Interfaccia cervello-computer-immagine: montaggio EEG. Fonte: Communications Medicine
Un nuovo approccio per identificare i segni di consapevolezza latente nelle persone che non possono parlare o muoversi in seguito a una grave lesione cerebrale è stato dimostrato dai ricercatori dell’Università di Bath, nel Regno Unito.
Il sistema rileva i modelli di attività cerebrale tramite un auricolare indossabile, utilizzando un’applicazione avanzata della tecnologia di interfaccia cervello-computer (BCI).
Nel corso di diverse sessioni sperimentali, i ricercatori hanno scoperto segni di coscienza che in precedenza non erano stati rilevati in pazienti non reattivi.
Ciò rappresenta un potenziale progresso nei metodi diagnostici e nella pianificazione della riabilitazione per i pazienti. Offre inoltre possibilità per future tecnologie che potrebbero aiutare i pazienti a comunicare senza l’uso della voce o del movimento.
Pubblicato sulla rivista Communications Medicine, lo studio è stato condotto su pazienti affetti da disturbi prolungati della coscienza (PDoC) e sindrome locked-in (LIS), condizioni in cui la consapevolezza può essere preservata, ma non può essere espressa esteriormente.
Registrando le onde cerebrali di questi pazienti, questa tecnologia BCI rileva quando una persona immagina un movimento della mano o del braccio, anche quando non è possibile alcun movimento fisico. La precisione del rilevamento può migliorare se il neurofeedback viene fornito in più sessioni.
Approccio strutturato
Lo studio ha introdotto un approccio strutturato a più sessioni per valutare la consapevolezza nei pazienti, combinando:
- Addestramento ripetuto, in cui ai partecipanti è stato insegnato a modificare intenzionalmente i propri segnali cerebrali nel tempo. Ai partecipanti allo studio è stato chiesto di immaginare azioni come sollevare un peso con la mano sinistra o sollevare entrambi i piedi. Ciò ha portato a schemi distinti di attività cerebrale che potevano essere rilevati, anche in assenza di qualsiasi movimento fisico, e tradotti in segnali significativi.
- Il feedback in tempo reale, in cui i partecipanti ricevevano un riscontro immediato basato sul suono, confermava che il sistema aveva rilevato il corretto schema di movimento immaginato. Questo feedback in tempo reale può aiutare i partecipanti a perfezionare le proprie strategie mentali nel corso delle sessioni, rendendo le loro risposte cerebrali più chiare e coerenti nel tempo, in modo simile a come una persona sana apprende un’abilità fisica o cognitiva. È importante sottolineare che i ricercatori hanno scoperto che valutazioni ripetute e strutturate in più sessioni miglioravano il rilevamento della consapevolezza e del coinvolgimento nei pazienti non responsivi.
- Interrogazione a fasi, in cui i partecipanti progredivano verso una fase di domande esplorative sì/no (ad esempio, veniva chiesto loro di immaginare un movimento per indicare “sì” e un movimento diverso per indicare “no”). Queste domande erano strutturate per esplorare diversi tipi di capacità mentale e consapevolezza.
Risultati dello studio
Il protocollo è stato testato su 42 partecipanti, di età compresa tra 17 e 73 anni, reclutati in diverse strutture cliniche del Servizio Sanitario Nazionale (NHS) e irlandesi.
Tra i principali risultati emersi si segnalano:
- Trentuno dei 42 partecipanti (73,8%) hanno mostrato una modulazione intenzionale affidabile dell’attività cerebrale, ovvero schemi o ritmi coerenti nei segnali, quando è stato chiesto loro di immaginare movimenti specifici.
- Circa il 90% dei partecipanti è passato alla fase dello studio progettata per ottenere risposte sì/no.
- Le risposte cerebrali tendevano a diventare più coerenti nel corso delle sessioni.
- Se utilizzato insieme ai test comportamentali standard, l’approccio BCI multi-sessione ha migliorato il rilevamento dello stato di coscienza minimo dal 39% al 69%, contribuendo a identificare una consapevolezza che altrimenti potrebbe passare inosservata.
Leggi anche:Interfaccia cervello-computer: enormi vantaggi potenziali e sfide formidabili
Perché i test comportamentali da soli non bastano
Le valutazioni standard al letto del paziente si basano in gran parte su movimenti osservabili come i movimenti oculari, i riflessi e la capacità di eseguire semplici comandi. Tuttavia, quando le lesioni sono così gravi da impedire il movimento fisico, queste valutazioni possono sottovalutare notevolmente il livello di consapevolezza.
Precedenti ricerche suggeriscono che fino al 40% dei pazienti in stato di minima coscienza potrebbe ricevere una diagnosi errata di “sveglio ma inconsapevole” perché i segni di attività cognitiva non vengono rilevati.
Le valutazioni basate sull’attività cerebrale offrono un mezzo per rilevare risposte intenzionali anche quando una persona non è in grado di esprimersi a livello comportamentale. Sebbene studi precedenti abbiano dimostrato che una singola valutazione possa rivelare una consapevolezza latente, una singola sessione rappresenta solo una finestra di valutazione minima.
I ricercatori prevedevano che tali segnali potessero essere allenati nel tempo attraverso valutazioni ripetute con relativo feedback, portando potenzialmente a prove più solide che indicassero in modo coerente la presenza di consapevolezza e coscienza.
La Dr.ssa Naomi du Bois, autrice principale dello studio e ricercatrice presso l’Institute for the Augmented Human (IAH) dell’Università di Bath, ha dichiarato: “Questo lavoro dimostra come la risposta basata sull’attività cerebrale a domande strutturate potrebbe integrare la valutazione clinica e aiutare i medici a individuare precocemente la consapevolezza latente”.
L’autore senior, il Professor Damien Coyle, Direttore dell’IAH e ricercatore presso il Dipartimento di Informatica di Bath, ha affermato: “La novità qui sta nel superare la valutazione in una singola sessione. Abbiamo dimostrato che un framework BCI strutturato in più sessioni, con formazione, feedback e domande scaglionate, può funzionare in ambienti clinici reali, a casa o in una casa di cura, e rafforzare l’affidabilità del rilevamento dei segni di consapevolezza“.
Abstract:
“Alcune persone con gravi lesioni cerebrali sembrano non rispondere, eppure il loro cervello può ancora mostrare segni di consapevolezza. Questo studio ha testato un sistema cervello-computer in grado di rilevare questi segni registrando minuscoli segnali elettrici provenienti dal cuoio capelluto quando una persona immagina di muoversi. Abbiamo lavorato con persone in diversi stati di coscienza e con persone affette da sindrome locked-in, una rara condizione caratterizzata da paralisi completa ma con coscienza intatta, in ospedali, case di cura e abitazioni private. I risultati hanno mostrato che molti erano in grado di modificare i propri segnali cerebrali, suggerendo un pensiero intenzionale, soprattutto quelli affetti da sindrome locked-in. Questi risultati indicano che questo tipo di sistema cervello-computer potrebbe aiutare i medici a rilevare una consapevolezza latente in persone che non possono muoversi o parlare, e potrebbe in futuro essere d’aiuto nella diagnosi e nella comunicazione di base”.
“Questo apre la strada a una migliore diagnosi e, in alcuni casi, può in definitiva aiutare i pazienti a interagire e comunicare risposte di base“.
Fonte: Communications Medicine