Immaginare di afferrare una tazzina di caffè o di digitare sulla tastiera attiva nel nostro cervello circuiti quasi identici a quelli del movimento reale.
Ma come possiamo "vedere" questi pensieri invisibili se il corpo resta immobile?
Una ricerca pubblicata sulla rivista Brain Stimulation ha trovato una soluzione innovativa: usare i muscoli come uno specchio dei processi cerebrali nascosti.
Scopriamo di più in questo approfondimento.
La tecnologia: la TMS come ponte verso l'invisibile
Lo studio è il frutto di una collaborazione d'eccellenza guidata dal Cognition in Action Lab (PhiLAB) dell’Università degli Studi di Milano, insieme alla Scuola IMT Alti Studi Lucca, il Fatebenefratelli di Brescia e le Università di Brescia e Trento.
Per decodificare l'immaginazione i ricercatori hanno utilizzato la Stimolazione Magnetica Transcranica (TMS).
Funziona così: mentre una persona immagina un gesto, un impulso magnetico colpisce la corteccia motoria, inviando un comando "forzato" ai muscoli del braccio; il risultato è una piccola contrazione involontaria, chiamata Potenziale Evocato Motorio (PEM).
La vera rivoluzione introdotta dal team, però, è l'approccio MultiMEP: invece di osservare un solo muscolo, i ricercatori hanno posizionato una griglia di 24 elettrodi sull'avambraccio.
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Grazie ad algoritmi di machine learning, poi, sono riusciti a mappare l'attività di tutto l'arto, trasformando un segnale confuso in una "firma" digitale precisa.
Risultati: immaginare è (quasi) agire
I risultati hanno superato le aspettative:
- precisione elevata: il sistema ha identificato correttamente quale tra tre diversi gesti complessi veniva immaginato con un'accuratezza superiore al 70%;
- la prova della sovrapposizione: il modello addestrato sui movimenti reali è stato in grado di riconoscere quelli solo immaginati (e viceversa). Questo conferma che cervello e muscoli condividono lo stesso "linguaggio" sia quando agiamo, sia quando simuliamo l'azione nella mente;
- asimmetria interessante: i ricercatori hanno notato che è più facile tradurre il linguaggio del cervello in quello muscolare (71% di accuratezza) che il contrario, suggerendo che l'azione reale è un segnale più pulito e distinto rispetto all'immaginazione.
Perché è una scoperta fondamentale?
Fino ad oggi i segnali muscolari catturati dalla TMS erano considerati poco informativi, mentre questo studio dimostra che ogni singolo impulso contiene una ricchezza di dati enorme.
"Questo metodo apre scenari inediti per studiare stati motori che non vediamo, come la preparazione di un gesto o l'inibizione del movimento," spiegano i ricercatori della Statale di Milano.
Le applicazioni pratiche di questa scoperta, definita "dimostrazione di principio", sono molteplici:
- diagnostica e riabilitazione: il MultiMEP potrebbe diventare un biomarcatore per malattie neuropsichiatriche o per monitorare il recupero post-ictus, offrendo una visione molto più granulare rispetto ai test tradizionali;
- interfacce cervello-computer (BCI, Brain Computer Interface): a differenza di EEG (elettroencefalogramma) o fMRI (risonanza magnetica funzionale), che leggono il cervello dall'alto, questo sistema mappa le informazioni direttamente sui muscoli, rendendo la discriminazione dei movimenti della mano molto più fine e specifica;
- allenamento motorio: in futuro, un atleta o un paziente in riabilitazione potrebbe ricevere un feedback in tempo reale (tramite un "MultiMEP-Viewer") per capire se l'azione che sta immaginando corrisponde perfettamente alla corretta esecuzione fisica.
Fonti:
Brain Stimulation - Multidimensional Motor Evoked Potentials (MultiMEP): Digging up buried information from single trials
