Una bussola digitale nel cervello permette ai ratti non vedenti di orientarsi

Alcuni ratti privi della vista sono riusciti ad orientarsi in un labirinto grazie a una neuroprotesi impiantata direttamente nel cervello.

Immagine - Questo ratto forse sarebbe in grado di uscire più rapidamente dal labirinto con una bussola digitale impiantata nel cervello.

I risultati mostrano che i ratti potrebbero rapidamente imparare a rendere operativo un "senso" completamente innaturale. Questo consente di ipotizzare un futuro in cui gli esseri umani potrebbero seguire la stessa strada: potrebbero delinearsi nuovi scenari per la cura della cecità oppure le persone sane potrebbero ottenere un senso in più.

“Immagino un futuro in cui gli esseri umani sia in grado di espandere i loro sensi attraverso dei sensori artificiali per il geomagnetismo, i raggi ultravioletti, le onde radio, gli ultrasuoni e così via” scrive Yuji Ikegaya ricercatore dell'Università di Tokyo, Giappone e responsabile del team che ha installato e testato sui topi l'impianto del peso di 2,5 grammi. “I sensori ad ultrasuoni e a onde radio potrebbero rappresentare una nuova frontiera rendendo possibile la prossima generazione di comunicazione interumana” prosegue il ricercatore giapponese.

GPS psichico

Le neuroprotesi è costituita da una bussola geomagnetica (una versione simile al microchip installato negli smartphone) e due elettrodi che sono tenuti a contatto con le cortecce visive degli animali (le aree del cervello che elaborano cioè le informazioni visive).

Ogni volta che il ratto muove la sua testa all'interno dei 20 gradi Nord, gli elettrodi inviano degli impulsi elettrici alla sua corteccia visiva destra. Quando il ratto muove la testa in direzione Sud, viene stimolata invece la sua corteccia visiva sinistra. Per mezzo di tale stimolazione i ratti non vedenti sono stati in grado di realizzare una mappa mentale del proprio ambiente senza aver avuto come input alcun segnale visivo.

Durante l'allenamento, alcuni ratti privi della vista equipaggiati di bussole digitali, sono stati in grado di trovare le ricompense alimentari posizionate all'interno di un labirinto.

Dopo due giorni e 60 prove nel labirinto, i topi non vedenti sono stati in grado di orientarsi alla ricerca del cibo con la stessa velocità dei ratti dotati della vista. Al contrario i ratti non vedenti sprovvisti di ausili sono stati molto più lenti a individuare il cibo e non hanno mostrato alcun miglioramento nella capacità di esplorazione del labirinto.

Il team di ricercatori ha effettuato un’ulteriore prova per verificare che il sistema di navigazione funzionasse realmente. I ricercatori hanno quindi esaminato le azioni compiute dai ratti quando si sono imbattuti nella prima curva del labirinto. I ratti privi della vista hanno proseguito sempre diritto: comportamento che ha suggerito l'utilizzo di una strategia fissa per la ricerca del cibo. I ratti dotati della vista e i ratti equipaggiati della bussola digitale hanno invece adattato il proprio comportamento a seconda del punto di partenza. Tale comportamento suggerisce l'utilizzo di una mappa mentale per orientarsi all'interno dello spazio del labirinto.

I ratti sono stati in grado di muoversi anche quando gli impulsi elettrici sono stati generati nella parte del cervello che registra le percezioni tattili tramite i baffi.

Estensione sensoriale

Ikegaya scrive che non ha alcuna idea di come i ratti dotati dell’impianto cerebrale percepiscano l’ambiente circostante. I risultati mostrano chiaramente che il loro cervello possiede una grande capacità di adattamento. “Gli esseri umani forse non utilizzano completamente il cervello a causa degli organi di senso non particolarmente sviluppati” prosegue il ricercatore. Se fossimo in grado di utilizzare maggiormente il nostro cervello il vero mondo sensoriale a cui siamo abituati potrebbe essere molto più ricco.

Altri ricercatori concordano sul fatto che tali estensioni sensoriali potrebbero essere applicabili all'uomo. “In teoria, sarebbe possibile aumentare le capacità percettive umane utilizzando questo approccio ma, sarà necessario effettuare ancora numerosi studi sugli animali prima di procedere con qualsiasi studio sugli esseri umani” scrive Miguel Nicolelis prof. di neuroscienze alla Duke University, Durham, North Carolina. Nel 2013 il ricercatore ha dimostrato che i ratti con un impianto nel cervello possono imparare a "percepire" la radiazione infrarossa.

In futuro le persone paralizzate potrebbero comunicare abitualmente o spostare il proprio corpo attraverso un'interfaccia per computer impiantata direttamente nel cervello, scrive Christopher James, ingegnere biomedico all'Università di Warwick, UK. Se la ricerche proseguiranno sarà possibile immaginare nuovi scenari incoraggianti per la cura della cecità delle persone.

Journal reference:Current Biology, DOI:10.1016/j.cub.2015.02.063