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Un gruppo di ricercatori della Fondazione Santa Lucia e della Sapienza ha analizzato i segni elettroencefalografici: la cosa permetterà di sviluppare protesi intelligenti

Sviluppare protesi con un’intelligenza superiore, capaci di rilevare l’errore e correggerlo in corsa, esattamente come fa il nostro cervello in natura è l’obiettivo di uno studio appena concluso da un team di ricercatori della Fondazione Santa Lucia e dell’Università Sapienza, dal titolo Embodying Others in Immersive Virtual Reality: Electro-Cortical Signatures of Monitoring the Errors in the Actions of an Avatar Seen from a First-Person Perspective e pubblicato dal Journal of Neuroscience (DOI:10.1523/JNEUROSCI.0494-15.2016) a firma degli autori Enea Francesco Pavone, Gaetano Tieri, Giulia Rizza, Emmanuele Tidoni, Luigi Grisoni e Salvatore Maria Aglioti.

IL PROBLEMA DELL’ERRORE - Una protesi bionica di mano cerca di afferrare un bicchiere sul tavolo. La traiettoria e la presa dell’oggetto non sono calcolate correttamente, ma la mano procede ugualmente nel suo movimento. Un secondo tentativo sarà possibile solo quando la protesi bionica tornerà nella cosiddetta posizione zero. È il problema dell’errore che ancora spesso umilia le tecnologie anche più avanzate, costringendole a eseguire fino in fondo un’azione che, fin dall’inizio, si capisce che non andrà a buon fine.

ESPERIMENTO VIRTUALE – All’interno di questo studio, venti soggetti, immersi mediante occhialini 3D nell’ambiente virtuale di un Cave System – una stanza con pareti retroproiettate – hanno sperimentato il compito di afferrare un bicchiere sul tavolo mediante un braccio-avatar vissuto come parte del proprio corpo. L’arto virtuale era programmato per compiere correttamente il gesto nel 70 per cento dei casi ed erroneamente nel restante 30 per cento. Mediante un caschetto normalmente utilizzato nei sistemi di interfaccia cervello-computer, i ricercatori hanno osservato i segnali elettrofisiologici dell’attività cerebrale durante lo svolgimento dell’azione.
Abbiamo rilevato – spiega Enea Pavone, coordinatore del team di ricerca – che quando il soggetto percepiva l’errore, si verificava un’amplificazione dell’attività corticale, con una modifica dei segnali elettrofisiologici sia dal punto di vista delle frequenze che dei tempi. In più i test scientifici ci hanno confermato l’importanza di realizzare protesi che siano percepite dal soggetto in modo sempre più naturale come parte del proprio corpo”.

esperimento protesi intelligenti
PERCEZIONE DELLA PROTESI COME PARTE DEL CORPO - L’importanza della percezione della protesi come parte del proprio corpo, ovvero il concetto di “embodiment”, è l’altro risultato interessante della ricerca. Ai soggetti sottoposti ad esperimento veniva infatti anche chiesto di comunicare verbalmente l’intensità con cui percepivano il braccio-avatar come parte di sé. In più, all’estremo opposto dell'esperienza di embodiment, le stesse azioni, con le medesime percentuali programmate di 70 per cento di azioni corrette e 30 per cento erronee, sono state ripetute da un avatar posto di fronte ai soggetti, che in questo caso dovevano solo osservare. I segnali elettrofisiologici si sono rilevati sempre meno chiari, quanto meno le persone monitorate percepivano l’azione come compiuta con il proprio corpo. “Questo dato – prosegue Enea Pavone – spiega l’importanza non solo estetica di realizzare protesi bioniche sempre più simili all’arto naturale del soggetto, per dimensioni, aspetto esteriore, posizionamento e orientamento rispetto a tutto il corpo”.

Aver osservato e isolato i segnali elettrofisiologici del cervello, quando percepisce che sta commettendo un errore – commenta il Prof. Salvatore Maria Aglioti, responsabile del Laboratorio di Neuroscienze Sociali e Cognitive che raggruppa il team di ricercatori coinvolti nello studio – ci fornisce informazioni importanti per lo sviluppo di una nuova generazione di interfacce cervello-computer e di protesi intelligenti, che superano la logica binaria tipica di qualsiasi linguaggio digitale. Possiamo così puntare a realizzare tecnologie capaci d’intervenire sulle attività motorie con più alternative comportamentali, in grado di correggere in tempo reale l’errore che si sta verificando. È il passaggio da macchine che eseguono un comando di movimento, a macchine intelligenti che svolgono un’azione come in natura”.

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