interfaccia cervello-computer

interfaccia cervello-computer

interfàccia cervèllo-computer <... kompi̯ùter>. – Tecnologia bionica che consente d'interfacciare il sistema nervoso centrale degli esseri umani con un computer e, attraverso questo, con vari dispositivi informatici o robotici. Le interfacce cervello-computer (ICC) sono dette di ingresso se forniscono segnali afferenti al sistema nervoso, di uscita se il segnale prodotto dal sistema nervoso dell’utente viene registrato ed elaborato dalla ICC al fine di controllare un sistema informatico o robotico. I primi esemplari di ICC di uscita sono stati sviluppati con lo scopo principale di consentire il recupero di alcune capacità motorie e di comunicazione in soggetti affetti da gravi lesioni al tratto spinale, da sclerosi laterale amiotrofica e da altre distrofie muscolari fortemente invalidanti, che arrivano a impedire completamente il controllo muscolare volontario (soggetti locked-in). Questi sistemi, che si collegano a manipolatori robotici, carrozzelle robotiche e programmi di videoscrittura, consentono di desumere un intento dell’utente (selezionare un’azione di presa di un braccio robotico, una direzione di movimento della carrozzella, una lettera dalla videotastiera) in base all’analisi dei correlati neurali delle sue attività di pensiero, provvedendo poi a pianificare in ogni dettaglio ed eseguire l’azione corrispondente. Un passo fondamentale nella progettazione di una ICC di uscita riguarda la scelta del tipo di segnale nervoso da utilizzare. Per motivi contingenti di efficienza, economicità e decodificabilità, i primi sistemi di ICC di uscita hanno fatto prevalentemente uso di segnali elettrici. Un’altra caratteristica importante, in base alla quale condurre un’analisi costi-benefici e valutare le opportunità di impiego di una ICC, è costituita dal suo grado di invasività. Gli elettrodi usati per rilevare i segnali elettrici possono essere posizionati sullo scalpo, come nel caso dell’elettroencefalografia (EEG), sulla superficie della corteccia cerebrale, o persino all’interno del tessuto cerebrale. Il processo di interazione di un sistema ICC con l’utente si articola in diverse fasi. Nella fase di acquisizione il segnale viene rilevato, amplificato e digitalizzato; nella successiva fase di elaborazione l’ICC viene addestrata mediante un processo di apprendimento automatico a estrarre dal segnale digitalizzato specifiche componenti che sono poi associate a comandi di alto livello per le periferiche dell’ICC; nella fase ulteriore di attuazione, l’ICC pianifica in modo dettagliato ed esegue l’azione corrispondente al comando. Infine, dalla percezione degli effetti dell’azione eseguita (generalmente in modalità visiva, ma anche tattile o uditiva) l’utente ottiene vari elementi utili per correggere le proprie attività mentali allo scopo di controllare con efficacia sempre maggiore gli effettori robotici e le altre periferiche collegate alla ICC.