Se la mente parla con gli occhi chiusi

Si dice che gli occhi siano lo specchio di quello che siamo. Anche del nostro stato di salute. Ma è possibile indagare questi aspetti anche al buio e con gli occhi chiusi? Questo è l’obiettivo del progetto dal titolo “High-precision eye-tracking in nonvisual settings” guidato da Roberto Bottini. Il professore di Neuropsicologia e neuroscienze cognitive al Centro interdipartimentale Mente e Cervello con questo studio si è appena aggiudicato un Erc Proof of Concept Grant, l’iniziativa dell’European Research Council per sostenere l’applicazione pratica e la valorizzazione dei risultati di progetti di ricerca di frontiera. Un finanziamento da 150 mila euro che per i prossimi diciotto mesi consentirà al neuroscienziato e al suo gruppo di lavoro del Laboratorio Neurobiology of Conceptual Knowledge del Cimec di portare avanti le ricerche. La ricerca potrà aiutare la diagnosi precoce di malattie neurodegenerative e disturbi neuro cognitivi.

Il finanziamento Proof of Concept è riservato a ricercatori e ricercatrici che in passato hanno già ricevuto il sostegno dall’Erc e che intendono esplorare il potenziale commerciale o sociale delle proprie ricerche. Nel caso di Roberto Bottini lo studio selezionato è stato ispirato dalla ricerca di base fatta nel suo primo Erc Starting Grant assegnato nel 2018 e terminato due mesi fa. «Da questo lavoro è emerso che c’è una mole di informazioni su diversi tipi di processi neuro cognitivi nei movimenti oculari, che però è sottostimata. L’aspetto interessante è che questi dati sembrano emergere in modo particolare al buio o in situazioni di non-visione, con gli occhi chiusi», spiega Bottini. Quello che si sa è che gli occhi non stanno mai fermi. Si muovono 3-4 volte al secondo, anche a riposo e quando sono chiusi. In questo caso i movimenti riflettono processi interni, quelli che gli psicologi chiamano endogeni. Non provengono da fattori esterni o da quello che vediamo. Dunque quello che non si conosce, almeno non ancora, è che cosa significhino quei movimenti. «Nella nostra ricerca di base – racconta il professore – abbiamo scoperto che siamo in grado leggere la mente delle persone osservando i movimenti oculari spontanei al buio. Per esempio, possiamo capire quale parola la persona dirà in situazioni per adesso controllate, come esperimenti di laboratorio con un certo numero di parole da ricordare e proferire». 
La sfida adesso riguarda la parte applicativa di queste scoperte. Che potrebbe avere un impatto significativo sulla diagnosi precoce di malattie come l’autismo, il Parkinson, l’Alzheimer e sull’individuazione di problemi neurologici e psichiatrici come la schizofrenia. «Nel caso del Parkinson per esempio – chiarisce Bottini – molto prima che la malattia venga diagnosticata a una persona, questa comincia a dormire male. In situazioni come queste il sonno potrebbe essere una condizione privilegiata per accedere a questo tipo di informazioni».
Negli ultimi anni si sono fatti importanti progressi in questo ambito grazie proprio a tecnologie eye tracking che consentono di identificare queste patologie attraverso l’analisi dei movimenti oculari di persone sveglie. L’idea innovativa del progetto di Bottini consiste nel combinare questi due aspetti: fare il tracciamento oculare di precisione con gli occhi chiusi, soprattutto durante il sonno. Per fare questo il team di lavoro utilizzerà un approccio innovativo basato su algoritmi e reti neurali per decodificare i movimenti oculari con alta precisione utilizzando esclusivamente la tecnica dell’elettro-oculografia (EOG), «un metodo destinato a rivoluzionare le tecnologie di tracciamento oculare, in particolare in contesti non visivi come gli occhi chiusi o durante il sonno, dove i metodi tradizionali sono inefficaci». Nei prossimi diciotto mesi, grazie al sostegno economico europeo appena ricevuto, sarà testata la tecnologia per renderla il più precisa possibile. «La fase iniziale della nostra ricerca prevede la raccolta di dati simultanei di eye-tracking ed elettro-oculografia in varie condizioni, tra cui la simulazione del sonno. Utilizzando reti neurali profonde all’avanguardia per mappare i dati di eye-tracking ad alta precisione sul segnale EOG raccolto simultaneamente, miriamo a raggiungere un livello di precisione finora irraggiungibile», sottolinea il docente. Se ad oggi per questo tipo di test vengono utilizzati tradizionali elettrodi, il prossimo passo potrebbe essere quello di costruire dispositivi indossabili, come possono essere gli occhiali, che consentano di raccogliere dati e analizzare i movimenti oculari durante il sonno in modo non invasivo.