Per la prima volta, i chip cerebrali dell'intelligenza artificiale consentono a un uomo paralizzato di muoversi e sentire di nuovo

"Era una domenica pomeriggio", ci ha raccontato del suo incidente Keith Thomas, un quarantacinquenne originario di Long Island. "Mi sono tuffato dalla parte sbagliata della piscina e ho perso i sensi."

La cosa successiva che seppe, dice Thomas, fu il trasporto aereo in un vicino ospedale; era luglio 2020, solo pochi mesi dopo l'inizio della pandemia, e si era gravemente rotto il collo alle vertebre C4 e C5 della colonna vertebrale. Da allora è rimasto paralizzato dal collo in giù, incapace di muoversi o di sentire gli arti, fino a qualche mese fa, cioè, quando uno studio clinico unico nel suo genere ha riportato sia il movimento che la sensibilità alle sue braccia e alle sue mani. prima volta in tre anni.

Thomas, che vive con la tetraplegia, è stato il primo paziente a ricevere quello che i suoi medici chiamano un doppio bypass neurale, una nuova terapia bioelettrica sperimentata presso i Feinstein Institutes for Medical Research della Northwell Health. Guidata da Chad Bouton, professore presso l'Istituto di medicina bioelettronica di Northwell, la nuova procedura sperimentale prevede una combinazione di intelligenza artificiale, impianti di interfaccia cervello-computer (BCI), computer esterni e tecnologia indossabile non invasiva.

Come un intervento chirurgico di bypass coronarico crea una deviazione affinché il cuore possa pompare il sangue attorno a un ostacolo, un bypass neurale utilizza una combinazione di apprendimento automatico e segnalazione elettrica per reindirizzare i segnali neurali di un individuo, evitando qualunque barriera gli impedisca di arrivare dove si trova dovrei andare. Un doppio bypass neurale, quindi, reindirizza il segnale in uno solo ma due posti: in questo caso, le aree responsabili del movimento e del tatto.

L'obiettivo? Per rispondere a una domanda sfuggente: come si ripristina la comunicazione tra cervello e corpo, quando i due non riescono più a parlare?

"È un problema molto impegnativo", ha detto Bouton, che è anche fondatore e amministratore delegato di un'azienda biotecnologica chiamata Neuvotion, durante una videochiamata. "Osservi questi complessi schemi elettrici nel cervello e stai cercando di dare un senso agli schemi ed estrarne informazioni. Vogliamo sapere quando qualcuno sta pensando di muovere la mano o di muovere le dita, e vogliamo essere in grado di incanalare questi pensieri in qualcosa di utile."

Bouton e il suo team chiamano questo approccio “terapia guidata dal pensiero”, in cui i chip incorporati nel cervello del paziente utilizzano l’apprendimento automatico per interpretare il linguaggio complesso dei neuroni. Sembra fantascienza? Assolutamente. Ma finora si sta dimostrando inequivocabilmente promettente e le implicazioni per i milioni di persone in tutto il mondo che soffrono di paralisi o difficoltà motorie potrebbero essere significative.

"È frustrante quando qualcuno guarda il proprio arto e non riesce a fare il movimento che vuole", ha detto Bouton. "Ci provano, e il cervello sa che ci stanno provando, ma le cose non stanno accadendo. È super frustrante e può essere deprimente."

Il professore e il suo team hanno eseguito il primo intervento chirurgico di bypass neurale singolo al mondo nel 2016, ripristinando con successo il movimento nelle braccia di un paziente che si era rotto il collo durante una vacanza con la famiglia sei anni prima. Ma mentre quella procedura è stata in grado di ristabilire la capacità di muoversi – quando era collegato a un computer, cioè – non ha riportato il senso delle emozioni del paziente.

Ora, sette anni dopo, il doppio bypass neurale è stato progettato per fare entrambe le cose: ripristinare il movimento e la sensazione.

Nel caso di Thomas, ha dovuto prima passare mesi a fissare i movimenti simulati del braccio e della mano sullo schermo di un computer, sollecitando il suo cervello - senza successo, all'epoca - a imitare i movimenti. I medici e gli ingegneri, nel frattempo, hanno effettuato una risonanza magnetica dettagliata del suo cervello, mappando le aree responsabili del movimento del braccio e del tocco della mano. (Come cercare un ago in un pagliaio estremamente delicato e pieno di vasi sanguigni, ci ha detto Bouton.)

Armati di questi dati, i medici hanno quindi ideato un piano per impiantare un totale di cinque chip BCI: due nell’area del cervello che presiede al movimento e tre nella regione responsabile del tatto e della sensibilità nelle dita. I chip trasmettono messaggi bioelettrici decodificati al computer, che poi invia segnali elettrici a una serie di cerotti carichi di elettrodi posizionati sulla colonna vertebrale e sugli avambracci di Thomas. Infine, una manciata di sensori infinitesimali posizionati sulla punta delle dita e sui palmi di Thomas inviano dati di tocco e pressione alla regione sensoriale del cervello di Thomas.