A cura di VDI Brasil – Associação de engenheiros Brasil-Alemanha
Non è più una novità che l’ingegneria possa svolgere un ruolo importante nella comprensione e nella modifica del comportamento umano. Infatti, può utilizzare principi e tecniche che incoraggiano un comportamento sano e produttivo. Può anche essere utilizzata per sviluppare tecnologie di interfaccia cervello-macchina (BMI), che consentono alle persone di controllare i dispositivi elettronici direttamente con la loro attività cerebrale. In questo modo, può aiutare le persone con disabilità fisiche a recuperare la mobilità e persino a trattare in modo più efficace malattie come la depressione e l’ansia.
Ingegneria del cervello
I neuroingegneri vogliono collegare il sistema nervoso, compreso il cervello, alle macchine. In questo modo, sarà possibile trasformare l’attività neuronale in testo o addirittura far muovere un arto artificiale. Con questa tecnologia sarà possibile aiutare le persone paralizzate o che hanno subito amputazioni, perché verrà ripristinata la capacità di comunicare, le sensazioni e i movimenti. Gli ingegneri di Stanford (USA) stanno utilizzando la misurazione dell’attività cerebrale per aiutare a ripristinare le funzioni nelle persone paralizzate. Hanno impiantato due serie di piccoli elettrodi in una parte del cervello responsabile del movimento della mano in un paziente paralizzato dal collo in giù.
Quando l’uomo ha immaginato di scrivere delle lettere, gli scienziati hanno utilizzato l’apprendimento automatico per trasformare la sua attività cerebrale in lettere. Con questo esperimento, l’uomo è stato in grado di scrivere 90 lettere al minuto. Si prevede che in futuro sarà possibile migliorare la cognizione, consentire la comunicazione tra i cervelli e persino creare esperienze di realtà virtuale ultra-realistiche per incorporare tutti i sensi. Altri neuroingegneri stanno lavorando a protesi in grado di trasmettere informazioni sensoriali all’utente. Il grande obiettivo è quello di riuscire a trasmettere diversi tipi di sensazioni alle persone che hanno subito amputazioni, stimolando i nervi dell’arto sopra il sito di amputazione. In futuro, si spera che i dispositivi che collegano cervello e computer vengano utilizzati anche per migliorare le capacità del nostro cervello.
Computer che imitano il cervello
I neuroscienziati computazionali stanno già utilizzando modelli matematici per comprendere meglio come le reti di cellule cerebrali contribuiscano a creare e interpretare ciò che vediamo e sentiamo, a integrare nuove informazioni, a prendere decisioni e a creare e immagazzinare ricordi. Grazie ai progressi in questo settore, sarà possibile capire come l’attività dei neuroni controlla la cognizione e quindi fornire modi per migliorare la memoria o addirittura comprendere i processi patologici.
Terry Sejnowski, neurobiologo computazionale del Salk Institute (USA), ha costruito un modello al computer della corteccia prefrontale e ne ha analizzato le prestazioni in un compito in cui una persona (o una macchina) deve organizzare le carte secondo una regola che cambia sempre.
Per gli esseri umani è un compito facile, ma per le macchine può essere difficile. Tuttavia, il computer di Sejnowski, che imita i modelli di flusso di informazioni osservati nel cervello, ha ottenuto buoni risultati in questo compito. Sempre su questo fronte, Aude Oliva, direttore del MIT-IBM Watson AI Lab (USA), utilizza strumenti computazionali per modellare e prevedere il modo in cui il cervello percepisce e ricorda le informazioni visive. La sua ricerca dimostra che immagini diverse generano determinati schemi di attività, sia nella corteccia delle scimmie che nei modelli di rete neurale, e che questi schemi predicono quanto sarà memorabile una particolare immagine.
Con il progredire della ricerca in quest’area, sarà possibile comprendere i disturbi che alterano la funzione della corteccia prefrontale, tra cui la schizofrenia, la demenza e gli effetti dei traumi cranici.
L’ingegneria cerebrale e i computer che imitano il cervello hanno il potenziale per trasformare significativamente il mondo in molti settori. Tuttavia, c’è ancora molto da scoprire e da sviluppare in queste aree. Con il progredire della tecnologia, si prevede che questi sistemi diventeranno sempre più sofisticati e saranno in grado di gestire compiti più complessi e impegnativi.
