Occhio alla Ricerca – Visione artificiale
Visione artificiale: percezione visiva attraverso la microstimolazione intracorticale
Negli ultimi anni la ricerca nell'ambito della visione artificiale ha compiuto progressi particolarmente significativi e continua ad avanzare con la creazione di nuovi dispositivi medici all'avanguardia. Tra questi, le protesi corticali - un sottogruppo di neuroprotesi visive - rappresentano uno strumento estremamente promettente per stimolare una percezione visiva utile nelle persone affette da cecità assoluta.
Le protesi corticali funzionano mediante la stimolazione elettrica diretta della corteccia occipitale, grazie all'ausilio di una o due telecamere che acquisiscono le immagini che si presentano di fronte al paziente e di un codificatore che elabora le immagini e le trasforma in segnali elettrici, con un filtraggio spazio- temporale che estrae e migliora le caratteristiche più rilevanti della scena. Le informazioni generate sono trasmesse alla protesi impiantata mediante un trasferimento wireless a radiofrequenza. Il pacchetto elettronico impiantato decodifica i segnali e controlla i parametri della tensione da applicare agli elettrodi appropriati situati in prossimità dei neuroni bersaglio da stimolare.
Le protesi corticali rappresentano ad oggi l'unica risorsa per stimolare una percezione visiva in presenza di cecità dovuta a patologie che colpiscono l'intera retina, il nervo ottico, il talamo o il cervello, quali ad esempio il glaucoma, la retinite pigmentosa allo stadio terminale, l'atrofia ottica, traumi alla retina e/o al nervo ottico, lesioni cerebrali, ictus ecc. Oltre all'ampia gamma di pazienti per i quali potrebbero risultare utili, gli impianti corticali presentano anche il vantaggio di poter essere impiantati mediante una chirurgia che segue procedure neurochirurgiche standard e che risulta relativamente poco invasiva.
Il gruppo di ricerca guidato dal Professor Eduardo Fernandez, dell'Università Miguel Hernández e del Centro de Investigación Biomédica en Red nell'area tematica Bioingegneria, Biomateriali e Nanomedicina (CIBER-BBN), in Spagna, ha affrontato una nuova interessante sfida con la realizzazione di una neuroprotesi visiva basata su un impianto di microelettrodi intracorticali in grado di interfacciarsi con la corteccia visiva occipitale ed evocare una percezione di fosfeni che, seppur limitata rispetto alla visione naturale, è comunque in grado di offrire ai pazienti completamente ciechi una funzionalità visiva utile nella vita quotidiana.
La protesi del gruppo del Professor Fernandez è stata testata in uno studio clinico eseguito su volontari non vedenti e i risultati di questo studio sono stati presentati in occasione del congresso The Eye and the Chip, tenutosi a Detroit dall'8 al 10 ottobre scorso.
Nel corso dello studio clinico sono state utilizzate protesi intracorticali costituite da microelettrodi a 96 canali. I dispositivi sono stati impiantati nella corteccia occipitale di 3 pazienti per un periodo di 6 mesi, durante i quali i ricercatori hanno raccolto registrazioni multielettrodi, soglie, mappe di fosfeni e descrizioni dei pazienti delle percezioni evocate. È stata inoltre verificata la capacità dei volontari di integrare la stimolazione elettrica della corteccia visiva in percezioni visive utili per la vita quotidiana. Al termine dei 6 mesi - la durata dello studio - il dispositivo e i connettori esterni sono stati rimossi.
L'impianto e l'espianto delle protesi intracorticali sono stati eseguiti in assenza di complicanze in tutti i pazienti. I ricercatori sono stati in grado di ottenere registrazioni di alta qualità e i parametri di stimolazione sono rimasti stabili durante tutta la durata dello studio. La microstimolazione ha evocato fosfeni semplici e complessi, in posizioni stabili dello spazio visivo. La percezione di fosfeni ha permesso ai partecipanti di identificare alcune lettere e riconoscere forme e oggetti, con utilità significativa per lo svolgimento di diversi compiti, per l'orientamento e per la mobilità. Lo studio non ha evidenziato effetti avversi.
I risultati dello studio hanno dimostrato che i microelettrodi della protesi corticale del gruppo di ricerca spagnolo sono stati in grado di generare fosfeni per molti mesi e che la stimolazione con elettrodi multipli ha evocato percezioni strutturate discriminabili. Per la corretta fruizione della protesi è stato di fondamentale importanza il processo di training visivo, che ha aiutato i soggetti volontari a riconoscere dapprima modelli semplici e successivamente via via più complessi.
Lo studio clinico eseguito dai ricercatori guidati dal Professor Fernandez ha dimostrato la sicurezza e l'efficacia della microstimolazione negli esseri umani, suggerendo che l'impianto di diverse serie di microelettrodi potrebbe rappresentare una valida opzione per il ripristino della visione nelle persone affette da cecità completa. Sebbene il ripristino di una visione simile a quella naturale sia ad oggi improbabile, almeno per il prossimo futuro, la realizzazione e l'approvazione di un dispositivo corticale in grado di stimolare percezioni visive significative rappresenterebbe un importante traguardo per le persone affette da cecità completa, poiché comporterebbe un sensibile miglioramento della loro qualità di vita.
Studi futuri dovranno trovare risposte a domande ancora aperte, ciononostante questo studio ha contribuito ad un notevole ulteriore progresso di questa tecnologia finalizzata a ripristinare la visione nelle persone non vedenti.
(a cura di Prof. Dr. med. Andrea Cusumano)
Il Corriere dei Ciechi numero 11 novembre 2023 - anno 78