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Dai baffi dei topi ai robot tattili
il passo è breve


 
   
 

a cura di Mariachiara Albicocco

Dalla Biologia alla robotica il passo sembra lungo…Invece i ricercatori della Sissa di Trieste, Sissa sta per Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati, sono riusciti ad accorciare la distanza. Dai baffi dei topi ai robot tattili il passo è già stato compiuto, o meglio, si sta compiendo. Infatti il team del prof. Mathew Diamond, responsabile del laboratorio di percezione e apprendimento tattile, ha studiato gli organi di percezione tattile dei topi così da creare in laboratorio un robot capace di percepire il tatto. Che cosa significa? Ascolta l'intervista realizzata da Mariachiara Albicocco durante la trasmissione radiofonica di Moebius (il 16 febbraio 2008).

I ratti sono un interessante modello cui ispirarsi: sono in grado di comprendere infatti in modo estremamente raffinato come sia formata una superficie grazie alle loro vibrisse con cui spazzolano gli oggetti, proprio come noi facciamo con i polpastrelli.

Scenari futuri della robotica, comunque, ci proiettano in una realtà popolata anche da robot tattili.

Infatti, il team del progetto BIOTACT è al lavoro per realizzare artefatti in grado di elaborare e codificare stimoli tattili, seguendo un approccio “biologically inspired”, cioè imitando la biologia del tatto. L'immagine, qui accanto, ritrae infatti il sensore artificiale Biotact.

Ma nell’animale, qual è il linguaggio neuronale per la percezione tattile? Il team di Diamond ha pubblicato sulla rivista Plos Biology (vedi articolo a fondo pagina) i risultati di una ricerca che illustra l’attività neuronale dei ratti impegnati nell’individuare superfici diverse.

L’esperimento
I ratti dovevano toccare con i baffi una superficie e riconoscerne l’identità (più o meno ruvida) nel
buio più assoluto. A seconda delle caratteristiche della superficie dovevano girare a destra o a sinistra per guadagnare il premio, ovvero dell’acqua.

I ricercatori hanno registrato l’attività neuronale nella corteccia cerebrale dei ratti mentre erano impegnati nel compito: sono così riusciti a definire la rappresentazione degli stimoli e a gettare luce sui meccanismi neuronali che traducono il tatto in riconoscimento.

Per comprendere come l’attività neuronale determini il comportamento dell’animale, i ricercatori hanno esaminato nel
dettaglio cosa accade quando i ratti falliscono la prova non riuscendo a guadagnare l’acqua.

«Abbiamo riscontrato che quando il ratto distingue correttamente le due superfici, al contatto con la superficie ruvida corrisponde un’alta attività neuronale» commenta Diamond. Al contrario il contatto con la superficie liscia genera un’attività neuronale più bassa.

«Quando però la scelta non identifica correttamente lo stimolo (nel 10% delle prove), si riscontra una codifica rovesciata: l’attività neuronale è bassa per la superficie più ruvida».
Esaminando i video ripresi con telecamere infrarosse a
1.000 immagini al secondo, i ricercatori hanno riscontrato che l’errore accade perché i baffi "hanno un contatto sbagliato" con la superficie, passando cioè sotto o sopra l’oggetto d’interesse. «Però, avendo identificato le basi neuronali della sensazione tattile, noi sappiamo la scelta che farà l’animale ancora prima della sua azione: i neuroni corticali portano il segnale sbagliato, il ratto "ascolta" i suoi neuroni e compie inevitabilmente la scelta sbagliata.
Ovvero se il contatto con lo stimolo genera una risposta neuronale bassa, il ratto va nella direzione associata allo stimolo liscio».

«Sfiorando con i baffi le superfici – spiega Diamond - i ratti sondano gli oggetti che incontrano e generano sensazioni tattili: questa forma di "active sensing" consente loro di riconoscere in maniera veloce e accurata le superfici. Il tutto accade molto velocemente: in 200 millisecondi i ratti sono in grado di generare, codificare ed elaborare lo stimolo. Ora intendiamo integrare la conoscenza delle basi neuronali della sensazione tattile nei robot BIOTACT».

QUI trovate l'articolo scientifico pubblicato su PlosBiology. In questa pagina trovate anche i video degli esperimenti.

16.02.08

 

 

 

 

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