Neuralink e la Sfida dell’Impianto Cerebrale per la Visione Artificiale

Se l’impresa di Neuralink di Elon Musk riesce nel suo tentativo di creare impianti cerebrali di nuova generazione per la visione artificiale, questi dispositivi potrebbero rappresentare una svolta per le persone con disabilità visive.
Tuttavia, probabilmente non raggiungeranno l’affermazione di Musk secondo cui potrebbero fornire una “visione migliore del normale,” come riportano i ricercatori dell’Università di Washington.

Il Complesso Sistema della Visione

In uno studio pubblicato oggi dalla rivista scientifica ad accesso libero Scientific Reports, gli psicologi della UW Ione Fine e Geoffrey Boynton sottolineano che il sistema visivo del cervello si basa su interazioni complesse tra neuroni, che non si traducono direttamente in un’immagine pixel-per-pixel.

“Gli ingegneri spesso pensano agli elettrodi come produttori di pixel, ma non è semplicemente così che funziona la biologia,” ha detto Fine in un comunicato stampa.
“Speriamo che le nostre simulazioni basate su un modello semplice del sistema visivo possano dare una comprensione di come questi impianti si comporteranno.
Queste simulazioni sono molto diverse dall’intuizione che potrebbe avere un ingegnere pensando in termini di pixel su uno schermo di un computer.”

Lo Sviluppo di Neuralink

Negli ultimi anni, Neuralink ha sviluppato un sistema che si basa su impianti cerebrali e elaborazione computerizzata avanzata, con l’obiettivo iniziale di rendere possibile per i pazienti tetraplegici interagire con l’ambiente controllando strumenti computerizzati con la mente.

Un paziente, Noland Arbaugh, è stato equipaggiato con l’impianto a gennaio nell’ambito di una sperimentazione clinica.
A maggio, Arbaugh ha detto ad ABC News di essere “molto felice” di far parte della sperimentazione, nonostante le prestazioni del dispositivo fossero diminuite in qualche misura.
Durante un aggiornamento a luglio, Musk ha affermato che il numero di destinatari degli impianti di Neuralink potrebbe raggiungere “numeri singoli elevati quest’anno,” a seconda delle approvazioni normative.

L’Applicazione Blindsight

Musk ha affermato che la prossima applicazione degli impianti di Neuralink, nota come Blindsight, fornirà visione artificiale.
Versioni di prova del dispositivo sono già state impiantate in scimmie per produrre lampi di pixel singoli — “un flash qua e un flash là” — che hanno suscitato risposte dalle scimmie, ha detto.

Le prestazioni di Blindsight dovrebbero migliorare significativamente prima che gli impianti siano pronti per le sperimentazioni cliniche sugli esseri umani.

“La risoluzione iniziale per la visione sarà relativamente bassa — qualcosa come la grafica di Atari,” ha detto Musk.
“Ma col tempo, potrebbe potenzialmente essere migliore della visione normale.” (Musk ha fatto un’affermazione simile in marzo sulla sua piattaforma di social media X.)

Sfide Tecniche

Fine e Boynton si sono concentrati sui potenziali risultati simulando i tipi di immagini che potrebbero essere create combinando input da decine di migliaia di elettrodi connessi a singoli neuroni nella corteccia visiva.
Per confronto, l’impianto di Arbaugh ha circa 1.000 elettrodi.

I ricercatori hanno notato che ogni neurone nel sistema visivo riceve informazioni su immagini in una piccola regione dello spazio nota come campo recettivo, e non solo un singolo punto di luce.
Le loro simulazioni hanno suggerito che un’immagine generata da un array di 45.000 elettrodi non sarebbe nemmeno lontanamente dettagliata come un’immagine di 45.000 pixel generata naturalmente dagli occhi e dal cervello.

Sarebbe un compito arduo ricreare i codici utilizzati da migliaia di cellule nella corteccia visiva per produrre la visione umana normale, ha detto Fine.
“Anche solo per arrivare alla visione umana tipica, dovresti non solo allineare un elettrodo a ciascuna cellula nella corteccia visiva, ma dovresti anche stimolarla con il codice appropriato,” ha affermato.
“È incredibilmente complicato perché ogni cellula individuale ha il suo codice.
Non puoi stimolare 44.000 cellule in una persona cieca e dire ‘Disegna cosa vedi quando stimolo questa cellula.’ Ci vorrebbero letteralmente anni per mappare ogni singola cellula.”

Conclusioni e Prospettive Future

In una email di follow-up, Fine ha detto a WebRaider che ogni persona ha un codice neuronale unico per interpretare la visione.
“È abbastanza facile prevedere la posizione spaziale e la dimensione del mondo visivo rappresentato da un neurone basato sull’anatomia,” ha detto.
“Ma non riesco a pensare a nessun modo per prevedere l’orientamento, o se quel neurone rappresenta una cella attiva (macchia luminosa su sfondo scuro) o una cella inattiva (macchia scura su sfondo chiaro).”

Fine ha detto che i ricercatori potrebbero un giorno compiere una svolta concettuale che fornisca una “Pietra di Rosetta” per l’elaborazione visiva nel cervello.
È anche possibile che gli utenti di un sistema di visione artificiale come Blindsight possano imparare ad adattarsi a un codice errato nel sistema.
“Ma la mia stessa ricerca, e quella di altri, mostra che attualmente non ci sono prove che le persone abbiano enormi capacità di adattarsi a un codice errato,” ha detto Fine.

I ricercatori della UW hanno affermato che i loro modelli generati dal computer potrebbero essere utili per valutare le potenzialità delle prestazioni dei sistemi di visione artificiale.
Neuralink non è l’unico team che lavora su tali sistemi: ad esempio, un team guidato dai ricercatori del Illinois Institute of Technology ha iniziato una sperimentazione clinica di un impianto cerebrale da 400 elettrodi noto come Intracortical Visual Prosthesis due anni fa.
Questo aprile, il team dell’Illinois ha affermato che gli impianti hanno fornito ai partecipanti allo studio una capacità migliorata di navigare e svolgere compiti visivamente guidati.

Fine ha detto che le simulazioni di visione artificiale potrebbero anche fornire ai chirurghi, nonché ai pazienti e alle loro famiglie, aspettative più realistiche per la tecnologia.
“Molte persone diventano cieche in tarda età,” ha detto.
“Quando hai 70 anni, imparare le nuove competenze necessarie per prosperare come individuo cieco è molto difficile.
Ci sono alti tassi di depressione.
Ci può essere disperazione nel riacquistare la vista.
La cecità non rende le persone vulnerabili, ma diventare ciechi in tarda età può rendere alcune persone vulnerabili.
Quindi, quando Elon Musk dice cose come ‘Questo sarà migliore della visione umana,’ è una cosa pericolosa da dire.”

La ricerca descritta nello studio di Scientific Reports, “A Virtual Patient Simulation Modeling the Neural and Perceptual Effects of Human Visual Cortical Stimulation, From Pulse Trains to Percepts,” è stata finanziata dai National Institutes of Health.