Ascoltare senza sentire

Una volta c’erano solo i cinque sensi. Poi arrivò il sesto e il mondo cambiò… Ops, questo non è un romanzo, è solo il mio blog. Deve esserci stata un’interferenza. Che cosa sono i sensi? Possiamo definirli gli input del nostro organismo? Direi di sì, anche se non sono gli unici. (Ecco, questo è il blog, ci siamo). Tecnicamente qualcuno potrebbe chiamarle interfacce, tra la nostra mente e il mondo esterno. Argomento affascinante, senza dubbio. Lo è anche per grosse aziende mondiali che stanno cercando di sviluppare nuove tipologie di tali interfacce. Due i personaggi in ballo sul tema: Elon Musk (che conoscerete grazie alle auto elettriche Tesla o ai vettori spaziali di Space X) e Mark Zuckerberg (la parola Facebook vi dice qualcosa?).

All’inizio del 2017 si è appreso che Facebook (l’azienda, non il social) aveva creato un gruppo di lavoro, denominato Building 8, per lavorare su progetti al limite tra realtà e fantascienza. Il primo, più di là che di qua, si avvarrebbe di una speciale chirurgia cerebrale per impiantare un piccolo computer nel cranio e trasformare i pensieri in testo. E qui ce ne sarebbe da scrivere, da molti punti di vista. L’altro, più reale e realistico, riguarda una particolare fascia da polso per "sentire" attraverso la pelle, trasformando le parole in vibrazioni comprensibili. Il dispositivo potrebbe convertire ciò che viene ascoltato, come un dialogo nei pressi di chi lo indossa oppure il parlato che viene fuori da un altoparlante, in qualcosa che si avverte sotto forma di vibrazione.

Un simile oggetto potrebbe avere moltissimi usi, come ad esempio fornire un modo alternativo ai non udenti di partecipare ad una conversazione, o anche permettere a qualcuno di "ascoltare" cose che altrimenti non potrebbe ascoltare, per legge o per altri motivi. Pensate allo spionaggio? Non vi sbagliate. Ancora, aumentare le possibilità di svolgere più attività contemporaneamente: lavorare al computer ed ascoltare un messaggio vocale attraverso le vibrazioni, senza infastidire il collega accanto. Insomma, una sorta di traduttore (o di trasduttore, per i pochi specialisti che mi leggono), con il quale evitare la lingua dei segni o altri alfabeti simbolici simili, e comprendere il discorso di un qualsivoglia interlocutore. Semplicemente con l’ausilio di questo speciale braccialetto.

Agli scienziati di Facebook si sono aggiunti medici della Stanford University. All’interno della pubblicazione, uscita settimane fa su una rivista specialistica della IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers), gli autori dello studio descrivono dettagliatamente i test eseguiti su diversi partecipanti. I soggetti tentano di decifrare quali parole la fascia da polso sta comunicando attraverso dei modelli vibranti, basati su suoni predefiniti che in linguistica si chiamano fonemi. Difatti, quando parliamo, i suoni che produciamo possono essere suddivisi in piccoli insiemi, di cui ogni elemento è rappresentato da un fonema. Ciascuna parola ha quindi un proprio “modello vibratorio” unico. La fascia contiene numerosi minuscoli sensori, i quali si attivano con diverse frequenze. Ciò offre agli utenti moltissime combinazioni potenziali, dunque un vocabolario ampio, con il quale gli elettrodi che si muovono per generare la vibrazione creano le parole che arrivano al cervello, tramite il sistema nervoso.

Quattro anni fa c’era stato uno studio simile, nel quale si riusciva a riconoscere il parlato mediante analisi video di piante o oggetti che vibravano nelle vicinanze della sorgente sonora. Qui il video. Un’applicazione davvero interessante. Ora, però, la fascia da polso sviluppata dai cervelloni di “Faccialibro” ha qualcosa in più. Al di là dei possibili impatti positivi per chi ha gravi problemi di udito, è un primo passo per arrivare, chissà quando, all’integrazione piena tra tecnologia e individuo, ad una vera e propria ibridazione tra l’uomo e le macchine. Un giorno sarà il caso di rivisitare il concetto di senso propriamente umano? Può darsi. Dieci anni fa non avremmo mai pensato di passare delle ore, ogni giorno, con i polpastrelli su un freddo schermo. E’ come se mano e smartphone siano entrati in simbiosi. In futuro sentiremo anche senza usare le orecchie? Probabile. L’importante, in ogni caso, sarà continuare ad ascoltare. Tutti.

(fonte http://uk.businessinsider.com/facebook-building-8-prototype-device-lets-you-hear-through-skin-study-2018-10?IR=T; si ringrazia il sito https://www.academyhearing.ca per la gentile concessione della foto)

Nuove speranze per i traumi spinali

Il trauma spinale è causato da un danno al midollo spinale che si traduce in un ematoma o contusione, una lesione parziale o una lesione completa. Poiché, com'è noto, attraverso il midollo spinale confluiscono i segnali nervosi di tutto il corpo, questi danni possono avere gravi conseguenze. Le cause primarie di lesioni del midollo spinale sono incidenti stradali (44% dei casi), la violenza (24%), le cadute (22%), e lo sport (8%). Per patologie non acute il rimedio convenzionale primario è quello di ridurre l'infiammazione con i farmaci. Negli altri casi ci sono state in passato strategie di medicina rigenerativa, quali l'iniezione di cellule con fattori di crescita nel midollo, nella speranza di stimolare un nuovo sviluppo, ma fino a ieri non esistevano riparazioni praticabili né deviazioni che possano ripristinare il flusso del segnale tra encefalo ed arti. Oggi sembra esserci qualche speranza al riguardo.

Al New Jersey Institute of Technology (NJIT), precisamente nel Laboratorio di ingegneria tessutale e applicativa di biomateriali, l'equipe del dott. Arinzeh, sta sperimentando una soluzione: una sorta di "impalcatura", costituita da un polimero conduttore, che dovrebbe aiutare le cellule nervose ad estendere i loro assoni sopra la sezione danneggiata della colonna vertebrale. La strategia di riparazione combina tale impalcatura piezoelettrica con delle cellule neurali per rigenerare il tessuto nervoso del midollo spinale. Il materiale piezoelettrico, che produce una carica elettrica in risposta a una sollecitazione meccanica, è una "vecchia conoscenza" della tecnologia, e per noi ante-millenials l'esempio più banale è quello della puntina del giradischi: sollecitata dal variare del profilo dei microsolchi, presenti sul vinile, genera un segnale trasformato in musica da amplificatore e casse. Il vantaggio di questo materiale è che si auto-carica non richiedendo una sorgente di alimentazione esterna.

Gli assoni, le fibre cellulari che trasmettono i segnali, possono potenzialmente percorrere lunghe distanze se hanno i giusti stimoli per ricrescere. “Sapevamo che una carica elettrica poteva condurre questa crescita", ha detto il dottor Arinzeh, continuando: "Alcuni tessuti del corpo sono naturalmente piezoelettrici, quindi abbiamo dovuto creare un materiale fibroso simile, ma con una carica maggiore per stimolare la crescita". Questa probabile soluzione ha immediatamente interessato il Dipartimento della Difesa statunitense, che cerca rimedi per ferite traumatiche da battaglia, in particolare per quei soldati che rimangono completamente paralizzati per il resto della vita. Un tale interesse ha portato subito i finanziamenti occorrenti affinché la tecnologia del NJIT venisse messa alla prova in studi preclinici al Miami Project to Cure Paralysis, un centro di eccellenza presso la scuola di medicina dell'Università di Miami.

Nel lontano 1839, il biologo tedesco Teodor Schwann diede alla luce la principale teoria cellulare su cui si basano ancora oggi questi studi. In particolare furono battezzate cellule di Schwann quelle che rivestono gli assoni dei neuroni con uno strato di mielina, la quale isola elettricamente gli assoni stessi, permettendo una migliore conducibilità dei segnali all'interno.  La sperimentazione condotta dal team di Arinzeh usa proprio le cellule di Schwann, in combinazione con la speciale struttura piezoelettrica ideata, per tentare di riparare il midollo spinale. Il compito di queste cellule è quello di ripristinare le esistenti stimolandole ad estendere i loro assoni. Attualmente si sta facendo già sperimentazione clinica con esseri umani: i primi risultati promettono bene, dato che vi è una "ricrescita" di qualche millimetro (fino a 5) all'interno del midollo spinale. Un buon risultato, a detta degli scienziati statunitensi.

Nel campo dell'ingegneria biomedica è stata già usata in passato una tipologia di elettrostimolazione per favorire la crescita delle cellule, ma nelle ossa e nei tessuti cartilaginei. Qui vi è una novità importante: provare con un sistema simile, combinato con il polimero avente proprietà piezoelettriche, a determinare la rinascita delle cellule nervose. A questi livelli parlare di ingegneria non è affatto sbagliato: sono state proprio tecniche di questa natura a fornire lo spunto per la creazione dello speciale polimero. Non solo. Le fibre che compongono la nuova struttura sono formate tramite elettrofilatura, una tecnica presa in prestito dall'industria tessile. Solo una sinergia tra diversi settori dello scibile scientifico e tecnologico potrebbe portare risultati così strabilianti. è quello che ci auguriamo.

(fonte https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-11/njio-rsc111617.php; si ringrazia il sito http://www.brainandspinalcord.org per la gentile concessione dell'immagine)

PS Forse ho usato qualche termine o concetto non facilissimo, se volete saperne di più basta digitare le parole desiderate su Google - so che è semplicistico come consiglio, ma non volevo confondervi troppo. Ad esempio, troverete facilmente notizie su assone, Theodor Schwann, mielina, piezoelettrico o elettrofilatura. Buon approfondimento :-)

Il braccialetto biomedico intelligente

Smart è una parola dai mille significati. Bè, mille forse no, ma negli ultimi anni il termine è stato usato, riusato e svalutato. Con smart oggi si intende un oggetto, una città, una rete, di persone o di dispositivi, un insieme di entità che mostrano una sorta di intelligenza, un sistema non necessariamente chiuso che nello specifico si adegua a situazioni nuove e ne facilita il fluire delle informazioni, per migliorare la vita delle persone. Come dite? Non avete compreso? Smart city, smart community, smart band vi dicono qualcosa? Ah, ho capito, avete in mente solo smartphone, il nostro talismano, la panacea di tutti i mali, per questo le altre locuzioni non vi sono chiare. Vero? Suvvia, sto scherzando.

Ero indeciso se iniziare come sopra o narrarvi la storia del cerotto. Tra un po’ capirete il perché. Ho optato per la prima, se non altro perché era più ad effetto... Ma veniamo al dunque. Cosa sono le smart band? Si tratta di braccialetti di gomma o plastica, con sensori ed elettronica (c’è anche l’orologio ma non lo usa nessuno, strumento ormai obsoleto), per monitorare l’attività fisica. Si chiamano anche fit-band, perché utili al fitness. Non parlo degli smartwatch, quei prolungamenti da polso dei telefonini per i nerd più disperati. Con la semplice struttura di uno smart band, i ricercatori dell'Università del Nebraska-Lincoln, la Harvard Medical School e l'MIT hanno progettato un dispositivo che potrebbe guarire ferite croniche o lesioni che non si rimarginano facilmente usando  fibre speciali "a bordo" della fascetta da polso. Esso potrebbe coadiuvare una guarigione migliore e più veloce, controllando con precisione il farmaco tramite l'abbinamento ad uno smartphone.

Il particolare braccialetto è costituito da fibre elettricamente conduttive, rivestite da uno speciale gel che può essere realizzato ad personam con antibiotici, fattori rigeneranti dei tessuti, antidolorifici o altri farmaci. Un microcontrollore, contenuto all’interno, viene attivato da uno smartphone o da un altro dispositivo wireless, e invia piccole tensioni elettriche attraverso una o più fibre. Quella tensione riscalda la fibra e il gel, rilasciando qualsiasi prodotto in esso contenuto. A detta dei ricercatori, in una sola smart band si potrebbero inserire più farmaci su misura per un tipo specifico di ferita, offrendo la possibilità di controllare accuratamente la dose e il programma temporale di rilascio di tali farmaci. Questa combinazione di personalizzazione e controllo potrebbe accelerare in modo importante il processo di guarigione, ed è il vero plus del dispositivo.

Esistono già in commercio cerotti contenenti farmaci a rilascio prolungato nel tempo, per periodi però solo di qualche ora. La capacità di cedere il principio attivo è pero predeterminata e non tiene conto delle reali esigenze del paziente, magari in funzione dell'ora del giorno, dell'aggravarsi della patologia e di altri fattori che richiederebbero una variabilità nel passaggio dal cerotto al derma e quindi all’organismo stesso. Invece questa nuova tecnologia può essere applicata a molteplici settori di ingegneria biomedica e della medicina in generale. Si prevede che inizialmente verrà usato per trattare le ferite cutanee croniche derivanti dal diabete, quando cioè a causa dell’iperglicemia si verifica un frequente e precoce indebolimento della membrana basale dell’epidermide, che resta fragile e difficilmente curabile anche in seguito a piccoli traumi.

Naturalmente, al di là del brevetto della smart band, la distribuzione in commercio, negli USA come in altri paesi del mondo, verrà sottoposta a severi controlli, sia su animali che su uomini, per quanto  la maggior parte dei componenti del progetto è stato già approvato dalla Food and Drug Administration, l'ente governativo statunitense che regolamenta alimenti e farmaci. Nel frattempo, gli scienziati lavorano già su versioni più evolute, incorporando sensori a filo per misurare la glicemia, il pH ed altri indicatori correlati allo stato dei tessuti cutanei. Il fine sarà quello di ottenere un sistema completo che decide in autonomia come procedere, rilasciando uno o più farmaci con modalità strettamente legate alla salute del paziente, in tempo reale. Più smart di così ....

(fonte https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-10/uon-sbc100517.php; si ringrazia il sito https://www.attn.com per la gentile concessione della foto)