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Uno studio pubblicato sulla rivista “Patterns”, che ha coinvolto scienziati di EPFL, Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna e SISSA, ha proposto un protocollo personalizzato per ottimizzare la stimolazione delle fibre nervose ottiche per i non vedenti. Il protocollo è stato testato su reti neurali artificiali che simulano la fisiologia dell’intero sistema visivo, dall’occhio alla corteccia visiva. Il protocollo di stimolazione sarà testato con studi clinici che verranno programmati nei prossimi mesi a Roma.
La stimolazione del sistema nervoso attraverso sistemi di neurotecnologia ha aperto nuove strade per dei trattamenti volti a migliorare la qualità della vita dei pazienti. Gli esempi sono molti: dalle braccia e dalle gambe protesiche che ripristinano il senso del tatto a dita protesiche che forniscono feedback sensoriali e stimolazione intraneurale per aiutare i non vedenti dando sensazioni di vista.
L’obiettivo dello studio è quello di progettare segnali visivi in grado di assistere i non vedenti in azioni di vita quotidiana. La stimolazione ottica del nervo evita anche procedure invasive come stimolare direttamente la corteccia visiva del cervello. Ma come si fa a ottimizzare la stimolazione del nervo ottico per produrre sensazioni visive coerenti e significative?
I risultati della collaborazione tra EPFL, Scuola Superiore Sant’Anna e SISSA, pubblicata su Patterns, dimostrano che un nuovo protocollo di stimolazione del nervo ottico è un modo promettente per sviluppare segnali visivi personalizzati per aiutare i non vedenti – che tengono conto anche dei segnali della corteccia visiva. Il protocollo è stato testato per il momento su reti neurali artificiali in grado di simulare l’intero sistema visivo, chiamate reti neurali convoluzionali, solitamente utilizzate per rilevare e classificare oggetti. Gli scienziati hanno anche eseguito test psicofisici su dieci soggetti sani che hanno imitato ciò che si dovrebbe vedere dalla stimolazione del nervo ottico, dimostrando che un’identificazione degli oggetti è compatibile con i risultati ottenuti dalla CNN.
“Non stiamo solo cercando di stimolare il nervo ottico per suscitare una percezione visiva – spiega Simone Romeni, scienziato EPFL e primo autore dello studio – Stiamo sviluppando un modo per ottimizzare i protocolli di stimolazione che tiene conto di come l’intero sistema visivo risponde alla stimolazione del nervo ottico.”
“La ricerca mostra che è possibile ottimizzare la stimolazione ottica dei nervi utilizzando approcci di machine learning. Proprio il machine learning ha un grande potenziale per ottimizzare i protocolli di stimolazione per dispositivi come le neuroprotesi”, continua Silvestro Micera, EPFL Bertarelli Foundation Chair in Ingegneria Neurale Traslazionale e Professore di Bioelettronica presso l’Istituto di BioRobotica della Scuola Superiore Sant’Anna.

Per il momento, gli elettrodi intraneurali EPFL non sono ancora stati testati nelle persone. Gli studi clinici sono infatti previsti entro il prossimo anno presso il Policlinico Gemelli di Roma.
“Gli studi clinici poteranno ad affrontare la variabilità del sistema in relazione alle caratteristiche e alle reazioni dei singoli individui – afferma Romeni – Il nostro metodo aiuterà a capire il modo in cui il cervello interpreta la stimolazione, portando a protocolli più efficaci”.

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