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Con progressi più rapidi che in qualsiasi altro campo della scienza, nel 2019 sono successe molte cose in ambito neuroscientifico. Ecco tre aree di ricerca neuroscientifica davvero sorprendenti che mettono in discussione i nostri preconcetti su chi siamo o chi potremmo essere.
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.
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