interfaccia neurorobotica

interfaccia neurorobotica

interfàccia neurorobòtica locuz. sost. f. – Metodo sperimentale che mira a interfacciare reti neurali formate da neuroni vitali con effettori esterni (corpo) robotici. L’obiettivo è creare un’interfaccia bidirezionale tra la rete di neuroni e un corpo esterno (robotico o simulazione virtuale), che riproduca il loop sensori-apparato motorio attivo nell’esecuzione dei movimenti nel sistema nervoso. Tale paradigma sperimentale permette di studiare nel dettaglio codifica e decodifica dei segnali nervosi e di investigare come la rete neuronale processi l’informazione. Un esempio pionieristico di questa metodologia è stato realizzato interfacciando un robot, come effettore esterno, con colture di neuroni primari su matrici di microelettrodi, realizzando un loop chiuso tra rete neuronale e robot. Codificando e decodificando i segnali attraverso una sofisticata elettronica a tempo reale, dal lato biologico i siti neuroelettronici spazialmente distinti della rete neurale sono usati per evocare e registrare i segnali elettrofisiologici, e dal lato robotico gli apparati motori sono controllati in base all’informazione dei sensori di prossimità inviata alla coltura neuronale. Muovendo il robot attraverso gli ostacoli di un’arena e riproducendo un modello sperimentale di rapporto bidirezionale cervello-ambiente, questo sistema a loop chiuso permette di studiare come la rete neuronale ‘impari’ a gestire il robot, inducendo plasticità, prima funzionale e poi strutturale, nelle connessioni sinaptiche della rete. È stato riportato che le stimolazioni provenienti dal robot e prodotte in successive prove di addestramento modificano l’attività della rete e la plasticità delle sinapsi in essa presenti e portano a una modificazione della connettività della rete che si traduce in un miglioramento del comportamento motorio del robot nell’evitare gli ostacoli. Questo recente modello sperimentale è di grande interesse non soltanto da un punto di vista neurofisiologico, legando strettamente i fenomeni di plasticità sinaptica al comportamento motorio, ma anche per lo sviluppo di interfacce neurali per neuroprotesi e per creare dei ‘neurochip’ la cui struttura hardware possa venire stabilmente modificata dagli stimoli provenienti dall’ambiente.