Realizzato il primo dispositivo mobile di monitoraggio del cervello

Chiamatela neuroscienza in movimento. Gli scienziati hanno sviluppato uno zaino che tiene traccia e stimola l’attività cerebrale mentre le persone svolgono la loro vita quotidiana. Il progresso potrebbe consentire ai ricercatori di avere un’idea di come funziona il cervello al di fuori di un laboratorio e di come monitorare malattie come il Parkinson e il disturbo da stress post-traumatico in contesti reali.

La tecnologia è “una dimostrazione stimolante di ciò che è possibile” con apparecchiature portatili per neuroscienze, afferma Timothy Spellman, neurobiologo della Weill Cornell Medicine. Lo zaino e la sua vasta suite di strumenti, dice, potrebbero ampliare il panorama della ricerca neuroscientifica per studiare il cervello mentre il corpo è in movimento.

In genere, quando gli scienziati vogliono scansionare il cervello, hanno bisogno di molto spazio e molto denaro. Gli scanner funzionali di risonanza magnetica (fMRI), che rilevano l’attività in varie regioni del cervello, hanno le dimensioni di un camioncino e possono costare più di 1 milione di dollari. E i pazienti devono rimanere fermi nella macchina per circa 1 ora per garantire una scansione chiara e leggibile.

Anche approcci come la stimolazione magnetica transcranica (TMS) che colpiscono il cervello, spesso per curare la depressione grave, non sono portatili; i pazienti devono stare seduti e in posizione eretta in un laboratorio per circa 30 minuti mentre una grande bobina fornisce impulsi magnetici attraverso il cuoio capelluto per attivare elettricamente i neuroni. Alla ricerca di un modo migliore, i ricercatori dell’Università della California, Los Angeles (UCLA), hanno sviluppato quella che chiamano la piattaforma mobile di registrazione e stimolazione del cervello profondo.

Come funziona il dispositivo di monitoraggio mobile del cervello

Il dispositivo ha una bacchetta che si solleva da uno zaino da 4 chilogrammi per riposare vicino alla parte superiore del cuoio capelluto del paziente. Lì, la bacchetta può comunicare con un impianto neurale che si trova in profondità nel cervello. Nel frattempo, lo zaino è pieno di monitor, una configurazione che consente la raccolta dei dati in tempo reale dall’impianto.

Allo stesso tempo, a seconda dell’esperimento, il partecipante può indossare attrezzatura aggiuntiva per misurare le attività cerebrali e corporee, tra cui un cappuccio per elettroencefalografia del cuoio capelluto con elettrodi che monitorano l’attività cerebrale di superficie, un paio di occhiali per realtà virtuale che tracciano il movimento degli occhi e altri dispositivi che tengono traccia della frequenza cardiaca e respiratoria. Tutte queste informazioni possono quindi essere sincronizzate con i segnali dell’impianto.

“Il bello di questo è che hai molti flussi di dati che arrivano simultaneamente”, afferma l’autore dello studio Zahra Aghajan, neurofisico dell’UCLA. Nei test di laboratorio, il team è stato in grado di dimostrare che lo zaino registra l’attività e stimola varie regioni del cervello senza richiedere alle persone di stare ferme. È stato anche in grado di raccogliere gli stessi dati di una macchina fMRI e stimolare il cervello in un modo simile al TMS, il team riporta questa settimana su Neuron.

Studiare il cervello in movimento

Non essere legati a un ambiente di laboratorio potrebbe consentire agli scienziati di studiare come funziona il cervello mentre le persone sono in movimento e interagiscono con gli altri, piuttosto che rimanere immobili all’interno di una macchina fMRI, dicono i ricercatori. C’è un problema, tuttavia: solo i pazienti che hanno impianti neurali possono utilizzare il dispositivo. Circa 150.000 persone in tutto il mondo hanno tali impianti, che i medici usano per trattare e monitorare una vasta gamma di condizioni tra cui il morbo di Parkinson, l’epilessia e il disturbo ossessivo-compulsivo.

Il team ha rilasciato il software e i progetti dello zaino affinché tutti gli scienziati possano utilizzarli, afferma l’autore dello studio Uros Topalovic, un dottorato di ricerca. studente presso l’UCLA. La speranza, dice, è che altri ricercatori possano utilizzare la tecnologia per studiare condizioni neurologiche di tutti i tipi senza i vincoli di un laboratorio o di un letto d’ospedale.