L'impianto cerebrale dell'UC Davis consente a un paziente affetto da SLA di parlare con il 99% di precisione e lavorare a tempo pieno, senza bisogno di ricercatori.

      TL;DRA L'impianto BCI dell'UC Davis ha permesso a un paziente con SLA di parlare in modo indipendente per oltre 3.800 ore in due anni con il 99% di precisione, consentendogli di lavorare a tempo pieno.

      Un uomo con SLA ha utilizzato un impianto cerebrale per parlare in modo indipendente per più di 3.800 ore negli ultimi due anni, producendo quasi 2 milioni di parole con una velocità media di 56 parole al minuto. Lo studio, pubblicato lunedì su Nature Medicine da ricercatori dell'Università della California, Davis, rappresenta la dimostrazione più lunga e sostenuta che un'interfaccia cervello-computer può funzionare come uno strumento pratico di comunicazione quotidiana al di fuori di un laboratorio. Casey Harrell, il partecipante di 47 anni, ha utilizzato il sistema per tornare a lavorare a tempo pieno come sostenitore ambientale.

      L'impianto è composto da quattro array di microelettrodi posizionati nel giro precentrale sinistro di Harrell, la regione del cervello che coordina il linguaggio, registrando l'attività di 256 elettrodi corticali. Gli algoritmi di apprendimento automatico integrati in una piattaforma software chiamata BRAND, sviluppata dal ricercatore post-dottorato dell'UC Davis Nicholas Card, traducono quell'attività neurale in fonemi della lingua inglese, quindi mappano quei fonemi in parole e frasi. Il sistema legge il testo decodificato in una versione sintetizzata della voce di Harrell prima della SLA.

      In test controllati con un vocabolario di 125.000 parole, il sistema ha ottenuto oltre il 99% di precisione nelle parole. Nell'uso quotidiano al di fuori del laboratorio, Harrell ha valutato il 92% delle frasi come accurate o per lo più corrette. Durante il periodo dello studio, ha comunicato più di 183.000 frasi.

      Il 💜 della tecnologia dell'UE Le ultime novità dalla scena tecnologica dell'UE, una storia del nostro saggio fondatore Boris e alcune opere d'arte AI discutibili. È gratuito, ogni settimana, nella tua casella di posta. Iscriviti ora! “La cosa fondamentale per me è che sta consentendo la comunicazione quotidiana per un ragazzo che vuole parlare ma non può,” ha dichiarato il neurochirurgo David Brandman, che ha impiantato il dispositivo nel 2023 e ha co-guidato lo studio, a The Register. “Nonostante sia paralizzato, è tornato a lavorare a tempo pieno e ha conversazioni significative con sua figlia che non ha mai sentito il suono della sua voce.”

      L'importanza dello studio non risiede solo nella precisione ma anche nell'indipendenza. I precedenti sistemi BCI richiedevano la presenza dei ricercatori a casa del paziente ogni volta che il dispositivo era in uso, o richiedevano al paziente di recarsi in laboratorio. Il sistema di Harrell è gestito dal suo team di assistenza domiciliare, senza la necessità di supporto da parte dei ricercatori.

      In base alla tempistica dello studio, ha utilizzato in media più di cinque ore al giorno.

      Il team dell'UC Davis fa parte di BrainGate, il consorzio di università e del Dipartimento degli Affari dei Veterani degli Stati Uniti che sviluppa interfacce cervello-computer per il ripristino del linguaggio, il controllo del computer e il recupero del movimento. L'hardware stesso non è costruito su misura, utilizzando array di microelettrodi esistenti prodotti da Blackrock Neurotech. La vera innovazione è nel software, in particolare negli algoritmi di apprendimento automatico della piattaforma BRAND che decodificano il tentativo di linguaggio dai segnali neurali in tempo reale.

      Brandman ha paragonato lo stato attuale della tecnologia BCI ai primi pacemaker, che negli anni '50 richiedevano cablaggi esterni a grandi batterie o alimentazione da rete. Settanta anni dopo, i pacemaker vengono impiantati in procedure ambulatoriali. “Siamo nelle fasi iniziali di questo tipo di tecnologia,” ha detto Brandman.

      Harrell è ancora collegato a computer esterni, ma i progressi dell'IA del team dell'UC Davis combinati con il lavoro di miniaturizzazione dell'hardware in aziende come Neuralink, Synchron e Paradromics indicano un futuro in cui l'installazione è molto meno ingombrante.

      Il panorama competitivo nel BCI sta accelerando. Neuralink ha impiantato dispositivi in almeno 21 pazienti sotto protocolli di ricerca ma non ha ancora ottenuto approvazione commerciale. La Cina ha approvato il primo BCI invasivo disponibile commercialmente all'inizio di quest'anno.

      Altri approcci per ripristinare il linguaggio per le persone con SLA utilizzano la conversione vocale AI piuttosto che impianti cerebrali, ma quei metodi richiedono che il paziente mantenga alcune capacità vocali.

      Ciò che distingue il lavoro dell'UC Davis è la sua dimostrazione che un BCI può passare da esperimento di laboratorio a strumento pratico e sostenuto nella vita quotidiana. Le 3.800 ore di registrazione cerebrale costituiscono anche il più grande dataset neurale individuale con risoluzione a singolo neurone mai raccolto, secondo il co-investigatore principale Sergey Stavisky, che informerà i futuri miglioramenti agli algoritmi di decodifica.

      Il sistema rimane un dispositivo investigativo, limitato dalla legge federale all'uso per la ricerca, ed è stato testato su un singolo paziente. Se i risultati si generalizzano ad altri pazienti con SLA, o a persone con diverse condizioni neurologiche, non è ancora noto. Scalare la tecnologia da uno studio clinico a un dispositivo medico prescritto richiederà approvazione normativa, miniaturizzazione dell'hardware e riduzione dei costi che potrebbero richiedere anni.

      “Desidero disperatamente non essere unico o speciale, perché ciò significherebbe che non ho più la malattia o che tutti coloro che hanno la malattia come me possono ricevere questa prescrizione,” ha detto Harrell attraverso il suo sistema BCI.