tratto da lescienzewebnews.it

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Brain Computer Interfaces e ausili innovativi

23/07/2005

Giuseppe Andreoni, Dipartimento di Bioingegneria, Politecnico di
Milano


Le risorse informatiche possono essere un prezioso strumento di
inclusione sociale di persone con gravi disabilità in particolar modo
motorie.

Nel panorama degli ausili molto esiste nel settore delle tecnologie
in sostituzione di mouse e tastiera, ma permane una grande domanda
soprattutto di strumenti facilmente personalizzabili su specifiche
esigenze che possono anche variare nel medio termine a seguito della
progressione o regressione della patologia invalidante.

Non di meno ausili specifici per sistemi ma soprattutto siti e
portali implementati secondo le direttive del WAI possono divenire
strumento privilegiato di interazione con il PC e le operazioni ad
esso collegate (comunicazione, svago, lavoro, domotica).

La ricerca più evoluta e futuristica si sta indirizzando verso la
possibilità di implementare il cosiddetto paradigma "dall'intenzione
all'azione" ovvero la rilevazione del pensiero per la sua traduzione
in comandi al PC.

Molte sono le patologie interessate da un simile approccio: malattie
degenerative del sistema neuromuscolare, ad esempio la Sclerosi
Laterale Amiotrofica o la Distrofia Muscolare, le lesioni spinali o
del tronco encefalico, ovvero tutte quelle che possono coinvolgere il
normale controllo dei muscoli volontari compresi i muscoli
respiratori e quelli deputati al movimento oculare: nelle forme più
gravi l'individuo non è in grado di compiere autonomamente gli atti
fondamentali della vita oppure la sua capacità di interazione col
mondo esterno è compromessa, così come alcune funzioni vitali
primarie, tipicamente quella ventilatoria, necessitano spesso di
sostegno esterno.

Le attuali tecnologie di "Life-support" permettono alla maggior parte
di queste persone di vivere a lungo e visto che le loro funzioni
cognitive rimangono spesso inalterate, ma il processo comunicativo va
via via spegnendosi.

La Brain Computer Interface (BCI) è un sistema di controllo che si
rivolge soggetti con queste patologie, in cui i comandi che un utente
invia al mondo esterno, e specificamente ad un Personal Computer che
interagisce con questo, non passano attraverso le normali vie di
uscita dei nervi periferici e dei muscoli, bensì è un'interfaccia che
rileva determinate e specifiche attività cerebrali e le traduce in
messaggi utili.

I sistemi attuali sfruttano speciali elettroencefalografi che
rilevano il segnale elettrico presente sullo scalpo dell'utente,
estraggono diversi segnali fisiologici quali l'onda P300, fenomeni
indotti dall'immaginazione del movimento, potenziali evocati steady
state, li classificano e li associano ad una comunicazione con il
computer. L'interazione con il resto del mondo è poi garantita dai
diversi attuatori di vario genere che possono essere connessi al
computer.

L'impiego dei queste tecnologie è ancora ad uno stadio sperimentale:
le esperienze applicative sono scarse e si limitano a pochi soggetti.
L'elevatissimo costo degli elettroencefalografi finora utilizzati per
la sperimentazione risulterebbe poi essere un grave impedimento alla
diffusione applicativa della metodica.

Nel corso della ricerca finora svolta dal presso il Dipartimento di
Bioingegneria del Politecnico di Milano nell'ambito del Laboratorio
di Tecnologie Biomediche – WoWS!Lab, si è intrapresa una linea di
ricerca per la progettazione di un dispositivo EEG a bassisimo costo
che possa garantire l'applicabilità estesa anche domestica di questa
tecnologia.

Parallelamente è stato inventato e brevettato un altro dispositivo
chiamato Whisper.

L'idea di questo strumento nasce dalla constatazione di una reale
necessità di un dispositivo semplice, facilmente usabile e veloce.

Respirare è uno degli atti più quotidiani ed automatici che ognuno di
noi esegue: tale atto è utile anche nella comunicazione. Quando
parliamo, infatti, produciamo suoni modulando un flusso d'aria
espirato attraverso le corde vocali.

Grazie a Whisper, la respirazione offre la possibilità di comporre
lettere, parole, comandi attraverso il flusso d'aria inspirato ed
emesso. Whisper si può definire una tastiera a modulazione
respiratoria. La modulazione del flusso d'aria può facilmente
codificare una serie di comandi quali lettere o funzioni (come per il
codice Morse, che codifica le lettere dell'alfabeto attraverso
opportune sequenze di punti o trattini)

Whisper consente di fornire input molteplici (lettere, numeri,
funzioni speciali) ad un computer, un palmare, un cellulare o un
qualsiasi dispositivo elettronico.

La connessione al PC/palmare/cellulare può avvenire indifferentemente
via cavo, su porta USB o anche wireless (RF, Bluetooth o WiFi).

Anche in questo caso è disponibile il prototipo (dai costi
ridottissimi) a un elevato stadio di ingegnerizzazione e
preindustrializzazione.

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