Quanto possono essere migliorate le funzioni cerebrali grazie all’IA?

In uno studio pilota sull’uomo, i ricercatori della University of Minnesota Medical School e del Massachusetts General Hospital hanno dimostrato che è possibile migliorare specifiche funzioni cerebrali umane legate all’autocontrollo e alla flessibilità mentale, fondendo l’intelligenza artificiale con una stimolazione elettrica mirata del cervello.

Alik Widge, membro del Medical Discovery Team sulla dipendenza alla U of M Medical School, è l’autore senior della ricerca pubblicata su Nature Biomedical Engineering, i cui risultati provengono da uno studio umano condotto al Massachusetts General Hospital di Boston su 12 pazienti sottoposti a chirurgia cerebrale per l’epilessia – una procedura che pone centinaia di piccoli elettrodi in tutto il cervello per registrare la sua attività e identificare dove hanno origine le crisi.

In questo studio, Widge ha collaborato con Sydney Cash, del Massachusetts General Hospital, e Darin Dougherty, esperto nella stimolazione cerebrale clinica. Insieme, hanno identificato una regione del cervello – la capsula interna – che ha migliorato la funzione mentale dei pazienti quando stimolato con piccole quantità di energia elettrica. Quella parte del cervello è responsabile del controllo cognitivo – il processo di passaggio da un modello di pensiero o comportamento a un altro, che è compromesso nella maggior parte delle malattie mentali.

“Un esempio di ciò potrebbe essere quello di una persona con la depressione che non riesce ad uscire da un pensiero negativo ‘bloccato’. Poiché è così centrale nelle malattie mentali, trovare un modo per migliorarlo potrebbe essere un nuovo modo potente per trattare queste malattie“, ha detto Widge.

Il team ha sviluppato degli algoritmi, in modo che dopo la stimolazione, potessero tracciare le capacità di controllo cognitivo dei pazienti, sia dalle loro azioni che direttamente dalla loro attività cerebrale. Il metodo di controllo ha poi fornito incrementi di stimolazione ogni volta che i pazienti stavano facendo peggio in un test di laboratorio di controllo cognitivo.

“Questo sistema può leggere l’attività cerebrale, ‘decodificare’ da questo quando un paziente sta avendo difficoltà, e applicare un piccolo impulso di stimolazione elettrica al cervello per spingerlo oltre quella difficoltà“, ha poi precisato Widge. “L’analogia che uso spesso è una bicicletta elettrica. Quando qualcuno sta pedalando ma ha difficoltà, la bicicletta lo percepisce e lo aumenta. Abbiamo fatto l’equivalente di questo per la funzione mentale umana“.

Lo studio è dunque il primo a dimostrare che una specifica funzione umana legata alla malattia mentale può essere migliorata in modo affidabile usando una stimolazione elettrica precisamente mirata. Ha inoltre dimostrato che ci sono specifiche sottoparti della struttura interna del cervello della capsula che sono particolarmente efficaci per il miglioramento cognitivo e che un algoritmo a circuito chiuso usato come controller è due volte più efficace della stimolazione in momenti casuali.

Per esempio, alcuni dei pazienti avevano un’ansia significativa in aggiunta alla loro epilessia. Quando è stata data la stimolazione cognitiva, hanno riferito che la loro ansia è migliorata, perché erano più in grado di spostare i loro pensieri dalla loro angoscia e concentrarsi su ciò che volevano. Widge dice che ciò suggerisce che questo metodo potrebbe essere usato per trattare pazienti con ansia grave e resistente ai farmaci, depressione o altri disturbi.

“Questo potrebbe essere un approccio totalmente nuovo nel trattamento della malattia mentale. Invece di cercare di sopprimere i sintomi, potremmo dare ai pazienti uno strumento che permette loro di prendere il controllo della propria mente“, ha detto Widge.

Oggi il team di ricerca si sta preparando per nuovi studi clinici. Considerato che l’obiettivo per migliorare il controllo cognitive ha già ottenuto il via libera dalla FDA negli Stati Uniti per la stimolazione cerebrale profonda, è possibile che questa ricerca possa proseguire in maniera ancora più spedita usando strumenti e dispositivi già esistenti. Il risultato potrebbe essere la disponibilità di un trattamento nella pratica medica corrente disponibile in un tempo relativamente breve.

“La cosa meravigliosa di questi risultati è che ora siamo in grado di condurre studi clinici per dimostrare ulteriormente l’efficacia e poi speriamo di passare ad aiutare i pazienti resistenti al trattamento che hanno un disperato bisogno di ulteriori interventi per trattare le loro malattie“, ha detto Dougherty.