La protesi neurale mira a potenziare la memoria – Physics World

<a href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory-physics-world-2.jpg" data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/03/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory-physics-world-2.jpg" data-caption="Compito di richiamo di immagini Il team di ricerca ha somministrato neurostimolazione ai partecipanti allo studio durante compiti di memoria di riconoscimento visivo, riscontrando cambiamenti significativi nel modo in cui le persone ricordavano le immagini. (Per gentile concessione: Wake Forest University School of Medicine)”>

Un sistema protesico elettronico potrebbe aiutare le persone con problemi di memoria – a causa del morbo di Alzheimer, di lesioni cerebrali traumatiche o di epilessia – a ricordare informazioni specifiche. La nuova tecnologia, in fase di sviluppo da parte dei ricercatori di Scuola di Medicina della Wake Forest University e la University of Southern California, lavora sull'ippocampo, una parte del cervello coinvolta nella creazione di nuovi ricordi.

Le interfacce cervello-computer, come gli arti robotici, stabiliscono la comunicazione tra il cervello e un dispositivo esterno. L’ippocampo (gli esseri umani in realtà hanno due ippocampi, uno in ciascun emisfero del cervello) può, in una certa misura, far crescere nuovi neuroni. Ma gli scienziati non hanno trovato un modo per riparare i danni all’ippocampo. La protesi neurale sviluppata dai ricercatori utilizza modelli derivati ​​dall'attività elettrica dell'ippocampo per stimolare il ricordo.

“La maggior parte delle interfacce di controllo cerebrale si basano sul fatto che il cervello capisca come gestire gli input provenienti dalle cose. Stiamo lavorando per capire come abbinare ciò che sta facendo il cervello", afferma Brent Roeder, ricercatore presso Wake Forest che ha lavorato al progetto per quasi un decennio. "Stiamo cercando di capire quali sono i possibili modi per migliorare la funzione della memoria e quali funzionano meglio per quali persone e quale tipo di condizioni?"

Memoria di codifica e decodifica

In uno studio pubblicato nel 2018 su Giornale di ingegneria neurale, il team ha stimolato i neuroni nell'ippocampo in tempo reale utilizzando un modello matematico non lineare multi-input e multi-output. "[In quello studio, al modello] non importava cosa stavi cercando di ricordare... stava solo cercando di aiutare il tuo ippocampo a funzionare meglio", spiega Roeder.

Nel loro lavoro più recente, riportato in Frontiere nelle neuroscienze computazionali, i ricercatori hanno isolato l'attività elettrica su neuroni specifici e poi hanno utilizzato tali informazioni per stimolare l'ippocampo per vedere se ciò potesse aiutare le persone a ricordare meglio immagini specifiche.

Lo studio ha coinvolto 14 adulti, tutti con una diagnosi di epilessia e che stavano partecipando a una procedura diagnostica di mappatura del cervello in cui gli elettrodi sono stati posizionati in almeno un ippocampo. Ai partecipanti sono state mostrate diverse categorie di immagini (animali, edifici, piante, strumenti o veicoli) in un compito di memoria visiva ritardata di corrispondenza con il campione. I ricercatori hanno identificato l'attività neurale comune nell'ippocampo per ciascuna categoria di immagini e hanno utilizzato queste informazioni per ricavare uno schema di attivazione fisso, calcolato matematicamente. Questo schema di attivazione è stato poi utilizzato per stimolare l'ippocampo durante un compito di memoria di riconoscimento visivo.

“Stavamo davvero testando due cose in questo studio. Il primo è: puoi stimolare per informazioni specifiche? E la seconda era: quanto siamo bravi a stimolare le informazioni che vogliamo stimolare? dice Roeder. “Quindi la risposta alla prima domanda è sì, puoi stimolare per ottenere informazioni specifiche. La risposta alla seconda domanda è che c’è molto margine di miglioramento”.

I ricercatori hanno osservato sia aumenti che diminuzioni delle prestazioni della memoria. In circa il 22% dei casi, è stata riscontrata una differenza nel modo in cui i partecipanti ricordavano le immagini che erano state loro mostrate in precedenza. Quando la stimolazione è stata erogata su entrambi gli emisferi del cervello, quasi il 40% dei partecipanti con funzione di memoria compromessa ha mostrato cambiamenti nelle prestazioni della memoria.

“L'esempio che faccio è quello di aver visto un cameriere portare un vassoio sulle dita. Non sostengono l'intero vassoio, ne sostengono una parte. Ma poiché queste parti del vassoio sono collegate al resto del vassoio, sollevano l’intero vassoio”, spiega Roeder. “La nostra memoria è associativa. Non stiamo cercando di supportare tutta la memoria: stiamo cercando di supportare parte dell'attività neurale per potenziare tutta la memoria."

I ricercatori concludono che potrebbe esserci stata più sovrapposizione tra le categorie di immagini di quanto avevano previsto (ad esempio, gli animali si trovano spesso vicino alle piante). Rendere le categorie di immagini più distinte, mostrando colori o direzioni invece delle immagini, ad esempio, potrebbe aiutare a migliorare le prestazioni della protesi elettronica.

"Ora che sappiamo che è possibile... è solo questione di migliorare", afferma Roeder.

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/neural-prosthetic-aims-to-boost-memory/