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Con le scoperte che si susseguono più rapidamente che in qualsiasi altro campo della scienza, negli ultimi anni le neuroscienze hanno fatto passi da gigante. Ecco 22 studi neuroscientifici davvero sorprendenti che mettono in discussione i nostri preconcetti su chi siamo, o chi potremmo essere.
All'inizio di quest'anno, gli scienziati del MIT hanno sviluppato una nuova tecnica per abbinare la mappatura strutturale (anatomia cerebrale) alla mappatura funzionale (come si comporta il cervello): è la prima volta che questo risultato viene raggiunto correttamente. Inoltre, questo è stato ottenuto su topi vivi, con la mappatura eseguita in tempo reale su tutte le regioni cerebrali. Questo video dà un'idea di quanto sia affascinante osservare l'associazione tra strutture cerebrali e attività in vivo cambiare in risposta alla visione di immagini diverse su un topo.
La tecnica all'avanguardia combina la microscopia a tre fotoni con generazione di terza armonica (THG) con la mappatura retinotopica, consentendo di osservare l'attività attraverso il tessuto cerebrale profondo tramite firme elettriche.
Offre inoltre una risoluzione straordinaria, che consente di studiare i singoli neuroni e le loro sottostrutture, così come i sottili vasi sanguigni e la mielina , una sorta di isolante noto per essere un fattore critico nella velocità di elaborazione cerebrale.
Questo studio si è concentrato sui centri visivi del cervello, ma lo stesso metodo può essere utilizzato per studiare altre regioni. Promette di essere uno strumento potente per comprendere le differenze tra stati cerebrali sani e patologici, nonché come il cervello risponde agli stimoli ambientali.
L'Università di Stanford ha compiuto una svolta fondamentale con una nuova di microscopia bifocale tecnica COSMOS. Il loro lavoro ha catturato filmati dell'attività neurale nell'intera corteccia cerebrale di un topo.
Questi segnali sono stati registrati essenzialmente filmando il cervello da tre diverse angolazioni, per poi estrarne i segnali computazionalmente e ottenere un video in diretta dell'attività macroscopica degli emisferi destro e sinistro. Ecco un esempio in cui si può letteralmente osservare la straordinaria tempesta elettrica di un vero cervello in azione.
Poiché la corteccia cerebrale gestisce funzioni cognitive complesse di livello superiore, è ora possibile iniziare a svelare in modo globale comportamenti più misteriosi come i processi decisionali. Ad esempio, per comprendere la relazione tra le decisioni che dipendono dalla percezione sensoriale e dalla funzione motoria (si pensi a cosa implica decidere in quale direzione schivare un'auto in arrivo).
I ricercatori prevedono inoltre che COSMOS costituisca un metodo a basso costo per lo screening degli effetti dei farmaci psichiatrici, in modo da poterli sviluppare in modo più efficace dal punto di vista funzionale.
Come abbiamo spiegato in un precedente articolo, una svolta fondamentale per DeepMind è arrivata grazie alla simulazione delle colonne neocorticali della mente umana. Ciò ha portato a un notevole incremento dell'intelligenza utilizzando una frazione della potenza di calcolo. Di conseguenza, questa IA modellata sull'essere umano ha ora superato i migliori giocatori al mondo di scacchi, Go e di eSports nei loro stessi giochi.
Sebbene non sia ancora del tutto chiaro, il sonno svolge una funzione fondamentale per il cervello dei mammiferi e dell'uomo, e ogni volta privazione del sonno . Quest'anno il Los Alamos National Laboratory ha scoperto che anche le reti computazionali a picchi dei sistemi di intelligenza artificiale soffrono di una forma di privazione del sonno, diventando instabili quando lavorano per lunghi periodi senza pause. Tuttavia, quando vengono messe in uno stato di rete simile alle onde cerebrali che sperimentiamo durante il sonno, le prestazioni ottimali vengono ripristinate.
Potrebbe non sembrare una novità, ma è probabile che i progressi nell'intelligenza artificiale trasformino il modo in cui viviamo. I risultati suggeriscono anche che la fusione tra neuroscienze e intelligenza artificiale potrebbe dare vita a una nuova era di computer super intelligenti.
Un minuscolo dispositivo cerebrale è stato utilizzato per migliorare la qualità della vita dei pazienti affetti da grave paralisi degli arti superiori causata da malattia del motoneurone. Condotto presso l'Università di Melbourne, questo studio ha impiantato la nuova microtecnologia all'interno del cervello dei partecipanti.
Il dispositivo chiamato Stentrode™ è stato inserito nel collo tramite chirurgia laparoscopica e da lì è stato trasportato nella corteccia motoria attraverso i vasi sanguigni. Questo metodo mini-invasivo evita i rischi e le complicazioni post-operatorie associati alla chirurgia cerebrale a cielo aperto.
L'impianto utilizza la tecnologia wireless per trasmettere un'attività neuronale specifica a un computer, dove viene convertita in azioni basate sulle intenzioni dei pazienti. Sorprendentemente, questo minuscolo chip ha permesso ai pazienti di eseguire azioni come cliccare e ingrandire, e di scrivere con una precisione del 93%, aiutandoli a fare cose che diamo per scontate come messaggi, e-mail e acquisti online.
È ancora molto presto, ma la natura minimamente invasiva del trattamento dimostra il grande potenziale delle microneurotecnologie per aiutare le persone con ogni tipo di deficit cognitivo.
Nel 2018 abbiamo riferito che gli scienziati hanno scoperto come riprogrammare le cellule staminali in neuroni specifici. Quest'anno, ricercatori di quattro diverse università statunitensi hanno compiuto un passo più importante verso il Sacro Graal dell'estensione della vita. Identificando le reti geniche che regolano la rigenerazione cellulare, sono stati in grado di manipolare le cellule normali per trasformarle in cellule progenitrici, che possono trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula per sostituire le cellule morenti.
La loro dimostrazione di concetto è stata effettuata utilizzando le cellule gliali del pesce zebra, convertendole di fatto in cellule staminali che hanno poi individuato e ripristinato le cellule retiniche danneggiate per recuperare la vista compromessa.
La morte cellulare, o apoptosi, gioca un ruolo fondamentale nell'inevitabile processo di invecchiamento naturale negli esseri umani. I ricercatori ritengono che il processo di rigenerazione dei neuroni nel cervello sarà simile. Se coronato da successo, avrebbe enormi implicazioni per patologie come il morbo di Alzheimer, in cui ampie regioni del cervello possono andare perdute a causa della morte dei neuroni. Potrebbe inoltre contribuire a prevenire i numerosi effetti collaterali dell'invecchiamento cerebrale, consentendo una vita più lunga e sana, mantenendo una forma fisica ottimale anche in età avanzata.
Invece di sostituire le cellule morenti, gli scienziati dell'Università di Heidelberg hanno identificato i processi chiave coinvolti nella morte delle cellule cerebrali, chiamata neurodegenerazione. Hanno scoperto il processo attraverso il quale l'assorbimento cellulare del glutammato previene la morte cellulare nelle persone sane, ma diventa inattivo in condizioni patologiche come l'ictus, dove l'apporto di ossigeno alle cellule cerebrali risulta limitato.
In effetti, questo porta le cellule a distruggersi da sole semplicemente perché non ricevono i segnali chimici corretti che le indichino come sopravvivere. I ricercatori hanno quindi sviluppato una speciale classe di inibitori in grado di intervenire e disattivare il "complesso di morte" cellulare prima che si verifichi.
Gli inibitori si sono dimostrati molto efficaci nel proteggere le cellule nervose, il che, auspicabilmente, porterà a una nuova classe di opzioni terapeutiche per le malattie neurodegenerative.
I ricercatori dell'Università di Aarhus hanno utilizzato tecniche di imaging PET e MRI avanzate per rivelare che il morbo di Parkinson è in realtà costituito da due diverse varianti della malattia.
In una variante, la malattia inizia nell'intestino, diffondendosi poi al cervello attraverso le connessioni neurali. Nell'altra, inizia nel cervello e poi si diffonde all'intestino e ad altri organi. Questo video offre un'ottima panoramica.
Sebbene non sia una cura definitiva, rappresenta un importante passo avanti nella giusta direzione per poter identificare precocemente l'insorgenza della malattia e adottare misure preventive. Ad esempio, potrebbe portare a trattamenti in grado di impedire alla malattia di raggiungere il cervello, dove poi i suoi effetti diventano debilitanti nel tempo. È inoltre un altro tassello fondamentale nel complesso puzzle della potente simbiosi tra intestino e mente, scientificamente nota come asse intestino-cervello.
Gli scienziati dell'Università di Cambridge e dell'Imperial College di Londra hanno sviluppato un nuovo tipo di algoritmo di intelligenza artificiale in grado di rilevare, differenziare e identificare diversi tipi di lesioni cerebrali a partire dai dati della TAC topografica.
Le TAC raccolgono un'enorme quantità di dati, la cui analisi può richiedere ore agli esperti, e questo richiede la valutazione collettiva di più TAC nel tempo per monitorare le traiettorie di recupero o la progressione della malattia. Questo nuovo strumento di intelligenza artificiale sembra essere più efficace degli esperti umani nel rilevare tali cambiamenti, oltre a essere molto più rapido ed economico.
Ad esempio, la loro ricerca ha dimostrato che il software è altamente efficace nel quantificare automaticamente la progressione di diversi tipi di lesioni cerebrali, aiutando a prevedere quali lesioni si sarebbero estese. L'applicazione innovativa di questo tipo di intelligenza artificiale a supporto dell'analisi umana sarà probabilmente la prima di molte che trasformeranno la diagnostica medica in modi economicamente vantaggiosi.
I super-anziani sono individui le cui capacità cognitive superano di gran lunga quelle dei loro coetanei in età avanzata, mantenendo capacità mentali giovanili anche dopo i 70 e gli 80 anni. Finora il segreto per mantenere la forma fisica ottimale è stato poco compreso.
L'Ospedale Universitario di Colonia e il Centro di Ricerca Jüelich hanno scoperto una differenza fondamentale nella loro biologia. Utilizzando scansioni PET, hanno rivelato che i super-anziani presentano una resistenza notevolmente aumentata alle tau e amiloidi. Fino a pochi anni fa, queste proteine si erano rivelate difficili da studiare.
I super-anziani presentano anche livelli più bassi di tau e amiloide, che a loro volta portano a vari tipi di neurodegenerazione nella maggior parte delle persone in età avanzata. È stato ora identificato che una ridotta resistenza all'accumulo di tau e amiloide è un fattore biologico primario per la perdita di una forma cognitiva ottimale.
Nuove ricerche possono concentrarsi su questi processi per trovare modi di curare il declino mentale in generale e per contribuire a sviluppare terapie che proteggano dalle forme di demenza già presenti.
Un team di ricerca dell'Università della California di San Francisco ha sviluppato con successo un metodo che utilizza la stimolazione cerebrale profonda (DBS) per trattare in modo adattivo i sintomi depressivi solo quando si manifestano. La stimolazione cerebrale profonda prevede l'impianto di elettrodi nel cervello per erogare correnti elettriche che alterano l'attività cerebrale.
Studi precedenti hanno avuto un successo limitato nel trattamento della depressione con la DBS, poiché i dispositivi potevano erogare una stimolazione elettrica costante solo in un'area del cervello. Tuttavia, la depressione può colpire diverse aree del cervello e le caratteristiche neurali della depressione possono aumentare e diminuire in modo imprevedibile.
Con l'obiettivo di creare essenzialmente un pacemaker per il cervello, gli scienziati hanno decodificato un nuovo biomarcatore neurale. Questo specifico schema di attività cerebrale predice efficacemente l'insorgenza dei sintomi. Grazie a questa conoscenza, il team ha personalizzato una nuova tecnologia DBS che si attiva solo quando e dove riconosce tale schema.
Questo tipo di terapia automatica on-demand è impressionante perché le sue risposte funzionali sono uniche sia per il cervello del paziente che per il circuito neurale che causa la malattia. Nel suo primo esperimento, questo metodo DBS personalizzato è stato testato su un paziente affetto da depressione grave e ha superato brillantemente il test. Quasi immediatamente, i sintomi del paziente si sono alleviati, e la situazione è rimasta tale a lungo termine.
Nell'era del COVID, in cui ansia e problemi di salute mentale stanno diventando sempre più diffusi, questo approccio potrebbe rivelarsi una terapia inestimabile e senza farmaci per centinaia di milioni di persone.
Analogamente alle onde luminose, gli esseri umani possono percepire solo uno spettro relativamente piccolo delle onde sonore che ci circondano. In genere, possiamo percepire solo frequenze comprese tra 20 Hz e 20.000 Hz; oltre questa soglia si parla di ultrasuoni. Questa è la gamma di frequenze in cui operano animali come i pipistrelli, ed è anche quella utilizzata nelle ecografie mediche.
Un nuovo metodo che utilizza una tecnologia sofisticata è stato sperimentato dagli scienziati dell'Università di Aalto e ha portato alla creazione di un dispositivo che fornisce agli esseri umani un udito paragonabile a quello dei pipistrelli. Ciò include non solo la capacità di percepire frequenze ben oltre i 20.000 Hz, ma anche di discernere la direzione e la distanza delle sorgenti sonore. Ai biologi, ad esempio, consente di seguire in volo pipistrelli altrimenti furtivi e di localizzarne la posizione.
Funziona registrando gli ultrasuoni tramite un array di microfoni sferici, che rilevano i suoni ultrasonici e utilizzano un computer per tradurne l'altezza in frequenze udibili. Quindi riproducono le onde sonore convertite tramite cuffie in tempo reale. Essere in grado di percepire suoni normalmente impercettibili potrebbe avere preziose applicazioni industriali, ad esempio per sentire e localizzare perdite di gas altrimenti silenziose.
Sebbene le neuroscienze siano un campo scientifico relativamente giovane e in rapida crescita, l'intelligenza artificiale (IA) è molto più recente e in rapida crescita. Il potenziale della combinazione di questi due campi della scienza è stato svelato dai ricercatori del MIT.
Utilizzando l'apprendimento automatico, hanno scoperto che le reti neurali artificiali possono autoapprendere come percepire gli odori in pochi minuti, imitando di fatto i circuiti olfattivi del cervello dei mammiferi. Questo è un risultato significativo perché l'algoritmo messo in atto non aveva alcuna conoscenza dei milioni di anni di evoluzione necessari per sviluppare biologicamente l'olfatto.
Eppure, sorprendentemente, la rete neurale artificiale ha replicato l'attività biologica dell'olfatto in modo così fedele da rivelare che la rete olfattiva del cervello è matematicamente ottimizzata per la sua funzione.
Questa precisa imitazione della struttura naturale dei circuiti cerebrali da parte dell'apprendimento automatico indipendente potrebbe inaugurare una nuova era, in cui l'intelligenza artificiale ci insegnerà i segreti più reconditi dell'evoluzione biologica. L'olfatto è il punto di partenza nel 2021, ma chissà dove potrebbe portarci..
I ricercatori dell'Università della California a San Francisco hanno sviluppato un nuovo tipo di neuroprotesi vocale per pazienti paralizzati, che impedisce loro di parlare. Il metodo è stato testato con successo su un uomo con un tronco encefalico gravemente danneggiato, che ha causato una paralisi totale del corpo.
È sorprendente che funzioni rilevando i segnali cerebrali correlati al linguaggio che controllano le corde vocali. Quando parliamo, le corde vocali richiedono istruzioni motorie complesse per articolare l'ampia varietà di suoni che utilizziamo durante una conversazione. Anche quando non siamo in grado di muoverci, questi segnali possono comunque essere inviati dal cervello.
Utilizzando registrazioni cerebrali di pazienti epilettici, gli scienziati hanno sviluppato un metodo per la decodifica in tempo reale delle istruzioni impartite ai muscoli vocali, trasformandole in parole. Da questi schemi neurali, sono stati in grado di distinguere in modo affidabile 50 diverse parole comuni, ogni volta che il paziente le stava pensando.
Tutto ciò che era necessario era che il paziente indossasse un array di elettrodi ad alta densità per catturare e registrare l'attività neurale, che a sua volta registrava i segnali provenienti dalla corteccia motoria del linguaggio. Questo consentiva di tradurre fino a 18 parole al minuto con una precisione del 93%. Il vantaggio per il paziente era che doveva semplicemente comportarsi come se stesse realmente parlando e poteva comunicare centinaia di frasi diverse scegliendo tra le 50 parole del vocabolario.
Sebbene questa scoperta sembri limitata ai pazienti paralizzati, ogni notte siamo paralizzati quando sogniamo (a meno che non siamo sonnambuli). Se sufficientemente evoluto, questo approccio potrebbe, ad esempio, aprire la strada alla traduzione dei nostri stessi pensieri durante il sonno!
Tecnicamente definiti "organoidi cerebrali", questi mini-cervelli possono essere coltivati a partire da cellule staminali pluripotenti indotte. Queste cellule staminali possono essere prelevate dalla pelle o dal sangue di una persona e hanno il potenziale di trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula. Il vantaggio è che strutture cellulari normalmente molto difficili da raggiungere possono, in linea di principio, essere coltivate e isolate per lo studio. Ciò è particolarmente rilevante per il cervello, tuttavia i mini-cervelli creati in precedenza presentavano strutture funzionali limitate.
Quest'anno, gli scienziati dell'UCLA hanno compiuto un salto di qualità nella complessità strutturale, coltivando aggregati di organoidi per formare complesse strutture cerebrali tridimensionali. I ricercatori hanno prelevato cellule staminali da pazienti affetti da sindrome di Rett (una patologia caratterizzata da convulsioni) e sono riusciti a coltivare mini-cervelli con un'attività funzionale simile a quella di alcune parti del cervello umano. Ciò ha permesso loro di osservare in modo sicuro ed efficace i modelli di attività elettrica che simulano l'insorgenza di una crisi epilettica.
Questa ricerca dimostra per la prima volta che alcuni aspetti delle funzioni cerebrali possono essere isolati e studiati in laboratorio fino al livello delle singole cellule viventi. Il vantaggio principale è che questi mini-cervelli possono essere coltivati per replicare aspetti delle funzioni cerebrali normali e patologiche, nonché per testare farmaci e trattamenti senza rischi per l'uomo o gli animali.
Le dimensioni del cervello umano sono enormi, quindi ci sono ancora chiari limiti in termini di complessità delle strutture cerebrali che possono essere studiate, ma è chiaro che questo campo emergente delle neuroscienze ha un potenziale degno della fantascienza.
Con la crescita esponenziale della potenza di calcolo negli ultimi decenni, i microchip sono diventati sempre più piccoli di anno in anno. Alcuni neuroscienziati specializzati in tecnologia presso la Brown University hanno ora sviluppato un computer wireless così piccolo da poter essere facilmente ignorato dall'occhio umano. Soprannominati "neurograin" – perché hanno all'incirca le dimensioni di un granello di sale – sono stati sviluppati per tracciare e monitorare l'attività cerebrale.
Questi computer ultra-piccoli sono in grado di registrare l'attività elettrica dei neuroni vicini e di trasmettere i dati in modalità wireless. L'obiettivo era sviluppare un nuovo tipo di sistema di interfaccia cervello-computer (BCI), in cui una rete di mini-sensori potesse monitorare collettivamente aspetti significativi dell'attività cerebrale e inviare le informazioni a un hub nelle vicinanze.
In un esperimento di proof-of-concept, i ricercatori hanno implementato una rete per registrare con successo l'attività neurale di un roditore con una precisione molto maggiore di quanto mai raggiunto prima. Questa registrazione dei segnali cerebrali con un dettaglio senza precedenti è ancora in fase iniziale, ma la svolta tecnologica promette di convertire le onde cerebrali in azioni utili nel mondo reale senza alcuno sforzo fisico.
Quest'anno è stato utilizzato un nuovo tipo di array di microelettrodi per creare una forma di visione artificiale tramite una protesi visiva. Gli scienziati dell'Università dello Utah, presso il John A. Moran Eye Center, hanno costruito il dispositivo per registrare e stimolare l'attività neuronale all'interno della corteccia visiva.
Impiantato nell'occhio, il dispositivo riceve informazioni visive attraverso occhiali dotati di una piccola videocamera, i cui dati vengono elaborati da un software specializzato. Il dispositivo attiva quindi i neuroni retinici per produrre fosfeni, come se ricevessero punti luminosi. A loro volta, consentono alla mente di percepire immagini elementari di linee e forme.
Sperimentato su un paziente completamente cieco, questo metodo si è dimostrato efficace e non ha comportato complicazioni dovute all'intervento chirurgico o alla stimolazione neuronale. In questo primo test è stato utilizzato un solo array. Tuttavia, l'obiettivo successivo è utilizzare da 7 a 10 array per fornire immagini più dettagliate che consentano ai non vedenti di orientarsi visivamente nel mondo.
Una nuova classe di "molecole danzanti" è stata applicata dai ricercatori della Northwestern University per riparare i tessuti in caso di gravi lesioni del midollo spinale e per invertire con successo la paralisi. La parte "danzante" consiste nel manipolare il movimento di queste molecole in modo che possano farsi strada fino ai recettori cellulari normalmente irraggiungibili, stimolandoli così ad attivare il processo di riparazione dei tessuti nervosi.
Queste molecole apparentemente magiche agiscono innescando segnali a cascata, innescando la rigenerazione degli assoni e aiutando i neuroni a sopravvivere dopo una lesione, stimolando la nascita di diversi nuovi tipi di cellule. Questo a sua volta favorisce la ricrescita dei vasi sanguigni persi, necessaria per la guarigione cellulare.
Testato sui topi, una singola iniezione di terapia molecolare ha permesso ai topi paralizzati di tornare a camminare in meno di quattro settimane. Fortunatamente, 12 settimane dopo (ben oltre la completa guarigione), i materiali si biodegradano trasformandosi in nutrienti per le cellule senza effetti collaterali, scomparendo di fatto dall'organismo in modo naturale.
La realtà virtuale (VR) è utilizzata dagli psicofisici da decenni per studiare il modo in cui percepiamo le informazioni sensoriali. Quest'anno i ricercatori dell'Università di Basilea, la più antica università della Svizzera, hanno sviluppato un'applicazione di realtà virtuale per trattare la fobia dell'altezza.
Chiamato Easyheights, questo software compatibile con smartphone offre una terapia di esposizione utilizzando immagini a 360° di luoghi reali. Indossando un visore VR, gli utenti si posizionano su una piattaforma che parte da un metro di altezza e sale progressivamente man mano che si abituano a ciascuna altezza. Il metodo funziona aumentando l'esposizione sensoriale all'altezza senza incrementare il livello di paura.
Uno studio clinico ha dimostrato l'efficacia di questa forma di trattamento immersivo, producendo significative riduzioni della fobia in situazioni di reale altezza. I benefici sono stati riscontrati con sole quattro ore di formazione domiciliare. Questa scoperta dimostra come la combinazione delle conoscenze neuroscientifiche con le tecnologie odierne possa migliorare clinicamente la qualità della vita delle persone in modi facilmente accessibili.
Proprio in questo momento, i neuroscienziati del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology stanno letteralmente costruendo "cervelli in miniatura" geneticamente modificati con diverse versioni del DNA di Neanderthal. Utilizzando la futuristica biotecnologia "dal basso verso l'alto" nota come CRISPRdelle dimensioni di una lenticchia mini-cervelli conterranno gruppi di neuroni vivi, coltivati a partire da cellule staminali, in grado di svolgere una vera e propria attività cerebrale.
Sebbene saranno troppo piccoli per comprendere comportamenti complessi come la comunicazione, si prevede che riveleranno differenze nell'attività cerebrale fondamentale che i Neanderthal potrebbero aver avuto. In questo modo, la genetica sta fornendo una sorta di telescopio storico per le neuroscienze, consentendo loro di scrutare il funzionamento dei cervelli antichi. Tutto questo a partire dal DNA conservato in frammenti ossei per decine di migliaia di anni.
E se pensate che si tratti di qualcosa di semplice come poche cellule in una capsula di Petri... ripensateci. I ricercatori tedeschi stanno progettando di collegare i mini-cervelli dei Neanderthal a dei robot, per osservarne i risultati comportamentali. Un progetto ancora più ambizioso della trama di un film di fantascienza futurista, ma se avrà successo, la mente rimarrà semplicemente sbalordita da ciò che sarà possibile nei prossimi anni: qualcuno ha bisogno di robot domestici Neanderthal?!
Una delle maggiori sfide che i neuroscienziati devono affrontare è la grande difficoltà di studiare cervelli viventi. Anche nei cervelli di defunti di recente, i neuroni si decompongono rapidamente nelle ore successive alla morte, disintegrandosi letteralmente. Per affrontare questa sfida, alcuni neuroscienziati entusiasti dell'Università di Yale hanno creato una tecnologia biotecnologica all'avanguardia chiamata BrainEx. Questo sistema di supporto ad alta tecnologia è stato progettato per mantenere in vita le cellule cerebrali, proprio come i capelli e le unghie continuano a crescere post-mortem.
Mettendo alla prova la tecnologia, i ricercatori hanno utilizzato BrainEx per ripristinare l'attività sinaptica e la circolazione in un cervello di maiale morto da quattro ore. Il cervello era stato rimosso dal maiale e rianimato con un apporto di sangue artificiale utilizzando una miscela brevettata di agenti protettivi, stabilizzanti e di contrasto. Ciò è avvenuto poco prima che iniziasse la distruzione delle funzioni cellulari e molecolari. L'immagine sottostante mostra la differenza tra un cervello di maiale normalmente in disintegrazione 10 ore dopo la morte (a sinistra) e le cellule apparentemente sane del cervello di maiale rianimato (a destra).
Ed ecco che arriva la parte zombie. Sebbene i neuroni fossero mantenuti vivi e vegeti, non c'era attività funzionale di livello superiore nei circuiti cerebrali – quindi vivi e morti allo stesso tempo. Questo passaggio dalla narrativa alla Frankenstein alla saggistica, mostra come le neuroscienze possano trasformare grandi questioni etiche da filosofiche a pratiche.
La biotecnologia non si limita ai maiali zombie, ma in linea di principio può funzionare con qualsiasi tipo di cervello di mammifero... compresi gli esseri umani! Questa scoperta ha un enorme potenziale per migliorare la nostra conoscenza pratica del funzionamento della nostra mente. Allo stesso tempo, sembra inquietantemente vicina a riportare in vita i morti.
Su una nota più stimolante, il 2019 ha visto anche lo sviluppo di un sistema informatico in grado di tradurre l'attività cerebrale in linguaggio sintetizzato. Funziona decodificando i movimenti dei muscoli coinvolti nel linguaggio tramite impulsi nervosi analizzati attraverso l'attività elettrofisiologica. I risultati di un esperimento condotto presso l' Università della California a San Francisco hanno dimostrato che un prototipo poteva interpretare con successo il linguaggio attraverso i segnali nervosi muscolari, se parlato lentamente.
I ricercatori prevedono di migliorare la biotecnologia fino a raggiungere velocità di parlato naturali, intorno alle 150 parole al minuto. Tuttavia, è già un risultato notevole, considerando che vengono misurati solo i segnali cerebrali. Ecco un video che dimostra come i modelli di attività cerebrale della corteccia somatosensoriale di chi parla, decodificati in movimenti del tratto vocale, possano essere interpretati come linguaggio.
Molti scienziati hanno già tentato di risolvere questo problema, fallendo. Questi ricercatori hanno adottato un approccio innovativo, creando modelli di intelligenza artificiale per simulare i tratti vocali. In pratica, l'intelligenza artificiale ha imparato da sola da una libreria di dati di esperimenti vocali e ha addestrato le sue reti neurali per decodificare il linguaggio a partire dai movimenti vocali. Questi sviluppi potrebbero rappresentare passi importanti nella simulazione della biologia umana in programmi informatici a scopo di ricerca.
Da un punto di vista medico, molti pazienti con patologie alla gola o neurologiche, come ictus o paralisi, possono perdere completamente la capacità di parlare. Questa neurotecnologia, abbinata a uno smartphone, potrebbe consentire a chi non ha voce di parlare normalmente in tempo reale, quotidianamente, semplicemente pensando di parlare.
Tuttavia, poiché la voce simulata richiede solo la lettura di una piccola area dell'attività cerebrale e il discorso potrebbe essere inviato praticamente a qualsiasi computer, potenzialmente chiunque potrebbe comunicare silenziosamente e segretamente con chiunque abbia uno smartphone e delle cuffie. Poiché tale sistema potrebbe essere bidirezionale, rappresenta una vera e propria soluzione neurotecnologica per la telepatia umana. Le possibilità sono infinite.
Benvenuti ai Servizi di Ricerca e Strategia di oggi, in un mondo frenetico.
Una discussione basata su prove concrete per stabilire se attività come cruciverba e sudoku migliorino significativamente la salute del cervello, chiarendo cosa favoriscono, cosa no e perché i benefici sono spesso fraintesi.
Date un'occhiata a queste eccellenti intuizioni sul ruolo delle neuroscienze nelle prestazioni sportive.
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