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Interface cérebro-máquina: convertendo pensamento em ação

Longe de ser ficção científica, a interface cérebro-máquina de hoje já nos dá uma visão de futuro sobre as tecnologias alimentadas pelo pensamento.

Dispositivos que convertem algoritmos em ação estão devolvendo atividade cerebral a pessoas que não conseguem falar ou usar membros do corpo mutilados em acidente.

A mulher que tomava café

Em 2012, Cathy Hutchinson ficou conhecida como “a mulher que tomava café”. Ela realmente gostava de café, mas o que impressionou a mídia do mundo inteiro foi a forma como ela o fazia: usando um braço robótico controlado pelo seu pensamento.

Hutchinson sofreu um derrame em 1996 e ficou paralisada, sem poder falar. Como participante de uma pesquisa clínica chamada BrainGate2, ela usou uma “interface cérebro-máquina” para transformar seus pensamentos em ação. Para tomar seu café, Hutchinson imaginava estar movendo seu braço.

Embora pareça ser coisa de filme de ficção científica, a interface cérebro-máquinas é um dispositivo real: são equipamentos minúsculos de registro, ou microelétrodos, implantados cirurgicamente no cérebro, que traduzem a atividade elétrica do cérebro por meio de algoritmos de computador, transformando pensamento em movimento.

A atividade cerebral produzida pelo pensamento é processada pelo computador e gera sinais que acionam o braço robótico. Da mesma forma, os cientistas empregaram interfaces cérebro-máquina para mover os cursores nas telas dos computadores e controlar outros membros robóticos ou próteses.

Uma ideia brilhante

Em 1968, Karl Frank, o fundador do Laboratório de Controle Neural dos Institutos Nacionais de Saúde, previu um futuro em que a atividade cerebral poderia se conectar ao mundo externo.

Em um grande insight, ele afirmou que, ao registrar a atividade cerebral, poderíamos um dia usar os padrões dessa atividade para ajudar as pessoas com paralisia a interagirem com seus ambientes.

Hoje, quase 50 anos mais tarde, a interface cérebro-máquina está ajudando também no desenvolvimento de tratamentos para lesões e doenças do cérebro.

Voluntários fazem história na evolução da interface cérebro-máquina

Com a pesquisa BrainGate, lançada em 2004, a Cyberkinetics implantou um eletrodo no cérebro de voluntários tetraplégicos, paralisia que atinge os quatro membros. A empresa focou a pesquisa no córtex motor, uma região do cérebro que controla o movimento voluntário. Os pesquisadores conectaram o eletrodo a um computador, tentando transformar pensamentos em ação.

Em 2005, nesta mesma pesquisa, Matt Nagle se tornou a primeira pessoa a jogar videogame, abrindo e fechando uma mão protética apenas com seus pensamentos.

De lá para cá, diversos experimentos como o da mulher que bebia café foram concluídos com êxito e milhões de dólares continuam sendo investidos em pesquisas do gênero.

A Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa (DARPA), como parte da Iniciativa BRAIN, está financiando projetos de desenvolvimento de próteses de última geração, melhorando a memória e desenvolvendo um sistema implantável capaz de registrar um milhão de neurônios.

Em julho de 2017, a DARPA concedeu US $ 65 milhões para cinco organizações de pesquisa e uma empresa para apoiar o desenvolvimento de um sistema de registro implantável. O objetivo é desenvolver um sistema sem fio e extremamente compacto para gravação nos próximos 4 anos. Por fim, o programa de Projeto de Sistemas de Engenharia Neural da DARPA trabalhará com a FDA para levar a tecnologia a testes clínicos em humanos.

Décadas de pesquisa com financiamento público nos levaram ao ponto em que podemos imaginar um futuro em que pessoas com paralisia possam recuperar a mobilidade com a ajuda de interfaces cérebro-máquina implantáveis. Ainda assim, a tecnologia está em sua infância e a tradução para uso clínico está apenas começando. Com o apoio contínuo de instituições públicas e privadas, os cientistas podem um dia perceber a visão de Karl Frank de fundir a mente com a máquina para resolver problemas humanos.

Financiamento acelera a pesquisa

Avanços em gravação de neurônios e decodificação de suas atividades continuam a impulsionar o campo. Três anos depois de Cathy Hutchinson beber seu café, Erik Sorto, uma pessoa tetraplégica devido um tiro na espinha, fez o mesmo, embora o movimento tenha vindo mais suavemente.

Como um participante em um ensaio clínico conduzido por Richard Anderson, no Instituto de Tecnologia da Califórnia, Sorto tinha microeletrodos implantados na região do cérebro responsável pelo planejamento do movimento, o córtex parietal posterior.

O resultado: Sorto fluidamente levou a cerveja em seus lábios usando um braço robótico. Em Pittsburgh, uma mulher usando a mesma tecnologia dos eletrodos e um braço protético mais novo foi capaz de comer uma barra de chocolate.  

Pesquisadores ao redor do país estão impulsionando os limites da tecnologia. Por exemplo, o consórcio BrainGate continua a explorar usando a interface do cérebro-máquina para restaurar comunicação e movimento. O consórcio também está pesquisando como podem ser empregados para comunicação assistida e o desenvolvimento de tratamento para desordens como a epilepsia.

Texto traduzido do site americano Brain Facts

Autora do texto – Mary Bates

ABOUT THE AUTHOR

É doutora em Neurociência e pioneira na aplicação da ciência do cérebro em palestras, cursos e consultorias para diferentes segmentos empresariais. Há 20 anos é professora e pesquisadora da Faculdade de Ciências Médicas da Santa Casa de São Paulo onde ministra aulas de graduação e pós-graduação sobre o funcionamento do sistema nervoso e suas relações com a mente e o comportamento humano. É também professora da PUC-SP onde assume na graduação a missão de promover conhecimentos de Neurociência para os alunos da Psicologia.

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