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Il chip neurale ultra-sottile di Stanford posizionato sulla corteccia cerebrale umana

I ricercatori della Stanford University hanno sviluppato un chip sottile come un foglio bagnato che si appoggia direttamente sulla corteccia cerebrale, con 65.500 elettrodi e 1.024 canali di registrazione simultanea. Mille volte più piccolo dei dispositivi attuali, potrebbe rivoluzionare il trattamento di SLA, paralisi ed epilessia. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO

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Le BCI: dalla fantascienza alla neurochirurgia
Le Brain-Computer Interface (BCI) — interfacce cervello-computer — sono dispositivi che permettono al sistema nervoso centrale di comunicare direttamente con apparecchiature informatiche, senza passare per i canali motori tradizionali come muscoli e tendini. Il campo delle BCI ha conosciuto un'accelerazione straordinaria nell'ultimo decennio: dagli impianti intracorticali di Utah Array, usati in ricerca neurologica da trent'anni, ai caschetti non invasivi EEG ad alta risoluzione, fino agli impianti cerebrali profondi di Neuralink. Ogni generazione di dispositivi ha aumentato il numero di segnali registrabili e ridotto il danno ai tessuti, ma nessuna aveva ancora raggiunto la densità e la minimalità del chip di Stanford.

Il chip come foglio bagnato: architettura e dimensioni
Il chip sviluppato dalla Stanford University è realizzato su un substrato flessibile e ultrasottile che si conforma alla superficie della corteccia cerebrale come un frammento di carta bagnata, adattandosi alle curvature del cervello senza esercitare pressione meccanica sui tessuti. Le dimensioni del dispositivo sono dell'ordine del millimetro di spessore, rendendolo oltre mille volte più sottile dei tradizionali array di elettrodi rigidi come lo Utah Array. Il chip non perfora il tessuto cerebrale — non è intracorticale — ma si posiziona sulla superficie della corteccia con un intervento neurochirurgico di tipo epidurale, molto meno invasivo dell'impianto di microelettrodi nel tessuto cerebrale.

65.500 elettrodi: densità senza precedenti
I numeri del chip di Stanford sono straordinari nel contesto delle BCI esistenti. Il dispositivo integra 65.500 elettrodi di registrazione, 1.024 canali di acquisizione simultanea e 16.384 canali di stimolazione elettrica. Per confronto, lo Utah Array, il dispositivo più usato nella ricerca BCI umana, ha 100 elettrodi. Il chip di Stanford ne ha 655 volte di più sulla stessa area, con una risoluzione spaziale che permette di registrare l'attività di singoli neuroni o piccoli gruppi neuronali su ampie aree corticali contemporaneamente. Questa densità apre possibilità di decodifica del segnale cerebrale radicalmente superiori a tutto ciò che era possibile fino ad ora.

Le applicazioni: SLA, paralisi, epilessia e oltre
Le prime applicazioni cliniche mirate dal team di Stanford riguardano patologie neurologiche in cui la comunicazione tra cervello e muscoli è compromessa o assente. Nella sclerosi laterale amiotrofica (SLA), il chip potrebbe permettere ai pazienti di controllare dispositivi di comunicazione o protesi con il solo pensiero, aggirando il sistema motore danneggiato. Nella paralisi spinale, potrebbe trasmettere segnali motori direttamente agli arti paralizzati. Nell'epilessia farmacoresistente, i 16.384 canali di stimolazione potrebbero permettere di rilevare l'attività epilettica in fase iniziale e inviarle una microstimolazione per interrompere la crisi prima che si propaghi. L'integrazione con l'intelligenza artificiale per la decodifica del segnale è parte fondamentale del progetto.

Il chip di Stanford non è ancora in uso clinico: è un prototipo in fase di test preclinicalici, e il percorso verso l'approvazione regolatoria per l'uso negli esseri umani richiederà anni. Ma rappresenta qualcosa di importante: la dimostrazione che è possibile costruire un'interfaccia cervello-computer con una densità di informazioni biologicamente significativa e un impatto chirurgico accettabile. Il confine tra il cervello umano e le macchine informatiche si sta assottigliando, letteralmente, fino allo spessore di un foglio di carta bagnato.

 

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