Ti ho letto nel pensiero. Con gli ultrasuoni

Leggere il pensiero con gli ultrasuoni: sembra soltanto fantascienza, ma è in realtà il risultato concreto di una ricerca del California Institute of Technology (CalTech). L’idea è emettere impulsi sonori ad alta frequenza diretti verso il cervello, e misurare l’eco prodotto quando gli ultrasuoni attraversano i vari tessuti. La diversa velocità che gli ultrasuoni hanno nei diversi tessuti permette di ricreare su computer un’immagine ultraprecisa dell’attività cerebrale, e consente anche di cogliere il movimento di cellule come i globuli rossi, il cui rumore aumenta di frequenza quando il globulo si avvicina alla fonte degli ultrasuoni, e diminuisce quando il globulo si allontana, come succede alla sirena di un’ambulanza quando ci passa accanto. La lettura del pensiero – che per ora, negli esperimenti del CalTech, ha riguardato soltanto il cervello dei macachi – diventa possibile perché si può istruire un algoritmo di machine learning a riconoscere – durante una prima fase di allenamento – le varie configurazioni dell’attività cerebrale che contraddistinguono pensieri specifici. Terminata la fase di allenamento, se il soggetto formula un pensiero, la sua attività cerebrale viene nuovamente captata in dettaglio grazie agli ultrasuoni e l’algoritmo confronta la nuova immagine ottenuta con quelle registrate in precedenza, così da riconoscere il pensiero formulato. È questa la “lettura”.
«Abbiamo istruito dei macachi a muovere lo sguardo o le braccia in una direzione dopo aver visto una certa luce su uno schermo, e abbiamo registrato la loro attività cerebrale mentre eseguivano il compito. In seguito il nostro algoritmo è riuscito a prevedere le loro intenzioni di movimento prima che si muovessero», spiega Mikhail Shapiro, docente di ingegneria chimica al CalTech. «Questa tecnica, detta degli “ultrasuoni funzionali”, concettualmente non è diversa dagli altri metodi – come la risonanza magnetica funzionale (fMRI) – per visualizzare l’attività cerebrale corrispondente a diversi stati della mente. Sia con la fMRI che gli ultrasuoni funzionali rileviamo cambiamenti nel flusso sanguigno che accompagnano un incremento di attività in certe regioni del cervello. La differenza è che con gli ultrasuoni si possono vedere questi cambiamenti con un dettaglio migliore: con la risonanza magnetica si vede attività cerebrale con il dettaglio di un millimetro, mentre con gli ultrasuoni si possono distinguere dettagli fino a un decimo di millimetro».
Lo scopo di questa ricerca non è l’invasione della privacy mentale delle persone, ma è realizzare interfacce cervello-computer utili, ad esempio, ai paralizzati per poter comunicare. «Il nostro sistema ha il grande vantaggio di non richiedere macchinari ingombranti – come quelli necessari per la risonanza magnetica – e di non essere invasivo come i sistemi che registrano l’attività dei neuroni tramite elettrodi impiantati nel cervello, e necessitano quindi di tagliare la “dura madre”, ovvero la rigida membrana fibrosa che separa l’interno del cranio e il cervello», spiega Shapiro. «Un altro vantaggio importante è la precisione: la risoluzione spaziotemporale e la sensitività sono da 5 a 10 volte superiori a quelle ottenibili con la risonanza magnetica funzionale. E questo permette di estrarre più informazioni sugli stati cerebrali. In uno degli esperimenti abbiamo provato a ridurre gradualmente la risoluzione, e abbiamo visto che, perché la decodifica dei segnali cerebrali – ovvero la “lettura del pensiero” - abbia successo, è necessaria la risoluzione massima».