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Chip nel cervello: una nuova frontiera per la medicina o un mezzo per sbloccare il potenziale umano?

Luca Berdondini ci parla delle tecnologie avanzate di Neuralink di Elon Musk e della startup italiana Corticale, che ha sviluppato un chip molto più potente.

Alice Bellantedi Alice Bellante   
Chip nel cervello: una nuova frontiera per la medicina o un mezzo per sbloccare il potenziale umano?

Luca Berdondini è un ingegnere diplomato al politecnico di Losanna, con un Master all'università Caltech negli Stati Uniti e un Dottorato all'EPFL in Svizzera. Dopo gli studi ha lavorato in robotica per un anno circa, per poi intraprendere la carriera da ricercatore con un dottorato in Svizzera. Ha raggiunto l’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) nel 2007, grazie al quale ha potuto lanciare un laboratorio di ricerca basato sulle sue idee a soli 34 anni.

In una prima fase, ha lavorato più che altro sullo sviluppo della tecnologia necessaria allo sviluppo di Brain Computer Interface – Interfaccia Cervello Macchina, validandola sui modelli in vitro. Da qualche anno, la tecnologia è stata trasferita in vivo. In questo contesto, nasce Corticale, una startup fondata nel 2022 per rispondere ad un’esigenza del mercato internazionale, il quale richiedeva un focus proprio sulla tecnologia Brain Computer Interface.

Corticale si impegna a rendere accessibile questa tecnologia alla ricerca scientifica, proponendosi di osservare in dettaglio le funzioni cerebrali durante vari comportamenti, dalla comunicazione alla malattia. Quando si verifica una patologia, infatti, il chip sviluppato da Corticale è costruito per analizzare i cambiamenti funzionali nel cervello, offrendo nuove prospettive per la diagnosi e il trattamento delle malattie neurologiche.

Vorrei approfondire le differenze tra la sfera di applicazione del chip di Corticale e quello di Neuralink. Elon Musk parla di reversibilità della cecità, delle disfunzioni motorie del corpo, di cura di malattie psichiatriche e anche di telepatia, Corticale si concentrerà su un ambito specifico?

«La differenza essenziale è la tecnologia che viene utilizzata.

Neuralink sviluppa una tecnologia che è meno evoluta rispetto a quanto stiamo sviluppando noi con Corticale. Tendenzialmente, i dispositivi di cui parliamo si basano su degli elettrodi, che sono come dei microfoni, che servono per ascoltare l’attività delle cellule neuronali, e ognuno di questi elettrodi deve essere collegato a uno strumento elettronico che permette di amplificare il segnale e trasferirlo all’esterno. Ora, questa connessione, anche se fatta con dei dispositivi molto piccoli, polimerici, come quelli che abbiamo visto realizzare a Neuralink è comunque una comunicazione passiva, nel senso che, se vogliamo aumentare il numero dei punti di misura, ci ritroviamo con un problema di ingombro, cioè di come collegare questi elettrodi al mondo esterno.

In questo senso, dunque, la tecnologia di Neuralink è una tecnologia definita ibrida, avendo una componente passiva – gli elettrodi – e una parte attiva – i circuiti che amplificano il segnale.

La cosa interessante sviluppata da Corticale è l’uso di una tecnologia completamente diversa, risultato di un processo di ricerca ultraventennale.

L’idea è quella di sviluppare un concetto pensato per la tecnologia dei monitor o delle camere digitali che usiamo per acquisire delle immagini. Partiamo dal presupposto che abbiamo tantissimi pixel che sono fotosensibili (sensibili alla luce), la luce che recepiscono viene trasdotta al livello di singolo elemento, singolo pixel. Quello che abbiamo fatto è stato integrare degli elettrodi al posto degli elementi fotosensibili e i circuiti per elaborare questi segnali elettrici a livello locale.

Creiamo così delle matrici molto dense, in modo che non sia più necessario avere un collegamento uno ad uno verso il mondo esterno, ma piuttosto sia possibile usare la microelettronica e il processamento dell’informazione a livello digitale sugli stessi dispositivi per decidere quale singolo pixel leggere in un dato momento, avendo in uscita pochi fili.

La distinzione fondamentale, dunque, è l’uso di tecniche di microelettronica per acquisire dati in maniera molto più efficace riducendo le dimensioni.

Riusciamo a mettere su questi dispositivi di dimensioni simili a quelli di Neuralink non una decina di elettrodi ma migliaia di elettrodi, leggendo le informazioni che ne derivano. In altre parole, un aumento di banda passante notevole rispetto a Neuralink.

Per quanto riguarda l’ambito applicativo, la differenza sostanziale tra le attività di Corticale e quelle di Neuralink sono che il mio team fa ricerca e sviluppo in un contesto unicamente clinico, dunque indirizzato unicamente a portare delle soluzioni tecnologiche a delle patologie o disfunzioni legate al sistema nervoso per pazienti. I contesti applicativi su cui stiamo lavorando sono legati al controllo motorio, all’epilessia - con una tecnologia non solo di registrazione ma di intervento per bloccare le crisi epilettiche -, e ci concentriamo, in alcuni studi, anche sugli aspetti visivi con la registrazione dell’attività visiva. Tuttavia, quando parliamo di applicazioni per queste tecnologie parliamo di Brain Computer Interface, quindi Interfaccia Cervello Macchina e, dunque, di linguaggio, di controllo motorio, di riabilitazione e sistemi di prostetica. Questo è un approccio diverso rispetto a quanto dichiarato da Nauralink».

Cosa intende, secondo te, Musk quando nella mission di Neuralink dice che oggi vuole sbloccare il potenziale umano ed espandere il modo in cui sperimentiamo il mondo? A primo impatto, si intuisce un riferimento all’impianto di questa tecnologia su soggetti sani.  Quali potrebbero essere le implicazioni etiche di tale pratica?

«Implementare questo tipo di tecnologia su un soggetto sano è estremamente difficile da giustificare dal momento che richiede un intervento chirurgico ed ha dei rischi associati. Ad oggi, questa tecnologia può essere applicata nel contesto di un paziente con una patologia o una disfunzione, ma non vedo come possiamo giustificare il suo utilizzo in un contesto di persona sana. Anche dal punto di vista normativo, sia in Europa che negli Stati Uniti ci sono delle regole piuttosto stringenti legate a questo tipo di tecnologia che non permettono l’utilizzo su un soggetto sano.

Detto ciò, è possibile leggere sul web, sui giornali e sui libri di fantascienza diverse prospettive legate all’utilizzo di questa tecnologia in contesti non clinici. Secondo me però, dobbiamo cogliere quelli che possono essere i rischi etici correlati all’utilizzo di tale tecnologia, ricordando che la tecnologia di per sé non è né buona né cattiva, ma dipende tutto da come viene regolamentata e come viene usata».

Dovendo indovinare quali potrebbero essere le potenzialità raggiungibili con l’applicazione del chip telepathy di Musk su un soggetto sano, cosa indicheresti?

«Se ci fosse la capacità di implementare la tecnologia su una persona sana, questo aprirebbe la possibilità di interfacciarsi con le macchine non più come facciamo oggi con Google o altri provider di servizi vocali, ma lo faremmo direttamente pensando “accendi le luci, spegni le luci, manda un messaggio”, questo potrebbe essere un potenziale utilizzo».

In uno scenario del genere, ci sarebbe un filtro tra noi e la tecnologia? Parliamo di un accesso completo della tecnologia alla nostra mente o si parla piuttosto della ricezione di un impulso che traduce una volontà in uno stimolo?

«Il cervello rimane un enorme punto interrogativo, per questo applicare questo tipo di tecnologia in un contesto di ricerca scientifica è un primo obiettivo. Studiare il cervello, capire come funziona e capire come codifica le nostre azioni motorie rimane un’enorme sfida.

Come spiego spesso a mio figlio, abbiamo pensieri che implicano un controllo motorio e pensieri che non lo implicano. Quelli che implicano un controllo motorio spesso sono legati alla nostra volontà di fare e agire, questo è quindi già un livello di filtro tra quello che è lasciato di domino esclusivo dell’individuo.

Poi dipende tutto da che area viene indirizzata perché, se pensiamo al linguaggio, invece, ci sono delle aree che non sono motorie e in questo caso forse è possibile decodificare una comunicazione. Anche lì si tratta di imparare ad utilizzare una tecnologia e sarà proprio la volontà di imparare ad introdurre un controllo per l’individuo a garantirlo. Quindi, non si parla di un accesso incondizionato ad ogni nostro pensiero, cosa che vedo molto difficile sulla base delle competenze di oggi».  

Quanto pensi che sia importante la regolamentazione nell’ambito dello sviluppo e dell’implementazione delle nuove tecnologie? Le differenze tra l’ecosistema europeo rispetto a quello statunitense e cinese si riveleranno decisive nel definire a chi spetterà il primato in ambito di innovazione tecnologica?

«Le differenze nella regolamentazione hanno un impatto sullo sviluppo tecnologico ma non nella possibilità di introdurre una tecnologia in un dato paese. È una differenza importante. Le attenzioni europee sono strettamente legate ai nostri valori che penso sia importante sostenere. L’Artificial Intelligence Act è un primo passaggio di regolamentazione per l’Europa ma anche negli Stati Uniti c’è molto dinamismo per implementare una regolamentazione simile, magari con qualche ritocco. E anche in Cina ci si sta pensando. Quindi penso che nel complesso ci si stia orientando verso una regolamentazione a livello internazionale.

Tuttavia, essendo queste regolamentazioni specifiche, dobbiamo ricordarci che i diritti fondamentali dell’uomo riconosciuti a livello internazionale sono in realtà la nostra prima tutela a quello che è l’individuo e l’individualità. Quindi, probabilmente agganciarci alla tutela dei diritti fondamentali dell’uomo è il primo riflesso che possiamo considerare per queste tecnologie che ad oggi sono sviluppate per acquisire dati, ma non solo.

Sappiamo infatti che Neuralink sta anche lavorando sulla stimolazione, citavamo prima l’applicazione nel contesto visivo, la quale implica sia registrare che stimolare. Se una persona è non vedente la tecnologia deve introdurre informazioni e ciò deve essere fatto con la stimolazione elettrica. Questo processo introduce un secondo livello di rischio legato all’individuo stesso e alla sua autodeterminazione.

Vorrei concludere sottolineando che dobbiamo fare attenzione al fatto che queste tecnologie non sono, ad oggi, quelle che ci dovrebbero preoccupare di più; ci sono, infatti, tutta una serie di sviluppi di tecnologie che probabilmente dovrebbero tenerci più attenti. Pensiamo ad esempio nel contesto dell’Augmented Virtual Reality (Augmented VR) con i visori, i caschetti, in un contesto di gioco per un bambino. Questo scenario crea un contesto dove il bambino interagisce sulla base di quello che il gioco propone sullo schermo. Questo crea un feedback loop, uno strumento molto potente nel campo delle neuroscienze, capace di condizionare l’individuo. Questi sono elementi che vanno considerati nelle normative, perché il gaming dovrebbe essere, specialmente per i soggetti a rischio come i bambini, un tema su cui porre particolare attenzione, anche nelle future evoluzioni dell’AI Act».

Come mai hai scelto l’Italia come Paese per sviluppare tecnologie avanzate nel campo delle neuroscienze?

«Una volta terminati gli studi, mi sono affacciato nel mondo del lavoro, avevo diverse opportunità, ho avuto la fortuna di poter scegliere dove andare. Gli Stati Uniti, ad esempio, avendoli in parte vissuti avrebbero potuto essere una destinazione interessante, ma anche Francia, Germania e la Svizzera stessa.

Quello che mi piaceva nell’idea dell’Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) era innanzitutto l’Italia. Avevo conosciuto tantissimi ricercatori italiani bravissimi e avevo notato che loro spesso avevano delle grandi competenze teoriche mentre quello che acquisivano in Svizzera era invece proprio la capacità pratica di fare. Quindi mi sono detto “ecco forse questo è qualcosa che io posso portare in Italia”.

Ero estremamente intrigato da questo progetto di IIT che associava i campi della robotica a quello dello studio dei materiali al campo delle lifescience quindi biologia e neuroscienze, cercando di aggregare questi ambiti tipicamente molto lontani tra loro. Due ragioni dunque: le persone, gli italiani e il paese e la scienza che era preventivata nello sviluppo di IIT».

Quali sono le differenze tra l’ecosistema in cui opera Neuralink e quello in cui opera Corticale? Quali i relativi vantaggi e svantaggi?

«Si fa dell’ottima scienza e ottimo sviluppo tecnologico sia in Italia, in Europa che negli Stati Uniti, ma ci sono grosse differenze in termini di opportunità.

L’ecosistema statunitense è molto più propenso al rischio. Università, come Harvard, MIT, Caltech e Berkley, sono solo alcuni esempi di enti che hanno molto dinamismo al loro interno. Attorno allo studente c’è molta energia nel fare, nel realizzare e nel portare quello che è il prodotto della scienza al di fuori dell’università, non solo attraverso la comunicazione ma anche in termini di trasferimento tecnologico. Questi elementi sono sicuramente qualcosa dove in Europa siamo ancora un pochino più lenti e più macchinosi.

Ciò non vuol dire che non ci sia però innovazione importante fatta in Europa e in Italia. Questo è qualcosa che va sottolineato con i diversi stakeholder, e non intendo solo con il mondo scientifico ma parlo anche del dialogo con gli investitori, gli enti di finanziamento e il mondo politico; perché è importante far sì che sia possibile far conoscere qual è il valore della nostra tecnologia e magari anche spingere i diversi stakeholder ad assumere un rischio nel sostenere queste attività di ricerca e sviluppo».

Siamo in un’epoca di grandi cambiamenti in ambito tecnologico, dalle neuroscienze, alla robotica, all’intelligenza artificiale; Dal tuo punto di vista quale pensi che sia, nel complesso, l’equilibrio tra costi e benefici di tali innovazioni per le nuove generazioni?

«Lo sviluppo tecnologico nella storia dell’uomo è qualcosa che ha sempre influito sul cambiamento e il cambiamento è qualcosa che ha sempre intimorito l’uomo. L’abbiamo visto in tutta la storia dello sviluppo della scienza e della tecnologia stessa. È dunque una questione di adattamento al cambiamento. Le persone più giovani usano in modo totalmente diverso gli strumenti tecnologici che abbiamo a casa. Un esempio è l’accesso a Google Home. Mio figlio spesso usa Google come un informatore. Questo è qualcosa che io non farei, non ci ho mai pensato e mi ha stupito la prima volta che l’ho visto fare.

Credo che si possa sempre usare in modo corretto una tecnologia ma bisogna fare attenzione a prevenire un uso scorretto di questa. Quindi, quello che noi dobbiamo fare, in primis come ricercatori, è cercare di spiegare quali sono gli scenari relativi all’uso corretto e scorretto della tecnologia e poi sta alla società stessa, a tutti gli stakeholder coinvolti integrare la regolamentazione a tutela dell’individuo. Questo in Europa e in Italia lo facciamo abbastanza bene quindi, da questo punto di vista, sono abbastanza tranquillo.

Le nuove generazioni hanno una predisposizione alle tecnologie totalmente diversa. Io, in un piccolo sondaggio, fatto interagendo anche con ragazzi più giovani ho chiesto “ma se voi poteste impiantarvi una tecnologia come quella di Neuralink, un domani, è qualcosa che fareste?” In alcuni casi, mi è stato detto “se c’è garanzia e sicurezza del dispositivo e posso collegarmi allo stesso, perché no?” Non ho trovato un muro rispetto a questa alternativa e questo è qualcosa che dovrebbe farci riflettere».

Al lettore: tu che sei arrivato fin qui, te lo faresti impiantare un chip nel cervello?

Alice Bellantedi Alice Bellante   
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