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Quantificare la consapevolezza umana mediante l’IA

Alcuni ricercatori si sono avvalsi di tecnologie di apprendimento profondo per misurare i cambiamenti nella consapevolezza delle persone durante il sonno, l’anestesia generale e in presenza di gravi lesioni cerebrali.

Economia digitale
Ricerca di base

Una nuova ricerca sostenuta dai progetti HBP SGA3 e DoCMA, finanziati dall’UE, sta offrendo agli scienziati nuovi scorci sulla consapevolezza umana. Il gruppo di ricerca, guidato dall’Università della Corea e dal partner dei progetti, l’Università di Liegi (Belgio), ha realizzato un indicatore di consapevolezza spiegabile (ECI, Explainable Consciousness Indicator) per sondare le diverse componenti della consapevolezza. I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista «Nature Communications». È possibile definire la consapevolezza come un’entità costituita da due elementi: risveglio (ovvero, veglia) e presa di coscienza. L’azione di aprire gli occhi indica uno stato di veglia, mentre la capacità di percepire differenze o di eseguire ordini dimostra una presa di coscienza. In situazioni diverse, quali sonno senza sogni, sonno corredato di sogni, anestesia e gravi lesioni cerebrali, si manifestano livelli differenti di consapevolezza. Finora, non esistevano sistemi indicati di misurazione capaci di quantificare le due componenti della consapevolezza.

Un indicatore affidabile della consapevolezza

L’indicatore ECI sviluppato dai ricercatori si serve dell’apprendimento profondo per effettuare una distinzione tra veglia e presa di coscienza in presenza di condizioni fisiologiche, farmacologiche e patologiche. Il gruppo ha esaminato l’attività cerebrale rispettivamente di sei partecipanti sani durante il sonno, 16 partecipanti sani sotto anestesia indotta da ketamina, propofol o xenon, e di 34 partecipanti in coma a causa di gravi lesioni cerebrali. Lo studio ha dimostrato che l’anestesia indotta da ketamina e il sonno nella fase di movimento oculare rapido (quando si manifesta la maggior parte dei sogni) con un livello basso di veglia e un alto livello di presa di coscienza si differenziano in modo netto da altri stati. Per di più, si è riscontrato che le regioni parietali del cervello svolgono il ruolo più importante per la misurazione della veglia e della presa di coscienza in stati alterati della consapevolezza. Gli autori dello studio definiscono questo strumento innovativo un potenziale «strumento discriminatore affidabile e prezioso che misura in modo obiettivo la consapevolezza.» Questo documento presenta «la prima tecnologia al mondo per la quantificazione simultanea del risveglio e della presa di coscienza», afferma il co-autore senior, il prof. Seong-Whan Lee del dipartimento di intelligenza artificiale dell’Università della Corea, in un articolo pubblicato sul sito web dell’Università di Liegi. L’indicatore ECI ha il potenziale per migliorare le cure cliniche dei pazienti in diversi contesti, quali il monitoraggio di stati indotti dall’anestesia durante un intervento chirurgico e la diagnosi di pazienti in coma o in stato vegetativo. Secondo la co-autrice senior, la dott.ssa Olivia Gosseries, co-direttrice del gruppo scientifico sul coma presso l’Università di Liegi, «occorrono studi futuri per integrare questo indicatore innovativo nell’attività clinica e persino per sviluppare uno strumento online e in tempo reale da installare in ospedali, sale operatorie e reparti di terapia intensiva.» HBP SGA3 (Human Brain Project Specific Grant Agreement 3) rappresenta l’ultima delle quattro fasi dell’iniziativa «Human Brain Project». «La proficua collaborazione internazionale tra i partner di HBP è la dimostrazione dell’efficacia degli strumenti della piattaforma di condivisione dei dati di EBRAINS per le grandi serie di neuroimaging umane», osserva il prof. Steven Laureys dell’Università di Liegi, co-autore dello studio e responsabile del gruppo scientifico sul coma, in un articolo pubblicato sul sito web di Human Brain project. «Il nostro lavoro ha sfruttato gli sforzi compiuti dai gruppi di Human Brain Project al fine di promuovere e agevolare le neuroscienze digitali e la medicina del cervello.» Il progetto DoCMA (Disorders of Consciousness (DoC): enhancing the transfer of knowledge and professional skills on evidence-based interventions and validated technology for a better management of patients) volgerà al termine a gennaio 2023. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto HBP SGA3 sito web del progetto DoCMA

Parole chiave

HBP SGA3, DoCMA, umano, cervello, consapevolezza, presa di coscienza, risveglio, veglia, sonno, anestesia, lesione cerebrale

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