Brain Computer Interface: BrainFactor intervista Piero Paolo Battaglini

Brain Computer Interface: BrainFactor intervista Piero Paolo Battaglini.Che cos’è la Brain Computer Interface (BCI)? Quali sono le sue potenzialità in campo medico? Che prospettive di sviluppo ha la BCI in Italia? Ne parliamo con Piero Paolo Battaglini, professore ordinario di Fisiologia alla Facoltà di Medicina e chirurgia dell’Università di Trieste, ove dirige la Scuola di Dottorato in Neuroscienze e Scienze cognitive ed è responsabile del Centro interdipartimentale “B.r.a.i.n.” di Trieste – Videointervista di Marcello Turconi.

Piero Paolo Battaglini, nato a Firenze nel 1951, laureato in Medicina e Chirurgia, è professore ordinario di Fisiologia presso la Facoltà di Medicina e Chirurgia dell’Università di Trieste, ove dirige la Scuola di Dottorato in Neuroscienze e Scienze Cognitive. Ha una ventennale esperienza sia in campo neuroanatomico che elettrofisiologico, avendo condotto lunghe serie di esperimenti volti a conoscere, nei primati non umani, le basi biologiche della organizzazione e programmazione del movimento volontario. Successivamente si è dedicato esclusivamente a ricerche sull’uomo, condotte con tecniche comportamentali, di elettroencefalografia, analisi della sorgente e stimolazione magnetica transcranica. Nel loro insieme, i progetti sono una continuazione dell’interesse di base, concernente lo studio dei meccanismi cortico-cerebrali responsabili della programmazione ed esecuzione del movimento volontario. Attualmente ha avviato una nuova linea di ricerca, basata su tecniche di Brain Computer Interface, volta allo studio della attività elettrica cortico-cerebrale al fine di classificarne le modifiche volontariamente indotte dallo stesso soggetto e utilizzarle per controllare dispositivi esterni, quali computer o macchine semplici.

Di seguito la trascrizione dell’intervista.

Professor Battaglini, da dove nasce l’idea di attivare un laboratorio di Brain Computer Interface a Trieste?

Da diversi anni il laboratorio studia l’attività elettrica cerebrale allo scopo di meglio conoscere i meccanismi responsabili della organizzazione del movimento. La tecnica principalmente utilizzata è stata, inizialmente, la TMS e poi si è passati alla elettroencefalografia. E’ noto che l’EEG si modifica sulla base della attività non solo motoria, ma anche ideativa di un soggetto e da qui al desiderio di utilizzare a fini pratici queste variazioni il passo è stato breve.

Cosa sono i sistemi BCI? In pratica, come funzionano?

Sono essenzialmente delle tecniche grazie alle quali variazioni non casuali dell’attività elettrica cerebrale vengono riconosciute ed utilizzate per compiere azioni di vario tipo: dal modificare un’immagine sullo schermo di un computer a far muovere protesi e strumenti di varia natura.Vengono utilizzate, appunto, per comandare strumenti (protesi) nel caso di separazione traumatica del cervello dal midollo spinale. Vengono utilizzate per consentire a un soggetto di comunicare intenzioni o desideri senza che debba muoversi. Vengono utilizzate anche a scopo riabilitativo per accelerare/anticipare il recupero funzionale di zone del cervello che abbaino subito una lesione parziale ma che potrebbero recuperare, se opportunamente esercitate. In questo caso, i sistemi BCI non fanno altro che fornire un risultato visibile in seguito a operazioni mentali indirizzate al movimento, come può essere l’intenzione di muovere una mano quando questa sia paralizzata.

Dunque la BCI può dirsi un sistema che ha le sue radici nel neurofeedback…

Certamente, infatti in molte applicazioni si tratta proprio di questo. Ad esempio, il soggetto si sforza di muovere un arto che, al momento, è immobile, ma vede su un monitor un arto virtuale che compie i movimenti desiderati. Tali movimenti avvengono in risposta alle variazioni di particolari ritmi cerebrali, associate allo sforzo mentale del soggetto. Il soggetto, però, non può muovere la parte paralizzata e quindi non conosce l’esito della propria attività cerebrale. Lo scopo del neurofeedback è quello di fornire una visualizzazione della intenzione, rafforzandola e indirizzando il soggetto ad esercitarsi nel modo migliore. Quando, poi, le parti lesionate riprendessero la loro funzione, il sistema sarebbe già pronto per funzionare regolarmente. Inoltre si sa che l’atività neuronale, comunque evocata, induce plasticità, nel senso che aumenta l’efficienza della comunicazione fra i neuroni, grazie ad un aumento del numero delle sinapsi.

Avete già utilizzato questo sistema fuori dal laboratorio?

Questa è una delle maggiori complicazioni nei sistemi BCI. Infatti, si lavora sempre nei laboratori, in condizioni molto controllate e diverse da quanto si verifica nell’ambiente quotidiano. Ci siamo posti questo problema, perché desideriamo che il nostro sistema funioni bene ovunque, certamente anche fuori dal laboratorio. Per questa ragione utilizziamo strumentazione leggera e portatile e, soprattutto, abbiamo fatto una grande esperienza proprio alcuni mesi fa. Infatti, in occasione di una grossa manifestazione cittadina, La Notte dei Ricercatori, abbiamo portato la nostra apparecchiatura in uno stand nella piazza principale di Trieste e la abbiamo fatta provare a chiunque lo desiderasse.  Si trattava di far percorrere più strada possibile a un piccolo robot, collegato al nostro sistema BCI. Il sistema è stato provato da una miriade di ragazzini e tutti sono riusciti a far muovere il robot.

Quali sono le potenzialità dei sistemi BCI in campo medico e non?

I sistemi BCI sono stati studiati e proposti per varie applicazioni. Primo, consentire la comunicazione a persone che non sono più in grado di muoversi, né di parlare. In questo caso si sfrutta una particolare modifica attentiva dell’elettroencefalogramma che si manifesta quando un soggetto sceglie una lettera su una tastiera virtuale che vede in un monitor. Una lettera alla volta si possono comporre frasi e parole. Noi stiamo studiando come accelerare il processo, passando subito alle parole e alle frasi e quindi consentendo una comunicazione più veloce e gratificante. Secondo, nel caso di soggetti con lesioni spinali, la BCI può essere utilizzata per ripristinare la comunicazione fra cervello e muscoli. In questo caso, uno stimolatore elettrico applicato ad alcuni gruppi muscolari viene collegato alla BCI, in modo che il soggetto possa, indirettamente, far contrarre i muscoli che desidera. Terzo, favorire il ripristino funzionale di parti del cervello interessate da infarto cerebrale (ictus o stroke che dir si voglia). In questo caso le tecniche preferite sono quelle riconducibili al neurofeedback, di cui abbiamo parlato. Esistono anche delle applicazioni non mediche, che sono prevalentemente di natura ludica (far muovere oggetti con la forza del pensiero è esaltante) oppure da supporto alle tecniche di rilassamento. L’aspetto ludico, però, interessa molto anche i soggetti che sono immobilizzati per qualsiasi ragione. Con la BCI, infatti, si potenzia comunque l’attività cerebrale e farlo per divertirsi è un ottimo incentivo e ne consente l’uso anche per lunghi periodi di tempo. Inoltre, alcune procedure possono essere utilizzate in casi non propriamente medici, ad esempio nei bambini particolarmente irrequieti e distratti, favorendone le capacità di attenzione e concentrazione.

Che prospettive di sviluppo ha la BCI in Italia?

La BCI ha enormi potenzialità non solo in Italia, ovviamente, ma in tutto il mondo. Infatti, diversi gruppi di ricerca la stanno studiando e implementando con sempre maggiore successo. In Italia, per quanto ne sappiamo, è ancora poco utilizzata, almeno in modo sistematico. Si tratta di sviluppare protocolli di utilizzo semplici, convenienti ed efficaci. Un grande vantaggio di queste procedure, se ben sviluppate, è che possono essere utilizzate anche fuori dall’ambiente di ricovero, per un utilizzo quotidiano. Ciò ridurrebbe notevolmente i costi e i tempi associati alla riabilitazione funzionale e all’eventuale ritorno alla vita sociale e lavorativa.  E’ in questo senso che stiamo facendo gli sforzi maggiori.

Secondo lei, perché queste tecnologie riescono ad affascinare tanto anche il mondo non scientifico?

La possibilità di muovere oggetti o comunicare senza “muovere un muscolo” è di per sé affascinante e le possibili applicazioni sono infinite. Basti pensare agli “Avatar” o a cose simili, molto frequenti nei film di fantascienza. In realtà, applicazioni di questo tipo sono ancora relativamente lontane, o almeno lo è il loro utilizzo da parte dei non addetti ai lavori. Ma l’interesse che la gente dimostra è sicuramente un volano per spingere la ricerca a fornire presto sistemi sempre più affidabili e gratificanti.

Intervista realizzata da Marcello Turconi, dottorando presso l’Università degli Studi di Trieste, Laboratorio di Brain Computer Interface; con la supervisione di Alessandra Gilardini, BrainFactor (C) 2012 BrainFactor – Cervello e Neuroscienze. Tutti i diritti riservati

Be the first to comment on "Brain Computer Interface: BrainFactor intervista Piero Paolo Battaglini"

Leave a comment

Your email address will not be published.


*


Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.