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Stimolando l'attività neurale con gli elettrodi, i ricercatori hanno potenziato le capacità mentali delle scimmie rhesus sotto l'influenza della cocaina. Immagine via Wikimedia Commons / JM Garg
Nell'ultimo anno abbiamo visto l'invenzione di arti, orecchie e occhi protesici sempre più sofisticati, idee e invenzioni che un tempo sembravano così fantasiose da appartenere al regno della fantascienza. Ora, un team di scienziati della Wake Forest University nella Carolina del Nord sta facendo un ulteriore passo avanti, lavorando allo sviluppo di una protesi per l'organo più complesso di tutti: la mente.
Come rivelato in un articolo pubblicato oggi sul Journal of Neural Engineering, i ricercatori hanno creato un modo per manipolare l'attività neurale delle scimmie rhesus per assisterle nel processo decisionale quando le loro capacità cognitive erano compromesse a causa della somministrazione di cocaina. Gli scienziati affermano che un giorno le loro ricerche potrebbero portare a un nuovo modo di aiutare le persone che hanno ridotto la capacità cognitiva di malattie o lesioni.
Per stabilire una base per le capacità decisionali delle scimmie, i ricercatori li hanno addestrati a eseguire un semplice compito di abbinamento su un computer. Mentre ognuna delle cinque scimmie utilizzate nello studio guardava lo schermo di un computer, gli fu mostrata una singola immagine di clip art, quindi lo schermo divenne vuoto per un minuto o due. Successivamente, l'immagine originale è tornata, insieme a una o altre sette immagini.
Allo stesso tempo, la posizione delle braccia delle scimmie sul piano di lavoro davanti al computer è stata tracciata tramite una telecamera che ha rilevato la luce UV, che è rimbalzata su uno speciale riflettore fissato sul dorso delle mani delle scimmie. La posizione delle loro mani, rilevata dalla fotocamera, è stata digitalizzata e inserita nel computer, quindi quando hanno mosso le mani, un cursore sullo schermo del computer si è mosso, come se tenessero un mouse.
Quando le immagini sono tornate sullo schermo del computer dopo l'intervallo vuoto, se le scimmie hanno spostato il cursore sull'immagine originale che erano state mostrate, sono state premiate con una goccia di succo attraverso un sipper situato vicino alla bocca. Nel corso di diversi mesi, ogni scimmia si è impegnata e si è allenata fino a quando non sono stati in grado di selezionare l'immagine corretta dal 40 al 75 percento delle volte, a seconda del numero di foto mostrate.
Mentre stavano eseguendo l'abbinamento, tuttavia, i ricercatori stavano monitorando attentamente i modelli neurali delle scimmie con cilindri di registrazione che erano stati impiantati nella corteccia prefrontale degli animali, un'area del cervello nota per essere attiva durante le attività decisionali. Gli scienziati hanno scoperto che gli stessi schemi di attività neurale si sono verificati in modo affidabile in quest'area ogni volta che le scimmie hanno completato con successo il compito e meno frequentemente quando le scimmie hanno scelto l'immagine sbagliata.
Successivamente, le cose sono diventate interessanti: mentre le scimmie guardavano le immagini e sorseggiavano il succo, i ricercatori hanno iniettato di nascosto ognuno con la cocaina. Poiché è noto che il farmaco interrompe il tipo di concentrazione continua e le capacità decisionali necessarie per ottenere il corretto compito di abbinamento del computer, i tassi di successo delle scimmie sono prevedibilmente diminuiti e hanno scelto l'immagine corretta il 13 percento meno frequentemente rispetto a prima che venisse somministrata la cocaina .
Quando i ricercatori hanno usato gli elettrodi che avevano precedentemente impiantato nel cervello delle scimmie - situati in posizioni precise all'interno della corteccia prefrontale che avevano sparato in modo affidabile quando corrispondevano correttamente all'immagine - per successivamente innescare quei neuroni, replicando i modelli di fuoco, i risultati erano drammatici.
"Il dispositivo protesico è come" premere un interruttore "per attivare una decisione in tempo reale", ha dichiarato Sam Deadwyler, professore di fisiologia e farmacologia presso Wake Forest e uno degli autori dello studio. Sotto l'influenza della cocaina, la protesi è stata ripristinata e persino migliorata rispetto alla linea di base, con le scimmie che hanno selezionato l'immagine corretta il 10 percento più frequentemente di prima.
"In base ai risultati di questo studio, speriamo in futuro di sviluppare una neuroprotesi impiantabile che possa aiutare le persone a riprendersi da carenze cognitive dovute a lesioni cerebrali", ha dichiarato il professor Robert E. Hampson, Wake Forest, autore principale dello studio.
È ipotizzabile, tuttavia, che la tentazione di una protesi neurale possa essere abbastanza forte da attrarre un giorno una folla diversa — invece di coloro che hanno subito un ictus o una lesione, le persone semplicemente cercano un vantaggio competitivo. Potrebbe sembrare inverosimile, ma in un'epoca di farmaci "neuroenhancing" e di chirurgia plastica in costante aumento, non si sa dove potrebbe andare il concetto di protesi neurali.
