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Potra’ rendere ancora piu’ facile dialogare con Google o con Siri

Il computer ‘legge nel pensiero’ e traduce quello che abbiamo in mente in testi. E’ possibile grazie a una speciale interfaccia che in futuro potrebbe aiutare le persone che non riescono a parlare a causa di malattie o che potra’ rendere ancora piu’ facile dialogare con Google o con Siri. L’interfaccia e’ descritta sulla rivista Frontiers in Neurosciences da Christian Hertf e Tanja Schultz, dell’universita’ tedesca di Brema. Per adesso funziona solo grazie a elettrodi impiantati nel cervello, ma e’ un primo passo verso future interfacce cervello-computer da utilizzare nella vita di tutti i giorni.

L’esperimento condotto su pazienti con epilessia

”Per la prima volta abbiamo dimostrato che l’attivita’ cerebrale puo’ essere decodificata e utilizzata per le tecnologie di riconoscimento vocale automatico”, ha detto Hertf. Tuttavia, ha aggiunto ”l’attuale necessita’ di impiantare elettrodi nel cervello rende il sistema ancora lontano dal suo utilizzo nella vita quotidiana”. I ricercatori hanno condotto un esperimento su pazienti con epilessia che avevano elettrodi impiantati nel cervello per trattare la loro condizione. I volontari hanno letto un testo mentre la loro attivita’ cerebrale e’ stata registrata grazie all’elettrocorticografia (Ecog), la tecnica che con degli elettrodi misurato i segnali elettrici delle cellule nervose direttamente sulla superficie del cervello. Nello stesso momento e’ stato anche registrato l’audio del testo letto dai partecipanti e questo, grazie a un software, ha permesso di calibrare la cadenza di vocali e consonanti.

 


Un algoritmo traduce i segnali delle cellule in testo


Queste informazioni sono state utilizzate per mettere a punto e calibrare un algoritmo in grado di decodificare con molta precisione i segnali delle cellule del cervello e trasformarli in un testo. L’esperimento ha dimostrato inoltre che l’elettrocorticografia, per il momento, e’ la tecnica piu’ utile per mettere a punto questo tecnologia perche’, a differenza delle altre tecniche che misurano l’attivita’ cerebrale, cattura i segnali direttamente sulla superficie del cervello. Di conseguenza questi ultimi sono piu’ ‘puri’ perche’ non filtrati dal cuoio capelluto e dalla pelle.

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Efficace contro 88% virus noti, risultato di nuovo approccio

Messo a punto con l’aiuto dei computer un nuovo vaccino universale contro l’influenza, attivo contro l’88% dei ceppi dei virus finora noti. Il risultato, pubblicato sulla rivista Bioinformatics, arriva dal nuovo approccio che apre la strada alla possibilità di ‘progettare ‘ vaccini ad ampio spettro, nato dalla collaborazione tra le università britanniche di Aston e Lancaster e la spagnola Complutense di Madrid.

I tradizionali vaccini contro l’influenza stagionale devono essere aggiornati ogni anno sulla base dei nuovi ceppi di virus in circolazione. Una soluzione sicura, ma non sempre efficace perché i virus possono mutare in modo imprevedibile e aggirare tutte le nuove difese introdotte grazie al vaccino. Influenza, vaccino ‘universale’ ottenuto al computer.

Per arginare il problema i ricercatori hanno puntato a un nuovo approccio, basato sull’analisi dei genomi dei virus, simulazioni al computer e sull’uso di nuove ‘istruzioni’ per le difese immunitarie. Il risultato è un vaccino capace di difendere contro l’88% dei ceppi influenzali in circolazione nel mondo e il prossimo passo sarà quello di trovare un accordo per lo sviluppo del vaccino per la produzione su larga scala.

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Costruito il loro ‘hard disk’, nel Dna, per memorizzare le malattie

Le cellule del corpo umano possono diventare dei computer viventi capaci di ‘ricordare’: questo grazie ad uno speciale ‘hard disk’ molecolare che registra gli eventi nel Dna, permettendo di ricostruire a posteriori la storia di infiammazioni, malattie e tumori. Lo hanno messo a punto i bioingegneri del Massachusetts Institute of Technology (Mit), che pubblicano i risultati delle loro ricerche sulla rivista Science.

Questa e’ la prima volta che un simile sistema di memoria viene sviluppato all’interno di cellule umane. In precedenza erano stati fatti esperimenti solo sulle cellule batteriche, sviluppando sistemi di memoria ‘digitali’ (capaci di registrare l’avvenimento di uno specifico evento biologico, come l’esposizione ad una particolare sostanza chimica) e ‘analogici’ (in grado di registrare anche la durata e l’intensita’ degli eventi).

L’hard disk sviluppato nelle cellule umane e’ di tipo analogico: basato su un riadattamento del sistema ‘taglia e incolla’ del Dna (la famosa Crispr), ha dimostrato nei topi di poter registrare l’evoluzione di un’infiammazione, accumulando un numero di mutazioni progressive che e’ direttamente proporzionale alla durata e all’intensita’ dell’evento. Questa stessa tecnica potrebbe essere usata in futuro per studiare come le cellule si differenziano durante lo sviluppo embrionale, come reagiscono alle condizioni ambientali e come accumulano mutazioni che portano all’insorgenza delle malattie.

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Più vicine le forme di vita progettate al computer

Un batterio sintetico, nel quale una grande parte del Dna è stata rimpiazzata con sequenze progettate al computer, dimostra per la prima volta che è possibile ottenere in laboratorio forme di vita dal materiale genetico interamente progettato al computer e che in natura non esistono. Il risultato, pubblicato sulla rivista Science dal gruppo dell’università di Harvard coordinato da George Church, avvicina notevolmente la possibilità di ottenere organismi capaci di svolgere compiti impossibili per gli esseri viventi che conosciamo.

Si potrebbero progettare, ad esempio, batteri immuni ai virus al servizio delle aziende farmaceutiche o biotecnologiche: non è una banalità, ma un cambiamento che farebbe risparmiare i miliardi di dollari che oggi vanno perduti a causa di queste contaminazioni. Diventerebbe anche possibile controllare il comportamento degli organismi sintetici al di fuori dei laboratori in cui vengono prodotti, evitandone la dispersione nell’ambiente.

Il batterio che apre concretamente la via a questa possibilità è uno dei più comuni, l’Escherichia coli, e il suo patrimonio genetico è stato modificato utilizzando una tecnica equivalente a quella del “trova e sostituisci” utilizzata nei programmi di scrittura. La tecnica consiste nell’identificare alcune “parole” del Dna, ossia piccole sequenze di informazione genetica chiamate codoni e nel sostituirle con sequenze progettate dai ricercatori. 

E’ anche possibile sostituire più codoni con un’unica sequenza, tanti che i ricercatori sono riusciti a ridurre i codoni da 64 a 57. Sebbene non tutti i 57 codoni sintetici siano in grado di svolgere una funzione, per i ricercatori il risultato dimostra la possibilità di riscrivere completamente il genoma di un essere vivente.

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Imparano a ricordare e a reagire agli stimoli

Le cellule viventi diventano come computer, capaci di ‘ricordare’ e reagire agli stimoli: le hanno programmate così gli ingegneri del Massachusetts Institute of Technology (Mit), sfruttando complessi circuiti biologici fatti con geni ed enzimi. Presentate sulla rivista Science, potranno essere utilizzate come sensori ambientali, oppure come ‘cimici’ per studiare il differenziamento delle cellule o per monitorare l’evoluzione delle malattie come il cancro.

”La possibilità di registrare e rispondere non solo a una combinazione di eventi biologici, ma anche al loro ordine temporale, apre a numerose applicazioni”, spiega il coordinatore dello studio, Nathaniel Roquet. ”Conosciamo molto bene i fattori che regolano il differenziamento di specifici tipi di cellule o la progressione di certe malattie – sottolinea il ricercatore – ma sappiamo ben poco della loro tempistica: questa è una nuova area di indagine in cui adesso possiamo tuffarci grazie a questi dispositivi”.

Le nuove cellule-computer sono semplici batteri Escherichia coli programmati per ricordare, nel giusto ordine, fino ad un massimo di tre stimoli esterni (ma in futuro potrebbero diventare molti di più). Una volta che la cellula viene risvegliata dall’input, al suo interno si genera una serie di reazioni a catena che coinvolgono due enzimi (chiamati ricombinasi) che agiscono sul Dna memorizzando l’evento e scatenando l’eventuale risposta. 

La versione più semplice del sistema, quella che risponde a due input, è dotata di un circuito biologico che può assumere cinque configurazioni: nessun segnale, segnale A, segnale B, segnale A seguito da B e segnale B seguito da A. I ricercatori hanno realizzato anche circuiti biologici più complessi che ricordano e reagiscono a tre input assumendo 16 possibili configurazioni, tutte facilmente riconoscibili se nel Dna si inseriscono geni per la produzione di proteine fluorescenti che fanno illuminare le cellule come dei semafori.

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Per studiare malattie e sperimentare farmaci

Batte il primo cuore virtuale: vive sullo schermo di un computer, parla il ‘linguaggio’ della matematica e permette di riprodurre esattamente l’attività elettrofisiologica del cuore malato, per studiarne i meccanismi patologici e il modo per correggerli. Progettato per studiare lo scompenso cardiaco, una delle principali cause di morte cardiovascolare, è descritto sulla rivista Plos Computational Biology dai ricercatori dell’Università della California. 

L’organo virtuale è talmente dettagliato da mostrare cosa accade addirittura nelle cellule cardiache quando si alterano le concentrazioni di calcio, potassio e sodio: sono numerosi i parametri considerati, e tra questi c’è perfino la velocità con cui gli ioni entrano ed escono dalle cellule attraverso i canali posti sulla loro membrana. L’anatomia del cuore virtuale riproduce tutti i movimenti dell’organo reale, mostrando gli effetti che determinano nella traccia dell’elettrocardiogramma, il principale strumento diagnostico usato dai medici per inquadrare la malattia. 

Così diventa possibile indagare l’origine delle anomalie del ritmo cardiaco a cui possono andare incontro i pazienti scompensati. Durante i test, ad esempio, si è osservato che la fibrillazione che fa contrarre il ventricolo in maniera scomposta può essere causata da un rallentamento delle attività nelle cellule che si trovano nella parte basale del cuore. Alla luce di questa scoperta, i ricercatori stanno usando il cuore virtuale per pianificare una nuova strategia farmacologica che eviti questa forma di fibrillazione ventricolare associata allo scompenso cardiaco.