"Forse sono sistemi ancora poco applicabili alla realtà ma questo è certamente l'inizio di un futuro incredibile". Lo ha spiegato la dott.ssa Barbara Porcella dell'Ufficio H (Comunità Piergiorgio) dopo aver testato personalmente i sistemi di Brain Computer Interface
"E' stata un'esperienza davvero incredibile e mi sono sentita un po' come chi arriva per primo sulla Luna, anche se so perfettamente che queste esperienze sono già attive anche in altri paesi del mondo. Sono stata molto felice di poter partecipare alla sperimentazione dei sistemi di brain computer interface e spero di continuare la collaborazione con gli ingegneri che se ne stanno occupando. Si tratta di sistemi sicuramente affascinanti, forse ancora poco applicabili alla realtà, ma per un informatico che come me che si occupa di disabilità questo è certamente l'inizio di un futuro incredibile che potrebbe davvero aprire le porte a tantissime persone gravemente disabili".
Sono proprio queste le parole piene di entusiasmo pronunciate dalla dott.ssa Barbara Porcella, consulente informatico presso l'Ufficio H della Comunità Piergiorgio ONLUS di Udine ed esperta in Comunicazione Aumentativa Alternativa; parole pronunciate al termine della sperimentazione cui la stessa dott.ssa Porcella ha recentemente partecipato e che ha riguardato l'utilizzo e l'impiego di specifici software che in un futuro sempre più vicino a noi, a dire il vero, potrebbero addirittura consentire a persone affette da disabilità motoria grave di scrivere con il solo pensiero.
"La sperimentazione si è svolta presso l'ospedale Santa Maria della Misericordia di Udine, nel reparto di neuro fisiopatologia del dott. Budai - spiega la dott.ssa Porcella mentre ripercorre le singole fasi previste dal protocollo necessario per poter dunque utilizzare i sistemi di brain computer interface - Un tecnico del reparto mi ha preparato sgrassando innanzitutto la cute e applicandomi degli elettrodi in specifici punti del cranio per poi collegarli all'elettroencefalogramma, a sua volta collegato a una macchina dedicata e ad un monitor per scrivere. Ho fatto quindi un lungo addestramento con i potenziali evocati e poi ho testato la scrittura con il pensiero utilizzando anche un altro sistema".
Dott.ssa Porcella, quali le difficoltà principali riscontrate nell'utilizzo di questi sistemi che sono stati tra l'altro presentati ufficialmente al pubblico proprio venerdì 25 giugno all'Università di Udine?
"Devo dire che l'addestramento è stato piuttosto lungo e alquanto faticoso; sono necessario tenere infatti gli occhi sempre bene aperti, evitare di sbattere le palpebre mentre si sta guardando una lettera e confesso che al termine della giornata avevo perso anche un bel po' della mia concentrazione".
Quali potrebbero essere a suo parere le applicazioni di questi sistemi nella realtà?
" Secondo me, e lo dico esclusivamente a nome mio, questi sistemi potrebbero essere utilizzati con persone certamente molto compromesse. Parlerò presto con gli ingegneri che se ne stanno occupando e insieme ne valuteremo dunque le possibili applicazioni nel campo della disabilità con persone che magari non riescono a tenere gli occhi aperti o che non possono muovere assolutamente nulla; in questo specifico caso poter utilizzare dunque i potenziali evocati sarebbe certamente utile".
Alessandro Marassi è invece l'ingegnere che in questo momento si sta occupando di uno dei due sistemi di brain computer interface, lo Speller P300, che rientrano nel più ampio progetto di ricerca "Servizi avanzati per il soccorso sanitario ai disabili basati su tecnologie ICT innovative", progetto cofinanziato dalla Regione Autonoma FVG, coordinato dal Laboratorio di Interazione Uomo - macchina dell'ateneo udinese diretto dal prof. Luca Chittaro e che coinvolge soggetti di primaria rilevanza per quanto riguarda il dominio considerato quali la Centrale Operativa del 118 di Udine, il Soccorso Regionale del FVG, l'Istituto Gervasutta e la Consulta regionale dei disabili del FVG.
Dott. Marassi, vogliamo definire innanzitutto il concetto di brain computer interface?
"Con tale definizione facciamo riferimento a dispositivi di controllo e di comunicazione che non dipendono dai normali canali nervosi o muscolari ma solamente dai segnali cerebrali che vengono rilevati tramite elettrodi applicati sul cuoio capelluto. Sono sistemi che permettono di evitare una parte, ossia quella motoria e muscolare, normalmente utilizzata in tutte le attività umane ed è proprio per questo motivo che trovano applicazione soprattutto nel caso di persone che non possono muovere alcun muscolo e che sono quindi completamente paralizzate".
Dott. Marassi, lei al momento si sta occupando del comunicatore Speller P300; che cos'è in sostanza?
"È una BCI che consente di scrivere sfruttando il segnale evocato P300 che viene prodotto dal cervello sulla base di stimoli sensoriali esterni tipicamente visivi o uditivi; se per esempio io vedo una luce improvvisa e inaspettata, questo segnale viene generato automaticamente, senza che l'utente debba fare nulla, e questo è ciò che accade normalmente in tutti gli esseri umani. Si chiama P300 perché si manifesta tipicamente 300 millisecondi dopo l'evento stesso".
Dott. Marassi, iniziamo ad entrare maggiormente nel vivo della questione. Che cosa vuol dire concretamente riuscire a scrivere con il pensiero e com'è possibile farlo davvero?
"Significa riuscire a utilizzare questi segnali cerebrali che sono rilevati e riconosciuti tramite un sistema computerizzato che li associa al carattere che l'utente sta pensando in quel preciso momento".
Quali sono le fasi previste dal sistema che avete progettato e quali gli step che poi possono consentire all'utente di comunicare effettivamente con il pensiero?
"Noi abbiamo utilizzato uno dei protocolli classici che è il cosiddetto Speller P300; in sostanza all'utente viene presentata una matrice di sei per sei caratteri, ossia sei per riga e sei per colonna. Il soggetto deve pensare un carattere alla volta della parola che desidera comporre e quindi scrivere; le righe e le colonne della matrice vengono poi illuminate in maniera pseudo casuale".
Su che cosa si basa precisamente il protocollo al quale avete fatto riferimento?
"Il protocollo che utilizziamo sfrutta un potenziale evocato, ossia un segnale generato automaticamente dal cervello sulla base di stimoli sensoriali tipicamente visivi o uditivi; il P300, nello specifico, è qualcosa che viene prodotto sulla base di stimoli inattesi. Vi è quindi questa matrice, le cui righe e colonne vengono illuminate in maniera pseudo casuale. Quando si illuminano la riga o la colonna che contengono il carattere che l'utente sta pensando, il potenziale viene generato automaticamente dal cervello, rilevato dal sistema computerizzato e infine riconosciuto e scritto".
Dott. Marassi, affrontiamo un aspetto certamente molto importante della questione. Quali dovrebbero essere i potenziali impieghi del sistema cui state lavorando e quali, soprattutto, le persone per cui lo Speller P300 per esempio potrebbe risultare valido?
"Parliamo sicuramente di soggetti affetti da gravissime disabilità motorie, quali la Sclerosi Laterale Amiotrofica, e facciamo anche riferimento a persone che non possono più muovere nulla e che non sono nemmeno in grado di utilizzare un puntatore oculare".
Quali sono invece i limiti presentati al momento dai sistemi di brain computer interface e su cui siete già intervenuti?
"Il limite più grande è rappresentato senza dubbio dalla velocità di comunicazione che al momento può raggiungere i quattro o i sei caratteri al minuto; un altro importante problema è quello legato alla necessità di applicare sul cuoio capelluto dell'utente gli elettrodi, operazione che richiede da un quarto d'ora a mezz'ora da parte di personale sanitario specializzato; infine ricordo l'affaticamento correlato a questo genere di attività che richiedono all'utente di stare immobile e di non muovere le palpebre, con tutto ciò che poi ne consegue per il soggetto coinvolto".
In questo preciso momento su che cosa state lavorando in particolar modo e quando, secondo lei, un sistema del genere potrebbe trovare realmente applicazione?
"Noi stiamo lavorando soprattutto sulla semplificazione del sistema sperimentale, che al momento si presenta come un sistema da laboratorio, per renderlo più economico e maggiormente utilizzabile nella vita di tutti i giorni. Il sistema attuale, certamente molto complesso e che richiede anche assistenza continua da parte di personale tecnico specializzato, èinfatti costituito da un rilevatore elettroencefalografico, da un computer e da un monitor aggiuntivo; un notevole passo in avanti riusciremo a compierlo nel momento in cui gli attuali elettrodi, legati all'applicazione di un gel conduttivo, verranno sostituiti invece da elettrodi asciutti che quindi elimineranno anche la lunga fase della sgrassatura della cute".
Dott. Marassi, parliamo adesso di cifre. Quale il costo dei sistemi di brain computer interface?
"Effettivamente al momento parliamo di sistemi che superano i 10 - 15 mila euro. L'obiettivo è proprio riuscire ad avere sistemi che costino molto meno e che siano soprattutto di più facile utilizzo e applicazione".
Le differenze tra lo Speller P300, che si basa dunque sui potenziali evocati, e il sistema di brain computer interface sul quale sta invece lavorando l'ingegner Matteo Lostuzzo, assegnista di ricerca presso l'Università di Udine, riguardano il fatto che il secondo software prevede il coinvolgimento di onde cerebrali differenti, legate alla volontà del soggetto.
"Per ciò che concerne questo specifico sistema del quale mi sto occupando - precisa Lostuzzo - i segnali sono spontanei e quindi direttamente dipendenti dalla volontà del soggetto. Se io per esempio voglio pilotare un cursore sulla destra immagino ad esempio il movimento della mano destra e quindi sopprimo delle onde che sono presenti a riposo e facendo così capire alla mia macchina che mi voglio muovere a destra e lo faccio quando voglio io. Nell'altro caso invece il mio cervello risponde a stimoli cui io sto attento".
Quali sono le fasi previste dal sistema per poter poi essere utilizzato?
"In riferimento ai ritmi senso-motori c'è una prima fase di addestramento sia per la macchina che per il soggetto. All'utente viene sostanzialmente richiesto di immaginare determinati movimenti, generalmente delle mani o piedi; in questo modo è possibile registrare i primi dati e capire quali caratteristiche abbiano questi ritmi, ossia a quale frequenza e in che posizione siano le onde che poi sfruttiamo e che sono leggermente diverse da soggetto a soggetto. D'altro canto poi il soggetto si allena a fare questa immaginazione e posso assicurare che non è affatto facile o banale. Nel momento in cui abbiamo selezionato le caratteristiche da utilizzare, l'utente viene posto davanti alla macchina che lui stesso pilota e attraverso la quale può comandare un cursore o una qualsiasi applicazione: in questa fase l'adattabilità del cervello umano fa il resto riuscendo a ottenere un buon controllo dopo circa una ventina di minuti".
Anche a lei chiedo ovviamente quali sono al momento i limiti presentati dal sistema e sui quali è dunque necessario intervenire...
"Il limite più grande, che poi appartiene in generale a tutti i sistemi di brain computer interface, è rappresentato dal fatto che stiamo comunque parlando di sistemi complessi. Uno dei nostri obiettivi sarà infatti proprio quello di ridurre e semplificare il sistema per riuscire ad avere magari soltanto una cuffia ed una scatola per la raccolta dei dati. Un altro limite è poi quello legato all'usabilità e alla scomodità di dover applicare gli elettrodi sul cranio tramite gel conduttivo. Devo dire comunque che il progetto, tra l'altro appena partito, ha dato sino ad ora risultati molto incoraggianti su pazienti sani e quindi andremo avanti con la nostra sperimentazione".