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Neuroprotesi che rende “palpabile” la luce infrarossa

Una schiera di elettrodi collegata a un sensore fotoelettrico e impiantata nella corteccia di alcuni ratti ha permesso agli animali di percepire come stimolo tattile una fonte di luce infrarossa. neuroprotesiLe cavie, inoltre, hanno imparato velocemente a sfruttare questo nuovo “sesto senso”, senza che ciò riducesse le loro capacità tattili. La scoperta, che dimostra la grande plasticità del cervello, apre nuove prospettive alla costruzione di neuroprotesi per pazienti gravemente paralizzati o ciechi, o per persone dai sensi “aumentati”, in grado di vedere in qualsiasi regione dello spettro elettromagnetico.

L’applicazione di una piccola neuroprotesi ha consentito di dotare alcuni ratti della capacità di percepire la luce infrarossa – a cui la retina dei mammiferi è cieca – sotto forma di sensazione tattile. L’esperimento, descritto in un articolo pubblicato su “Nature Communications”, è stato condotto da un gruppo di ricercatori della Duke University a Durham, negli Stati Uniti, e dell’Universidade de São Paulo, in Brasile. La ricerca si inserisce nel quadro di un progetto destinato allo sviluppo di neuroprotesi che consentano il controllo di un “esoscheletro” artificiale per ripristinare la mobilità in pazienti gravemente paralizzati. Il risultato ottenuto potrebbe però in prospettiva permettere anche il recupero della capacità di “vedere” in soggetti la cui corteccia visiva sia danneggiata.

Nei loro esperimenti, i ricercatori hanno collocato alcuni ratti in una piccola arena in cui si accendevano in ordine casuale delle luci LED (che non emetteva nell’infrarosso), addestrandoli a dirigersi verso quella accesa dove, dietro una piccola porticina, trovavano una ricompensa. A questo punto hanno impiantato nel cervello degli animali una piccola schiera di elettrodi che poteva stimolare la regione corticale che elabora le informazioni tattili provenienti dalle loro vibrisse. Gli elettrodi erano collegati a un rilevatore di raggi infrarossi posto sulla fronte del ratto.

A questo punto i ricercatori hanno posto gli animali nell’arena facendo sì che la porticina giusta fosse indicata da una luce nell’infrarossi. All’inizio quando stimolati dalla luce infrarossa, i ratti si grattavano il muso e cercavano la ricompensa a caso, e questo dimostra, osservano i ricercatori, che essi interpretavano il segnale che arrivava al loro cervello come un tocco. In breve tuttavia i ratti hanno associato

Un aspetto interessante della ricerca, osservato Miguel Nicolelis, che ha diretto lo studio, è che ha permesso di dimostrare che l’acquisizione della nuova capacità non ha ridotto quella di elaborare correttamente i normali segnali tattili. “Quando abbiamo registrato i segnali nella corteccia tattile di questi animali, abbiamo scoperto che, sebbene le cellule avessero iniziato rispondendo alla luce infrarossa, hanno continuato a rispondere al tocco della vibrissa. Era come se la corteccia si stesse suddividendo in modo da permettere ai neuroni di elaborare entrambi i tipi di informazioni.”

Questa scoperta – in contrasto con la diffusa opinione che per generare una funzione neurologica sia necessario stimolare una  specifica popolazione di neuroni – dimostra che la plasticità cerebrale è superiore a quanto finora stimato e che una regione corticale specializzata è comunque in grado di adattarsi a un nuovo tipo di input sensoriali.

In prospettiva, ha detto Nicolelis, si potrebbero sviluppare neuroprotesi corticali per dotare animali o esseri umani della capacità di vedere in qualsiasi regione dello spettro elettromagnetico: “Potremmo creare dispositivi sensibili a qualsiasi energia fisica, dai campi magnetici, alle onde radio, agli ultrasuoni”.

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