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Con progressi che si stanno avvicinando più rapidamente che in qualsiasi altro campo della scienza, nel corso del 2019 sono successe molte cose nel campo delle neuroscienze. Ecco tre aree di ricerca neuroscientifica davvero strabilianti che sfidano i nostri preconcetti su chi siamo o chi potremmo essere.
Mentre parliamo, i neuroscienziati del Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology stanno letteralmente costruendo “cervelli in miniatura” geneticamente innestati con molteplici versioni del DNA di Neanderthal. Utilizzando la biotecnologia futuristica dal basso verso l’alto nota come CRISPR , questi mini-cervelli conterranno gruppi di neuroni vivi cresciuti da cellule staminali, che svolgono una vera attività cerebrale.
Anche se saranno troppo piccoli per coinvolgere comportamenti complessi come la comunicazione, si prevede che riveleranno differenze nell’attività cerebrale fondamentale che potrebbero aver avuto i Neanderthal. In questo modo la genetica fornisce una sorta di telescopio storico per le neuroscienze, consentendole di scrutare il funzionamento dei cervelli antichi. Tutto questo dal DNA conservato nei frammenti ossei per decine di migliaia di anni.
E se pensi che si tratti di qualcosa di semplice come poche cellule in una capsula di Petri... ripensaci. I ricercatori tedeschi stanno progettando di collegare i mini-cervelli di Neanderthal ai robot, per osservare i risultati comportamentali. Ancora più ambizioso della trama di un film di fantascienza futurista, in caso di successo la mente rimane semplicemente sconcertata da ciò che sarà possibile fare nei prossimi anni: qualcuno fa le cameriere robot di Neanderthal?!
Una delle maggiori sfide che i neuroscienziati devono affrontare è che è molto difficile studiare cervelli vivi. Anche nei cervelli recentemente deceduti, i neuroni si decompongono rapidamente nelle ore successive alla morte, disintegrandosi letteralmente. Per affrontare questa sfida, gli entusiasti neuroscienziati dell'Università di Yale hanno creato una biotecnologia all'avanguardia chiamata BrainEx . Questo sistema di supporto ad alta tecnologia è stato progettato per mantenere in vita le cellule cerebrali nello stesso modo in cui i capelli e le unghie continuano a crescere dopo la morte.
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 rifornimento di sangue artificiale utilizzando una miscela brevettata di agenti protettivi, stabilizzanti e di contrasto. Ciò è avvenuto poco prima che iniziasse a verificarsi la distruzione delle funzioni cellulari e molecolari. L'immagine sotto mostra la differenza tra un cervello di maiale normalmente in disintegrazione 10 ore dopo la morte (a sinistra) e cellule dall'aspetto sano nel cervello di maiale rianimato (a destra).
Ecco la parte zombie. Anche se i neuroni venivano mantenuti vivi e vegeti, non c’era alcuna 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 le grandi questioni etiche da filosofiche a pratiche.
La biotecnologia però non si limita ai maiali zombi, in linea di principio funzionerà con qualsiasi tipo di cervello di mammifero... compresi gli umani! La svolta ha un enorme potenziale per migliorare la nostra conoscenza pratica di come funziona la nostra mente. Allo stesso tempo, sembra inquietantemente vicino a riportare in vita i morti.
Passando a una nota più stimolante, il 2019 ha visto anche lo sviluppo di un sistema informatico in grado di tradurre l’attività cerebrale in parlato sintetizzato. Funziona decodificando i movimenti dei muscoli coinvolti nella parola tramite impulsi nervosi analizzati attraverso l'attività elettrofisiologica. I risultati di un esperimento presso l' Università della California a San Francisco hanno dimostrato che una versione prototipo potrebbe interpretare con successo il linguaggio attraverso i segnali nervosi muscolari, se parlasse lentamente.
I ricercatori prevedono di migliorare la biotecnologia per raggiungere la velocità del parlato naturale , che è di circa 150 parole al minuto. Tuttavia, è già abbastanza 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 poi essere interpretati come linguaggio.
Molti scienziati hanno già provato a risolvere questo problema e hanno fallito. Questi ricercatori hanno adottato un nuovo approccio creando modelli di intelligenza artificiale per costruire simulazioni dei tratti vocali. In effetti, l'intelligenza artificiale ha quindi imparato da sola da una libreria di dati di esperimenti vocali e ha addestrato le sue reti neurali a essere in grado di decodificare il linguaggio dai movimenti vocali. Questi sviluppi potrebbero rappresentare passi importanti nella simulazione della biologia umana nei programmi informatici a fini 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, tutti i giorni, semplicemente pensando di parlare.
Tuttavia, poiché la voce simulata richiede solo la lettura di una piccola regione dell’attività cerebrale e il discorso potrebbe essere inviato praticamente a qualsiasi computer, potenzialmente chiunque potrebbe comunicare silenziosamente e di nascosto con chiunque abbia uno smartphone e delle cuffie. Poiché il sistema potrebbe essere bidirezionale, rappresenta una soluzione neurotecnologica letterale per la telepatia umana. Le possibilità sono infinite.
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