritmi di machine-learning che interpretano i pattern dell’attività neuronale, traducendoli in comandi comprensibili per il computer. Questa traduzione bidirezionale permette al Link di trasmettere informazioni dal cervello al computer e viceversa, abilitando un’interazione uomo-macchina senza precedenti.
Un ventaglio di applicazioni che cambiano la vita
Le potenziali applicazioni di Neuralink sono vaste e ambiziose, con il potenziale di trasformare radicalmente la nostra vita in molteplici ambiti:
Neuralink potrebbe restituire la funzione motoria e sensoriale a persone con disabilità neurologiche come paraplegici o tetraplegici. I segnali neurali registrati dal Link potrebbero essere utilizzati per controllare protesi neuralmente controllate, permettendo ai pazienti di muoversi e interagire con il mondo in modo più naturale e autonomo.
L’interfaccia neurale potrebbe rivoluzionare il modo in cui interagiamo con i dispositivi elettronici. Invece di tastiere, mouse o touch screen, potremmo controllare computer, smartphone e altri dispositivi semplicemente con il pensiero. Immaginate di poter navigare sul web, scrivere un’email o giocare a un videogioco solo con la forza della vostra mente.
Neuralink potrebbe aprire nuove frontiere nel potenziamento delle capacità cognitive umane. L’interfaccia neurale potrebbe essere utilizzata per migliorare memoria, apprendimento, concentrazione e persino creatività. Potremmo imparare lingue straniere in un batter d’occhio, risolvere problemi complessi con facilità e sviluppare nuove abilità cognitive impensabili prima d’ora.
Neuralink potrebbe creare nuove forme di arte, intrattenimento e comunicazione. Immaginate di poter immergervi in mondi virtuali realistici come mai prima d’ora, di provare emozioni intense attraverso esperienze sensoriali simulate o di comunicare con altre persone telepaticamente.
Neuralink potrebbe rivoluzionare il trattamento di malattie neurologiche come epilessia, Parkinson e Alzheimer. I dati neurali raccolti dal Link potrebbero fornire informazioni preziose sui meccanismi sottostanti queste malattie, permettendo lo sviluppo di terapie più mirate ed efficaci.
Progressi dello studio PRIME
Nel gennaio 2024 è stato effettuato il primo impianto umano dell’interfaccia cervello-computer (BCI). Sono stati in grado di rilevare i segnali neurali del partecipante subito dopo l’intervento di impianto e da allora ha utilizzato il sistema BCI end-to-end per varie applicazioni, come giocare a scacchi online e utilizzare Sid Meier’s Civilization VI, un video gioco strategico a turni, appartenente alla serie Civilization.
Questo evento ha rappresentato una pietra miliare significativa verso la messa a disposizione della tecnologia BCI per ripristinare potenzialmente l’autonomia a milioni di persone con bisogni medici insoddisfatti.
L’attuale versione del dispositivo – l’impianto N1 – è un impianto BCI intracorticale progettato per registrare l’attività neurale attraverso 1.024 elettrodi distribuiti su 64 derivazioni flessibili, o “fili”, ciascuno dei quali è più sottile di un capello umano e in grado di essere posizionato in modo indipendente nel cervello del paziente.
L’aspetto del dispositivo Neuralink
Sebbene la natura sottile e flessibile dei fili sia stata progettata per ridurre il rischio per i pazienti e aumentare l’utilità del dispositivo, i fili risultano comunque poco pratici da manipolare a mano. Pertanto, e’ stato costruito un robot chirurgico, il robot R1, progettato per inserire in modo affidabile ed efficiente i fili nella corteccia, in modo che gli elettrodi possano essere posizionati vicino ai neuroni che devono essere interessati e connessi.
I segnali acquisiti dagli elettrodi vengono instradati all’elettronica contenuta nell’involucro dell’impianto N1, che elabora e trasmette in modalità wireless i dati neurali a un’istanza dell’applicazione Neuralink in esecuzione su un dispositivo esterno, come un computer. L’applicazione Neuralink decodifica e traduce i dati neurali in azioni, come i movimenti di un cursore sullo schermo di un computer. L’impianto N1 è alimentato da una batteria integrata che viene ricaricata induttivamente dal caricabatterie N1. La capacità di comunicare in modalità wireless e di caricarsi induttivamente consente di impiantare chirurgicamente l’impianto N1 sotto il cuoio capelluto in modo che sia esteticamente invisibile e utilizzato senza connettori fisici per dispositivi esterni.
La realizzazione di software e hardware
Per realizzare tutto questo è stato necessario ricorrere a diverse capacità di microfabbricazione interne per produrre rapidamente varie iterazioni di array di film sottile che costituiscono i fili degli elettrodi. E’ poi stata creata una fresatrice laser a femtosecondi personalizzata per produrre componenti con precisione a livello di micron.
Sono stati sviluppati nuovi sistemi di test hardware e software, come degli speciali rack di test accelerati e l’ambiente chirurgico simulato, al fine di sottoporre a stress test e convalidare la affidabilita’ e robustezza delle tecnologie adottate. Gli interventi chirurgici sono stati ripetuti molte volte per perfezionare le procedure e renderle una seconda natura. Sono stati costantemente coinvolti e raccolti feedback da persone con esperienza vissuta con la tetraplegia ricorrendo ad un apposito registro dei pazienti, interpellando il comitato consultivo dei consumatori e vari gruppi di difesa dei pazienti per modellare la progettazione delle tecnologie che si stavano per mettere in campo.
“Quando si verifica una lesione al cervello o al midollo spinale, questa può interrompere il normale funzionamento dell’intero sistema nervoso. Ciò può influire sulla capacità di una persona di svolgere le normali attività quotidiane. Rimaniamo fiduciosi che un dispositivo BCI possa consentire un ponte digitale tra il cervello e il midollo spinale per migliorare potenzialmente la qualità della vita delle persone con gravi lesioni del midollo spinale”, ha commentato Rory Murphy, MD, neurochirurgo e professore associato presso il Dipartimento di Neurochirurgia dell’Università di Los Angeles, Barrow Neurological Institute e ricercatore presso Barrow per lo studio PRIME.
Sfide e considerazioni etiche per un futuro responsabile
Lo sviluppo di Neuralink solleva anche importanti preoccupazioni etiche che richiedono un’attenta valutazione e un approccio responsabile:
È fondamentale garantire la sicurezza e l’affidabilità del sistema, minimizzando i rischi di malfunzionamenti, infezioni o danni al tessuto cerebrale. Sono indispensabili protocolli rigorosi e test approfonditi.
I dati neurali raccolti dal Link sono estremamente sensibili e la loro protezione è fondamentale.
È necessario stabilire rigorosi protocolli di sicurezza e garantire il pieno controllo degli utenti sui propri dati.
Le implicazioni sociali e psicologiche dell’utilizzo di Neuralink sono ancora da esplorare a fondo. È importante considerare l’impatto sulla percezione di sé, sull’identità e sulle relazioni interpersonali.
Neuralink rappresenta un passo ambizioso verso un futuro in cui la tecnologia si integra con il cervello umano in modo più profondo e significativo. Lo sviluppo dell’interfaccia neurale apre a possibilità straordinarie, ma richiede un approccio attento e responsabile che tenga conto delle sfide e delle implicazioni etiche.
Il futuro di Neuralink dipenderà dalla sua capacità di superare queste sfide e di dimostrare la sua sicurezza, efficacia e valore per l’umanità. Se avrà successo, potrebbe rivoluzionare il modo in cui viviamo, lavoriamo e interagiamo con il mondo che ci circonda.
