Sfruttare il grasso corporeo per la comunicazione neurale
La tecnologia della interfaccia neurale(si apre in una nuova finestra) (BCI) ha applicazioni promettenti per ripristinare i movimenti e la percezione delle persone affette da paralisi, malattie neurologiche o perdita degli arti. Le BCI consentono la comunicazione diretta tra il cervello e un dispositivo esterno, come ad esempio un arto robotico, permettendo agli utenti di bypassare le vie muscolari e nervose e di controllare questi dispositivi usando solo il pensiero. Tuttavia, i sistemi attuali sono impiantati chirurgicamente o utilizzano fili ingombranti e connettori invasivi che aumentano il rischio di infezioni.
Comunicazione intra-corporea attraverso il grasso
Per ovviare a queste limitazioni, il progetto B-CRATOS(si apre in una nuova finestra), finanziato dall’UE, ha sviluppato una tecnologia innovativa chiamata comunicazione intra-corporea del grasso (FAT-IBC). Questa nuova piattaforma utilizza il grasso corporeo umano come mezzo sicuro ed efficiente per trasmettere segnali neurali a una velocità senza precedenti. «Il nostro obiettivo era quello di eliminare le barriere fisiche che limitano le attuali BCI, mantenendo al contempo l’elevato flusso di dati necessario per il movimento naturale e il feedback sensoriale», spiega Robin Augustine, coordinatore del progetto. Il team di B-CRATOS ha scoperto che il tessuto adiposo funge da guida d’onda naturale per i segnali a microonde, grazie alla sua bassa permittività e conduttività rispetto a muscoli e pelle. L’elettronica impiantabile, collegata ad array di interfacce neurali, acquisisce e digitalizza i segnali cerebrali e li trasmette attraverso questo strato di grasso a velocità superiori a 32 Mbs. Il sistema funziona senza batterie ingombranti grazie al trasferimento di energia senza fili, garantendo sicurezza e biocompatibilità a lungo termine.
Comunicazione sicura in tutto il corpo
Per valutare la fattibilità tecnica, il consorzio ha condotto una serie di studi al banco e fantasma per simulare il tessuto adiposo. Questi esperimenti(si apre in una nuova finestra) hanno dimostrato che il grasso corporeo può supportare una trasmissione sicura e ad alta larghezza di banda, fungendo da mezzo di comunicazione affidabile. La piattaforma B-CRATOS è stata progettata per la comunicazione bidirezionale, facilitando sia l’esecuzione di comandi motori che la fornitura di feedback sensoriali in tempo reale. Questa doppia capacità è essenziale per i dispositivi protesici che mirano a ripristinare non solo il movimento volontario, ma anche la sensazione tattile e la propriocezione. Rispetto alle soluzioni convenzionali, la FAT-IBC presenta diversi vantaggi. Elimina la necessità di connettori percutanei, funziona senza batterie interne e supporta un controllo destrorso a livello delle dita. Inoltre, l’integrazione con gli algoritmi di apprendimento automatico ottimizza la decodifica adattiva, consentendo così un movimento più intuitivo e naturale.
Applicazioni e prospettive future
Sebbene l’applicazione più profonda della FAT-IBC sia la neuroprotesi, le implicazioni sono molto più ampie. Oltre alla FAT-IBC, il consorzio B-CRATOS ha avanzato diverse tecnologie abilitanti, che vanno dai decodificatori adattivi per l’apprendimento automatico alle architetture degli impianti a basso consumo, assicurando che il progetto non fornisca solo una singola scoperta, ma una base di innovazioni per i dispositivi medici di prossima generazione. La tecnologia B-CRATOS pone le basi per ecosistemi di impianti interoperabili in cui i dispositivi per il monitoraggio cardiaco, la somministrazione intelligente di farmaci, la neuromodulazione o persino la medicina bioelettronica possono comunicare senza problemi. «La nostra tecnologia apre le porte a una nuova era di ecosistemi di dispositivi medici, in cui gli impianti e gli indossabili lavorano insieme per monitorare, trattare e persino prevenire le malattie», sottolinea l’autore. L’architettura modulare della piattaforma presenta un vantaggio di commercializzazione unico, poiché le sue singole parti (comunicazione wireless, trasferimento di energia, decodifica neurale ed elettronica biocompatibile) possono maturare indipendentemente e rivolgersi a mercati sanitari diversi. Gli obiettivi futuri prevedono l’impiego del sistema nella neuromodulazione per la gestione del dolore cronico e la riabilitazione. A lungo termine, la visione è quella di generare una rete di impianti intelligenti che supportino il monitoraggio continuo e la medicina personalizzata. Come conclude il ricercatore: «B-CRATOS è più di una BCI, è una piattaforma che ridefinisce il modo in cui le protesi comunicano, creando l’infrastruttura per soluzioni sanitarie connesse di cui beneficeranno milioni di persone.»
