Un chip impiantato in un corpo sembrava una cosa molto lontana nella nostra società. Tuttavia, i chip impiantati nel cervello come il Neuralink di Elon Musk stanno iniziando ad essere utilizzati nella nostra attualità. Sebbene finora siano stati effettuati solo test su animali e sia ancora lontano dall’applicazione sugli esseri umani, questa tecnologia potrebbe rivoluzionare la medicina.
Recentemente, i ricercatori dell’EPFL (Istituto Federale Svizzero di Tecnologia di Losanna) hanno annunciato un nuovo neurochip che può rilevare e prevenire sintomi specifici di disturbi neurologici.
Questi scienziati svizzeri hanno combinato il design di chip a basso consumo, algoritmi di apprendimento automatico ed elettrodi morbidi impiantabili per produrre un’interfaccia neuronale in grado di identificare e sopprimere i sintomi di Parkinson e epilessia, in particolare.
Mahsa Shoaran del Laboratorio di Neurotecnologie Integrate della Scuola di Ingegneria ha collaborato con Stéphanie Lacour del Laboratorio di Interfacce Bioelettroniche Morbide per sviluppare NeuralTree: “Un sistema di neuromodulazione a circuito chiuso su un chip in grado di rilevare e alleviare i sintomi delle malattie”, spiegano nell’articolo.
Questo neurochip ha una matrice di rilevamento ad alta risoluzione di 256 canali e un processore di apprendimento automatico a basso consumo. Il sistema può estrarre e classificare un ampio insieme di biomarcatori da dati di pazienti reali e modelli animali di malattie in tempo reale, il che porta a un alto grado di precisione nella previsione dei sintomi.
“NeuralTree beneficia della precisione di una rete neurale e dell’efficienza dell’hardware di un algoritmo ad albero decisionale”, dice Shoaran. “È la prima volta che siamo riusciti ad integrare un’interfaccia neuronale così complessa ma energeticamente efficiente per compiti di classificazione binaria, come il rilevamento di convulsioni o tremori, così come compiti di classificazione multi-classe, come la classificazione del movimento delle dita per applicazioni neuroprotesiche”.
NeuralTree funziona estraendo biomarcatori neuronali (modelli di segnali elettrici noti per essere associati a determinati disturbi neurologici) dalle onde cerebrali. Quindi classifica i segnali e può annunciare in anticipo un attacco di epilessia o un tremore di Parkinson, ad esempio. Se viene rilevato uno di questi sintomi, viene attivato un neurostimolatore, posizionato nel chip, che invia un impulso elettrico per bloccarlo.
Fino ad ora, il neurochip è stato addestrato per rilevare Parkinson e epilessia. Ma grazie al suo funzionamento con un algoritmo di apprendimento automatico, il sistema potrebbe essere addestrato con altri set di dati per rilevare altri disturbi neuronali.
“Eventualmente, possiamo usare interfacce neuronali per molti disturbi diversi e abbiamo bisogno di idee algoritmiche e avanzamenti nel design dei chip per farlo accadere. Questo lavoro è molto interdisciplinare, quindi richiede anche la collaborazione con laboratori come il Laboratorio di Interfacce Bioelettroniche Morbide, che possono sviluppare elettrodi neurali di ultima generazione o laboratori con accesso a dati di pazienti di alta qualità”, ha detto Shoaran.
