Interfaccia uomo macchina

Un gruppo di ricercatori della Università del Texas nel mese di novembre 2001 ha pubblicato un articolo che sembra varcare la soglia tra scienza e fantascienza su una prestigiosa rivista scientifica britannica, Advanced Materials. I quattro scienziati hanno elaborato un metodo che permetterebbe di collegare direttamente (o, come direbbero gli addetti ai lavori, “interfacciare”) i neuroni del nostro cervello con i circuiti integrati dei calcolatori.
I collegamenti tra dispositivi di comunicazione eterogenei sono, in questo periodo, un campo di grande lavorio per chi si occupa di telecomunicazioni. Ci stiamo rapidamente avvicinando ai limiti di quello che la tecnologia elettronica può fare per conto suo, e contemporaneamente altri dispositivi si dimostrano sempre più applicabili nella creazione di strumenti di grande utilità: i laser, per esempio, vengono usati in congiunzione alle fibre ottiche per trasmettere centinaia di miliardi di bit al secondo, in forma luminosa: una cifra almeno cento volte superiore a quanto si riesca a fare usando la corrente elettrica su un cavo di metallo. Il problema sta nel creare un sistema che faccia da ponte tra i due mondi.
Christine Schmidt, Brian Korgel e i loro collaboratori si sono interessati a come sia possibile connettere un semiconduttore (cioè un circuito integrato, come i microprocessori che stanno al cuore dei moderni personal computer) con un cervello biologico. Le loro scoperte e le loro ipotesi per ora si muovono sul piano della teoria: non è stato effettivamente creato un dispositivo che realizzi le loro idee in pratica perché le problemnatiche ingegneristiche sono tutte da risolvere.

L’idea: è noto che i neuroni sono in grado di generare minute cariche elettriche: sono proprio questi segnali che i medici registrano e controllano quando realizzano un elettroencefalogramma. La moderna medicina però non prende in considerazione l’operato del singolo neurone, ma si limita a calcolare l’effetto complessivo di tutte le cellule messe insieme, un po’ come un tecnico del suono che registri la musica di un coro perché il suo microfono non è in grado di separare la voce di un singolo cantante da tutte le altre. Per percepire il segnale di un singolo neurone il semiconduttore andrebbe posizionato con assoluta precisione -- nell’ordine del milionesimo di millimetro -- nelle vicinanze della cellula, e queste distanze sono irraggiungibili anche con le tecnologie di maggior precisione di cui disponiamo oggi (come per esempio la litografia utilizzata per stampare i circuiti di un processore sulla base in silicio). Secondo i ricercatori americani si può però realizzare una catena di molecole organiche, i peptidi e gli anticorpi, che trasportino i segnali e le comunicazioni tra il circuito elettronico e il neurone senza degradarli. Il circuito a questo punto è in grado di ricevere i segnali di un neurone individuale e di reagire.
Ci vorranno anni per vedere se l’idea supererà la prova del fuoco -- e cioè la realizzazione di un dispositivo elettronico che sia dimostrabilmente in grado di collegarsi alle cellule nervose -- ma Schmidt è dichiaratamente ottimista. La scienziata sta già lavorando in laboratorio per affrontare le difficoltà di natura pratica.

Il neurone si comporta in maniera peculiarmente simile a quella si un transistor. Le nostre cellule nervose sono collegate le une alle altre con linee che trasmettono stimoli in modo elettrico, le dendriti. Quando gli stimoli che raggiungono un neurone superano un certo livello di soglia il neurone “spara” a sua volta un segnale in uscita verso i neoroni a cui è connesso. È ormai assodato da anni che è possibile influenzare un neurone con un segnale elettrico esterno.

La gamma di applicazioni per dispositivi di questo tipo sarebbe vastissima. La prima applicazione sarebbe probabilmente di tipo biomedico: quelle persone malate che hanno ancora un sistema nervoso centrale funzionante ma hanno perso il controllo del loro corpo potrebbero venire dotate di protesi robotiche funzionanti, che reagiscono agli ordini dettati con il pensiero. Una idea del genere era già stata proposta all’inizio di quest’anno nella rivista scientifica Nature, ma lo scopo di quella ricerca è di collegare un dispositivo elettronico a un fascio di nervi interrotto (come accade per una persona che ha subito l’amputazione di un arto) mentre i ricercatori texani sperano di realizzare una connessione diretta con il cervello, utile anche a chi ha subito danni più estesi, come per esempio il famosissimo scienziato astrofisico Stephen Hawking (www.hawking.org.uk), forse la mente più brillante dai tempi di Albert Einstein, che soffre di una malattia incurabile chiamata MND, la quale blocca il collegamento tra il cervello e il corpo.

Le applicazioni più avanzate sarebbero decisamente fantascientifiche. Si può immaginare un flusso di informazioni che viaggi in senso opposto, dal circuito elettronico verso il cervello. A questo punto sarebbero possibili connessioni dirette tra l’uomo e il computer: si partirebbe con semplici applicazioni, come una calcolatrice ultraveloce e ultraprecisa “di bordo” che ci fornisce risposte istantanee a problemi aritmetici e si procederebbe sino a sviluppare sensori collegati al corpo umano che aggiungono nuovi sensi a quelli di cui ci ha dotato l’evoluzione.