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Vedere il movimento del braccio con la risonanza magnetica

La risonanza magnetica permette di vedere nel cervello il movimento del braccio

La risonanza magnetica può essere utilizzata per molti scopi diversi. Alcuni scienziati dell’Università della California stanno studiando il modo in cui il cervello reagisce al movimento di un braccio per raggiungere un oggetto visibile o non visibile. La risonanza magnetica ha dimostrato che nei due casi si attivano aree del cervello diverse e questo potrebbe essere molto utile per i futuri sviluppi della robotica.

Il collegamento braccio-cervello visto con la risonanza

La risonanza magnetica ha mostrato che le interfacce cervello-computer potrebbero aiutare persone paralizzate in futuro a riacquistare la capacità di muoversi. Con la lettura diretta di ciò che il cervello si propone di fare, i muscoli possono essere attivati attraverso la stimolazione elettronica. L'idea sembra abbastanza facile, ma la lettura del cervello richiede la capacità di interpretare la complessa fisiologia neurale in tempo reale. I ricercatori dell’Università della California di Santa Barbara hanno utilizzato la risonanza magnetica funzionale per studiare come una certa regione all'interno del lobo parietale è coinvolta nel movimento della mano, e ha scoperto che il cervello usa le diverse mappe quando sposta la mano verso gli oggetti visibili rispetto a quando la sposta per raggiungere degli obiettivi previsti, ma invisibili, come un prurito nella parte posteriore della testa.

Due scienziati hanno studiato il cervello di 18 individui che hanno mosso 400 volte il braccio mentre giacevano in uno scanner di risonanza magnetica. Il punto di vista scientifico attuale è che tutti i movimenti per raggiungere qualcosa - quelli diretti a obiettivi visibili o verso il proprio corpo - sono programmati sulla base di una mappa visiva. "I nostri risultati suggeriscono il contrario", ha detto Pierre-Michel Bernier, primo autore dello studio. "Abbiamo scoperto che quando un bersaglio è visibile, la corteccia parietale posteriore è attivata e la codifica del movimento utilizza una mappa visiva. Tuttavia, se un movimento viene eseguito nelle tenebre e l'obiettivo è non visibile, la stessa regione del cervello userà una mappa diversa per pianificare il movimento. Userà una mappa del corpo".

Il segnale BOLD nella risonanza magnetica

I ricercatori hanno misurato il "Blood Oxygen Level Dependent Signal", o segnale BOLD, guardando le immagini del cervello con la risonanza magnetica. Il segnale BOLD è un modo indiretto di vedere l'attività cerebrale in una scala millimetrica. Hanno anche utilizzato un metodo chiamato "soppressione per ripetizione". Questo è ciò che rende originale lo studio, secondo gli autori, in quanto è uno dei primi a individuare dove queste mappe sono annidate nel cervello umano. "Siamo un team leader nell'utilizzo della soppressione per ripetizione", ha detto Scott T. Grafton, professore di psicologia.

La soppressione per ripetizione si basa sul fatto che quando una regione del cervello è impegnata in due attività simili in fila, è meno attiva la seconda volta. La squadra è stata in grado di individuare l'uso da parte del cervello di mappe del corpo e di mappe visive isolando la posizione nel cervello, dove le risposte sono state meno attive con azioni ripetute, dove il braccio raggiunge posizioni simili.

"I nostri risultati hanno due importanti applicazioni," ha detto Grafton. "Una è la robotica, l'altra è l’interfaccia macchina-cervello. Per esempio, nello sviluppo di macchine per aiutare i paraplegici. Una questione fondamentale è capire come le informazioni relative ai movimenti vengono rappresentate nel cervello, per decodificarle". Grafton, uno dei maggiori esperti di imaging cerebrale, dirige il Brain Imaging Center University of California in cui si trova lo scanner della risonanza magnetica dell'università.

 

 

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