Le insidie delle interfacce
C'è ancora molta strada da fare prima che le interfacce cervello-computer possano essere utilizzate per leggere i pensieri. E la tecnologia ha i suoi limiti anche sotto altri aspetti, sottolinea Roger Gassert.
![Roger Gassert](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2019/08/blog-gassert-bci/_jcr_content/news_content/textimage/image.imageformat.textsingle.1573444387.png)
Le interfacce cervello-computer (BCI) offrono alle persone con gravi disabilità fisiche o del linguaggio la possibilità di interagire e comunicare con l'ambiente circostante Chi siamo. L'azienda Neuralink di Elon Musk ha recentemente presentato un progetto per connettere le persone con il mondo digitale utilizzando elettrodi innovativi simili a fili che vengono inseriti nella corteccia cerebrale.1.
![EEG-BCI al Cybathlon 2016](/de/news-und-veranstaltungen/eth-news/news/2019/08/blog-gassert-bci/_jcr_content/news_content/fullwidthimage/image.imageformat.930.447185536.jpg)
Negli ultimi decenni la ricerca ha già ottenuto successi impressionanti: In diversi studi, ai tetraplegici sono state impiantate nella corteccia cerebrale interfacce delle dimensioni di un dito con centinaia di piccoli elettrodi. Grazie a queste interfacce, i tetraplegici sono stati in grado di controllare un braccio robotico cercando di muovere mentalmente il braccio paralizzato.2. In un altro studio pionieristico, i pazienti con sindrome di locked-in completo sono stati in grado di dare risposte sì/no. La spettroscopia funzionale nel vicino infrarosso è stata utilizzata per misurare in modo non invasivo le variazioni locali dei livelli di ossigeno nel sangue e analizzata con un algoritmo di apprendimento automatico.3. Le persone affette da sindrome di locked-in completo non sono in grado di muovere volontariamente i propri muscoli. Non hanno quindi altro modo di esprimersi.
Solo alcune applicazioni quotidiane
Tuttavia, annunci ed esempi di ricerca così spettacolari smentiscono il fatto che la tecnologia BCI in generale è ancora agli inizi. Le BCI sono raramente o mai utilizzate nella vita quotidiana, nemmeno da persone con gravi disabilità fisiche.4. L'unica applicazione quotidiana di cui sono a conoscenza è la misurazione EEG che consente ai pazienti con gravi disabilità fisiche di utilizzare un correttore ortografico, sia come complemento a un correttore controllato dai movimenti oculari, poiché tale correttore stanca l'utente per un periodo di tempo più lungo.o come complemento a un dispositivo di ortografia controllato dai movimenti oculari, poiché tale dispositivo stanca l'utente durante l'uso prolungato, o dopo la paralisi completa nel caso della sindrome di locked-in completo, quando perdono anche il controllo dei muscoli oculari.
"La qualità del segnale di EEG-BCI non è sufficiente per le applicazioni critiche per la sicurezza".Roger Gassert
Le ragioni del limitato trasferimento della BCI nelle applicazioni quotidiane sono molteplici: la BCI invasiva con elettrodi impiantati richiede un intervento neurochirurgico, comporta il rischio di infezioni e la qualità del segnale degli elettrodi ad ago attualmente utilizzati diminuisce con il passare dei mesi. Un intervento di questo tipo è normalmente giustificato solo in casi di grave disabilità cronica e finora è stato possibile solo nel contesto di studi scientifici.
Sebbene le EEG-BCI non invasive siano molto più sicure e diffuse, presentano anche numerosi punti deboli: La qualità del segnale è molto più scadente rispetto alle interfacce impiantate, perché la distanza dal cervello è maggiore. Anche i movimenti dei muscoli della fronte, degli occhi e del collo possono interferire con il segnale. Anche con utenti ben addestrati, i comandi semplici vengono letti correttamente solo nel 60-90% dei casi. Questo non è sufficiente per applicazioni critiche per la sicurezza, come il controllo di una sedia a rotelle. Il controllo dell'EEG-BCI comporta anche uno sforzo cognitivo relativamente elevato per gli utenti e circa un quinto dei soggetti sottoposti a test non è in grado di controllare in modo affidabile un EEG-BCI. Questo fenomeno viene definito analfabetismo delle BCI.
Controllare con i pensieri, non con la lettura del pensiero
C'è una cosa di cui dobbiamo essere consapevoli: Né ora né a medio termine la BCI può essere definita "lettura del pensiero". Le BCI riconoscono i modelli di attività neuronale generati da determinati pensieri o compiti cognitivi. Il "controllo tramite il pensiero" non è la stessa cosa della "lettura del pensiero".
Tuttavia, dobbiamo già pensare alle questioni etiche e morali che potrebbero sorgere in futuro, soprattutto per quanto riguarda la privacy e l'umanità.5. Molti dei nostri pensieri li teniamo per noi, non li parliamo e non li trasformiamo in azioni. Chi sarebbe responsabile se una BCI eseguisse un pensiero dannoso che non era destinato a essere eseguito? I pensieri potrebbero anche essere manipolati dall'esterno non appena vengono elaborati digitalmente (brain hacking). E se in futuro le BCI saranno in grado di leggere i nostri pensieri in tempo reale e di collegarli con l'intelligenza artificiale, gli utenti delle BCI potrebbero acquisire capacità sovrumane, il che potrebbe portare a uno squilibrio nella società.
Una migliore documentazione
Spetta sia ai ricercatori che ai media dimostrare chiaramente non solo le possibilità, ma anche i limiti e le implicazioni etiche delle BCI. Negli studi scientifici sulle BCI, i metodi utilizzati dovrebbero essere meglio documentati, le serie di dati pubblicate e i limiti meglio comunicati. Oggi la BCI assomiglia ancora troppo spesso a una scatola nera e i risultati degli studi sono talvolta difficili da comprendere, anche per gli esperti.
Questo è stato evidente anche nel seguito della gara BCI che abbiamo organizzato al Cybathlon 2016 di Zurigo. Non è stato possibile capire cosa abbia portato esattamente al successo delle squadre leader.6. Un altro esempio è lo studio pionieristico citato all'inizio di questo articolo, che ha aiutato i pazienti con la sindrome del blocco completo a comunicare. Non è stato possibile riprodurlo da parte di altri scienziati, motivo per cui è stato messo pubblicamente in discussione. Se lo studio fosse stato meglio documentato, il problema non sarebbe sorto.
Potenziale nella ricerca e nella terapia
Nonostante queste sfide, le BCI sono importanti strumenti di ricerca. Ci permettono di capire meglio la funzione e l'organizzazione del cervello, ad esempio nella riorganizzazione cerebrale dopo un ictus. Chi siamo, negli ultimi anni diversi studi hanno dimostrato che i sistemi terapeutici guidati dalle BCI possono favorire il recupero dei pazienti colpiti da ictus con paralisi grave. In uno scenario terapeutico, decisioni errate e comandi ritardati non costituiscono un rischio per la sicurezza, a differenza di una sedia a rotelle controllata da BCI. Inoltre, la BCI è l'unico modo per riconoscere i comandi motori nel cervello e inviarli a un robot o a uno stimolatore muscolare elettrico per muovere gli arti paralizzati e potenzialmente rafforzare la connessione biologica con il cervello.
Note a piè di pagina
2Hochberg LR et al: Raggiungimento e presa da parte di persone con tetraplegia utilizzando un braccio robotico a controllo neurale. Nature 2012, 485: 372, doi: pagina esterna10.1038/nature11076
3 Chaudhary U et al: Comunicazione basata sull'interfaccia cervello-computer nello stato completamente bloccato. PLOS Biology 2017, e1002593, doi: pagina esterna10.1371/journal.pbio.1002593
4 Sono esclusi gli impianti cocleari e la stimolazione cerebrale profonda. Sebbene anche queste siano interfacce, il sistema nervoso centrale viene stimolato e non letto.
5 Drew L: pagina esternaL'etica delle interfacce cervello-computer. Natura 2019
6 pagina esternahttps://kids.frontiersin.org/article/10.3389/frym.2019.00087
Cybathlon 2020
Dopo che nel 2016 persone con disabilità hanno gareggiato per la prima volta in un Cybathlon su iniziativa dell'ETH di Zurigo, utilizzando sistemi di assistenza tecnica all'avanguardia per completare compiti rilevanti per la vita quotidiana, il 2 e 3 maggio 2020 si terrà un altro Cybathlon. Il Prevendita di biglietti per la manifestazione alla Swiss Arena di Kloten è iniziata.
Il Cybathlon è già il 27 agosto 2019 insieme a Weltklasse Zürich alla stazione centrale di Zurigo. I blocchi di gara si svolgono dalle 12.00 alle 14.00 e dalle 17.00 alle 19.00. L'ingresso alla manifestazione è gratuito.
Ulteriori informazioni su Cybathlon.ethz.ch