Il 12 giugno 2014, a Brasilia, non saranno gambe umane ad inaugurare la ventesima edizione del Campionato Mondiale di calcio. Sarà invece, per la prima volta nella storia, un esoscheletro meccanico.

Miguel Nicolelis è uno dei più importanti neuroscienziati viventi. Il suo team è stato capace, nel 2008, di insegnare ad una scimmia a muovere un effettore meccanico con la sola modulazione dell’attività cerebrale. E, per rendere la cosa ancora più spettacolare, ha situato l’effettore stesso, un camminatore meccanico, a migliaia di chilometri di distanza dalla scimmia in questione. Trasmettendo i segnali neurali via internet, e ricevendone indietro un segnale visivo, la scimmia era in grado di far muovere un paio di gambe non sue, modulandone tutte le articolazioni per pervenire ad un passo di marcia stabile.

Il Walk Again Project è un progetto di ricerca finanziato dal governo brasiliano, in collaborazione con l’americana Duke University – di cui il gruppo di ricerca di Nicolelis è affiliato. Forte di un finanziamento di 15 milioni di dollari, il neuroscienziato s’è impegnato a far battere il calcio d’inizio dei mondiali ad un giovane brasiliano paraplegico – che comanderà con il cervello un camminatore meccanico appositamente costruito.

Eppure nel mondo delle neuroscienze quest’iniziativa sta suscitando diverse polemiche. Purtroppo, infatti, il governo brasiliano ha dato il suo benestare soltanto nel Gennaio 2013 – troppo tardi, secondo Nicolelis, per realizzare completamente il suo progetto. L’idea originale, ampiamente sponsorizzata anche nel suo libro, era infatti quella di utilizzare un impianto sottocutaneo per la misurazione dell’attività neurale del cervello umano.

In parole povere: l’intenzione di Nicolelis era di impiantare nella testa del fortunato (o malcapitato?) volontario un rack di qualche migliaio di microscopici elettrodi proprio a cavallo tra la corteccia parietale e quella sensoriale. Tramite questi elettrodi – che nelle intenzioni del neuroscienziato brasiliano sarebbero dovuti essere a due vie, cioè input e output – il volontario avrebbe non solo comandato le gambe meccaniche come se fossero state sue, ma sarebbe persino stato in grado di sentirle come sue. Questo sarebbe stato un gigantesco progresso tecnico: si sarebbe infatti trattato del primo esempio in assoluto di deambulazione bipede artificiale comandata dai soli segnali neurali del cervello.

Il luminare carioca, però, ha di recente annunciato che questo non sarà possibile. Realizzare una protesi neurale da applicare – in vivo – al cervello di un essere umano è teoricamente possibile, ma rimane comunque una difficilissima sfida tecnico-sanitaria. E, dice Nicolelis, il tempo non c’è stato, perché la conferma del finanziamento è arrivata troppo tardi.

E proprio questo è motivo di polemica tra i neuroscienziati. Infatti Nicolelis non s’è arreso: l’evento si farà, ma l’esoscheletro sarà comandato tramite EEG, l’elettroencefalogramma.

brain wavesL’elettroencefalogramma è una tecnologia datata: fu inventata nel 1924 dal medico tedesco Hans Berger. Si tratta di apporre sullo scalpo un tipo particolare di elettrodi, molto sensibili a minuscole variazioni di differenza di potenziale – e poi di registrare tutte le variazioni consecutive. Questa è però una misura molto indiretta dell’attività cerebrale umana: le differenze di potenziale registrate sono la somma dell’attività di 100 miliardi di neuroni, e non c’è modo di risalire precisamente a quale neurone abbia generato quale parte del segnale. In gergo neuroscientifico, si dice che l’EEG ha una risoluzione spaziale molto bassa: ovvero, non è possibile risalire al punto preciso di origine del segnale.

“Tutto quello che vedrete nella dimostrazione, il 12 giugno 2014, sarà tecnologia robotica, non controllo cerebrale. Probabilmente l’esoscheletro sarà del tutto preprogrammato.” dice Andrew Schwarz, ricercatore neuroprostetico all’università di Pittsburgh. E non è un’obiezione campata in aria. Nonostante sia possibile utilizzare l’EEG per muovere un cursore su uno schermo o addirittura comandare un drone volante – l’ammontare di informazioni che si può estrarre da un elettroencefalogramma è in realtà molto basso.

Dai 5 ai 50 bit al minuto, non di più, dicono gli esperti. E per comandare un esoscheletro che avrà 17 gradi di libertà (un grado di libertà è la possibilità di effettuare un movimento), è decisamente troppo poco.

Eppure, Nicolelis ha recentemente detto, in un’intervista al quotidiano Folha de São Paulo, che “l’uso dell’EEG non diminuisce la portata scientifica o clinica dell’iniziativa”. E il direttore del progetto Alan Rudolph dichiara di essere ben conscio delle limitazioni dell’EEG, ma che il punto dell’operazione è piuttosto “mostrare al mondo un sistema di controllo nuovo, capace di integrare segnali cerebrali ad altri tipi di segnali corporei”. Quali siano, però, non è ancora stato rivelato.

Quel che è certo, però, è che il 12 giugno si avvicina. E il primo a saperlo è proprio Nicolelis, che ormai da quasi un mese fa il conto alla rovescia sulla sua pagina fb. Il tempo stringe e – EEG o meno – quel calcio bisognerà tirarlo in ogni caso. E il pubblico non sarà certo piccolo: oltre ai 60.000 spettatori dello stadio vi saranno almeno altri 250 milioni di spettatori sparsi per il globo. Riuscirà Nicolelis a mostrare al grande pubblico la reale portata dell’incipente rivoluzione neuroscientifica?

La risposta tra meno di due mesi. Nel frattempo una sfida almeno l’ha vinta. “Che ci crediate o no” ha detto in febbraio durante una conferenza a Chicago “la gente in Brasile parla di neuroscienze quando parlano di Campionato Mondiale. Questo è già un buon risultato: far smettere di parlare di calcio i giovani e vederli piuttosto, per una volta, parlare di scienza.”

Fonte: Technology Review