L’interfaccia cervello-computer consente una comunicazione indipendente e precisa per l’uomo affetto da SLA.

Un nuovo studio dimostra che una persona affetta da grave paralisi causata dalla sclerosi laterale amiotrofica (SLA) può utilizzare un’interfaccia cervello-computer (BCI) a casa per comunicare, lavorare e interagire con il mondo digitale, senza bisogno del supporto di ricercatori. Pubblicati su Nature Medicine , i risultati rappresentano un passo significativo verso la realizzazione di tecnologie assistive pratiche per le persone con gravi disabilità motorie e del linguaggio.

Il sistema BCI è stato sviluppato presso l’UC Davis, in collaborazione con i colleghi della Brown University e del Mass General Brigham Neuroscience Institute. È dotato di algoritmi di decodifica avanzata che traducono i segnali neurali in testo (BCI vocale) e consentono il controllo del cursore (BCI di movimento). Permette la piena interazione con un personal computer.

L’ interfaccia cervello-computer è progettata per ripristinare la comunicazione e il controllo del computer decodificando l’attività neurale legata ai tentativi di linguaggio e movimento. Sebbene i recenti progressi abbiano raggiunto un’elevata precisione in ambito di ricerca, l’adozione nel mondo reale è stata limitata da due sfide principali: l’utilizzo autonomo a casa e prestazioni affidabili a lungo termine.

Il nuovo sistema BCI supera entrambe le barriere. Lo studio dimostra che ora è in grado di supportare una comunicazione digitale e interpersonale ricca e indipendente in contesti reali.

“Per anni, le interfacce cervello-computer (BCI) sono state dispositivi di prova di concetto confinati in laboratori di ricerca altamente controllati. Questo lavoro dimostra che potremmo aver superato una soglia, consentendo a una persona paralizzata di esprimersi secondo le proprie parole”, ha affermato il neurochirurgo David Brandman dell’UC Davis. Brandman è co-responsabile della ricerca e co-autore senior di questo studio. È professore associato presso il Dipartimento di Neurochirurgia dell’UC Davis e co-direttore del Laboratorio di Neuroprotesi dell’UC Davis.

T15 conversa con un ricercatore. T15 utilizza l’interfaccia cervello-computer (BCI) vocale per parlare con un ricercatore (autore NSC), scherzando sul sistema di decodifica vocale. Naviga nell’interfaccia utente con lo sguardo, che viene visualizzato sullo schermo come un cerchio bianco semitrasparente. Alla fine di ogni frase, valuta l’accuratezza del testo decodificato e ha la possibilità di apportare correzioni, se necessario. Utilizza anche la funzionalità di sintesi vocale per leggere ad alta voce le parole decodificate con una voce digitale ottimizzata per essere simile alla sua voce pre-SLA. Questo video è stato registrato il 606° giorno post-impianto. Crediti: Nature Medicine (2026). DOI: 10.1038/s41591-026-04414-6

Il sistema BCI consente una comunicazione indipendente e precisa

Casey Harrell, un uomo di 47 anni affetto da SLA, partecipa alla sperimentazione clinica BrainGate2. Presenta debolezza alle braccia e alle gambe (tetraparesi) e il suo linguaggio è molto difficile da comprendere (disartria).

Nel 2023, Brandman ha impiantato il dispositivo BCI sperimentale nel giro precentrale sinistro di Harrell, una regione cerebrale responsabile del coordinamento del linguaggio. Ha posizionato quattro matrici di microelettrodi progettate per registrare l’attività cerebrale da 256 elettrodi corticali.

Per quasi due anni, Harrell ha utilizzato il sistema BCI a casa sua per oltre 3.800 ore, gestendolo in modo autonomo quasi quotidianamente. Durante questo periodo, Harrell ha comunicato più di 183.000 frasi e quasi 2 milioni di parole. La sua velocità media di comunicazione è stata di 56 parole al minuto, un notevole incremento rispetto al periodo precedente all’inizio dell’utilizzo del sistema.

“È una vita più dinamica, ricca di azione, con amici, familiari e colleghi, e mi permette di comunicare in modo più naturale rispetto a qualsiasi altra tecnologia che abbia mai provato“, ha condiviso Harrell tramite il sistema BCI.

Lo studio ha inoltre dimostrato che Harrell ha valutato il 92% delle frasi come accurate o perlopiù corrette. Il sistema ha ottenuto un punteggio di accuratezza lessicale superiore al 99% in test controllati con un vocabolario di 125.000 parole.

“Nel nostro studio precedente, avevamo dimostrato una decodifica delle parole accurata al 97%. Tuttavia, Harrell poteva utilizzare la neuroprotesi solo in presenza di un membro del nostro team di ricerca che la installasse. Ora abbiamo apportato miglioramenti che avvicinano questa tecnologia medica all’utilità clinica: può usarla a casa senza il supporto dei ricercatori. È persino più precisa (99%), riesce a tenere il passo anche quando cerca di parlare più velocemente e funziona molto bene da quasi due anni”, ha spiegato il co-autore senior dello studio, il neuroscienziato Sergey Stavisky. Stavisky è professore assistente presso il Dipartimento di Neurochirurgia. È co-direttore del Laboratorio di Neuroprotesi dell’UC Davis e co-responsabile dello studio.

Grazie all’interfaccia cervello-computer (BCI), Harrell è in grado di inviare e-mail e messaggi, navigare in internet e mantenere una comunicazione costante con familiari e amici. Combinando la decodifica vocale per l’inserimento del testo e il controllo del cursore per la navigazione, utilizza il computer in modo autonomo, mantenendo così un impiego nonostante la paralisi.

“Casey è in grado di utilizzare il sistema per comunicare i propri pensieri, non solo quando ci troviamo in un ambiente controllato, ma ogni volta che lo desidera. A volte, lo faceva per 12 ore consecutive”, ha affermato l’autore principale dello studio, Nicholas Card, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Neurochirurgia dell’UC Davis. “Il sistema ha funzionato bene, si è dimostrato affidabile e stabile e ha fornito risultati coerenti. Questa è una delle dimostrazioni più convincenti della praticità e dell’utilità delle interfacce cervello-computer (BCI)”.

Tecnologie BCI rivoluzionarie

I risultati evidenziano il potenziale delle interfacce cervello-computer intracorticali come strumenti di assistenza rivoluzionari per le persone con gravi disabilità motorie, tra cui la SLA. Consentendo una comunicazione naturale e un accesso digitale completo, tali sistemi possono migliorare significativamente l’indipendenza e la qualità della vita.

“È davvero dolce poter guardare negli occhi mia moglie quando sente la mia voce e riaffiora un ricordo affettuoso, e poter spiegare a mia figlia, che non ricorda praticamente nulla di quando parlavo ancora con loro, com’era la mia voce”, ha raccontato Harrell.

L’esperienza di Harrell sarà utile anche ai futuri utenti del sistema.

“Oltre a testare un metodo per ripristinare la comunicazione, questa sperimentazione clinica sta producendo una grande quantità di dati unici che stiamo studiando per comprendere meglio come il cervello umano produce il linguaggio”, ha affermato Stavisky. “Per quanto ne sappiamo, queste 3.800 ore di registrazione dell’attività cerebrale di Casey durante l’utilizzo del sistema rappresentano di gran lunga il più grande set di dati individuali di registrazione cerebrale con risoluzione a singolo neurone. Questo ci aiuterà a sviluppare terapie ancora più efficaci.”

Studi clinici a supporto della scienza delle interfacce cervello-computer (BCI).

Brandman è il responsabile principale del sito per lo studio clinico BrainGate2. Lo studio è ancora in fase di reclutamento dei partecipanti.

“Questo fondamentale progresso nella tecnologia BCI non sarebbe stato possibile senza l’instancabile dedizione dei partecipanti alle sperimentazioni cliniche. È grazie alla collaborazione con loro che abbiamo raggiunto così tanto. Grazie a loro, il futuro sarà più luminoso per le persone affette da SLA, lesioni del midollo spinale e altre patologie neurologiche”, ha affermato Brandman.

Abstract

Le interfacce cervello-computer (BCI) possono fornire una comunicazione naturale e un accesso digitale a persone con paralisi grave, decodificando l’attività neurale associata ai tentativi di linguaggio e movimento. Studi recenti hanno dimostrato l’elevata precisione delle BCI intracorticali per il controllo del parlato e del cursore, ma mancavano due capacità fondamentali per la loro effettiva applicabilità: l’utilizzo autonomo a casa senza l’assistenza di ricercatori e prestazioni affidabili a lungo termine a supporto di una decodifica accurata del parlato e del cursore. In questo studio, dimostriamo l’utilizzo autonomo e quasi quotidiano di una BCI multimodale con innovativi decodificatori di parlato e cursore da cervello a testo da parte di un uomo affetto da paralisi e grave disartria dovuta a sclerosi laterale amiotrofica. Per quasi due anni, il partecipante ha utilizzato la BCI per oltre 3.800 ore a casa, senza la presenza di ricercatori, per mantenere una ricca comunicazione interpersonale con familiari e amici, controllare autonomamente il proprio computer e svolgere un lavoro a tempo pieno, nonostante la paralisi. Ha comunicato 183.060 frasi, per un totale di 1.960.163 parole, a una velocità media di 56 parole al minuto. Ha etichettato il 92% delle frasi come decodificate almeno in gran parte correttamente. Nelle quantificazioni formali delle prestazioni, in cui gli veniva chiesto di pronunciare parole presentate su uno schermo, il linguaggio tentato veniva costantemente decodificato con una precisione superiore al 99% (vocabolario di 125.000 parole). Il partecipante ha anche utilizzato l’interfaccia cervello-computer (BCI) vocale come input da tastiera e l’interfaccia cervello-computer (BCI) del cursore come input del mouse per controllare il suo computer personale, consentendogli di inviare messaggi di testo ed e-mail e di navigare in internet. Questi risultati dimostrano che le BCI intracorticali hanno il potenziale per supportare l’uso indipendente a casa, segnando un passo fondamentale verso una tecnologia assistiva pratica per le persone con gravi disabilità motorie.

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