O voo da mente com as interfaces cérebro-máquina

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O voo da mente com as interfaces cérebro-máquina

 


O quadricóptero e parte do circuito de obstáculos: controle preciso apenas com a força do pensamento
Foto: Terceiro / Divulgação/Universidade de Minesota
O quadricóptero e parte do circuito de obstáculos: controle preciso apenas com a força do pensamento Terceiro / Divulgação/Universidade de Minesota

RIO – Em um ginásio esportivo nos EUA, um pequeno quadricóptero (um helicóptero sustentado no ar por quatro hélices) percorre um circuito de obstáculos sem se chocar com nenhum deles. A cena seria trivial no aeromodelismo não fosse por um detalhe: seu voo é guiado apenas pela força do pensamento de voluntários, dispensando o uso do tradicional controle remoto manual. Desenvolvida na Universidade de Minnesota, a tecnologia representa mais um avanço nas chamadas interfaces cérebro-máquina (BCI, na sigla em inglês), que, no futuro, poderão ajudar pessoas paralisadas ou amputadas a mover membros mecânicos, cadeiras de roda ou até exoesqueletos inteiros só com o poder da mente.

Como um eletroencefalograma

Responsável pelo experimento, cujos resultados foram publicados ontem no “Journal of Neural Engineering”, Bin He, professor da faculdade de Ciências e Engenharia da universidade, destaca que, além da precisão, o novo sistema tem a vantagem de ser não invasivo, já que para controlar o quadricóptero os voluntários tiveram apenas que vestir uma touca equipada com 64 eletrodos para medir suas ondas cerebrais, como em um eletroencefalograma (EEG). Com isso, diz He, a tecnologia fica mais barata, simples e segura, pois não são necessárias cirurgias e hospitalização para ser usada, por exemplo.

– Pesquisadores em outros lugares usaram chips implantados no córtex motor do cérebro para movimentar um cursor em uma tela ou um braço robótico, mas aqui temos a prova de que uma interface não invasiva com base em EEGs do escalpo pode ter um desempenho tão bom quanto um chip invasivo – afirma. – Queremos desenvolver algo que possa beneficiar muitas pessoas e não apenas alguns pacientes e este avanço nos coloca mais perto de aplicações práticas para essas interfaces que, creio, terão um alcance muito maior do que os implantes de chips.

Segundo He, o sistema funciona tão bem graças ao melhor conhecimento que sua equipe adquiriu da “geografia” do córtex motor humano por meio de exames de ressonância magnética funcional (fMRI, também na sigla em inglês). Quando mexemos um braço, mão ou perna, ou mesmo só pensamos em movimentá-los, os neurônios desta região do cérebro produzem pequenas correntes elétricas. E como cada movimento específico ativa grupos diferentes de nerônios, eles podem ser captados e traduzidos em ordens para o quadricóptero ir para um lado ou outro ou para cima e para baixo.

– Fomos os primeiros a usar o MRI funcional e EEGs para mapear os locais no cérebro onde os neurônios são ativados quando imaginamos movimentos, e agora sabemos de que regiões do córtex motor os sinais virão – conta.

Mapa cerebral dos movimentos

O mapeamento feito pela equipe de He mostrou que se ver cerrando os punhos (com uma mão de cada vez ou ambas) produzia os sinais mais fáceis de serem distinguidos no cérebro. Assim, quando os voluntários pensavam em fechar a mão direita, o quadricóptero ia nesta direção, o mesmo acontecendo com a mão esquerda. Já para ordenar que o aeromodelo subisse ou descesse, eles se imaginavam cerrando ou abrindo as duas mãos juntas, respectivamente.

– Este conhecimento sobre que tipos de sinais são gerados por que tipo de movimento imaginado nos ajudou a refinar o sistema para controlar objetos voadores em tempo real – explica He.

Para percorrer o circuito sem erros, no entanto, os voluntários do experimento tiveram que passar por um treinamento. Primeiro, eles aprenderam a controlar um cursor em movimento unidimensional em uma tela de computador, depois em movimentos bidimensionais e, por fim, manejaram um helicóptero virtual em um voo simulado tridimensional. Nem todos os candidatos a “pilotos”, porém, conseguiram tirar o “brevê” para guiar o quadricóptero, o que He suspeita ter acontecido por terem um nível mais baixo de consciência corporal, já que pesquisas anteriores demonstraram que praticantes de yoga, por exemplo, têm melhor desempenho .

– Ainda não entendemos bem por que isso acontece, mas esta é uma possibilidade – considera.

Ao todo, cinco dos 12 voluntários iniciais – três mulheres e dois homens – dominaram a tecnologia e guiaram o quadricóptero enquanto viam imagens transmitidas por uma câmera instalada nos aeromodelos, que, em breve. He pretende usar para permitir que pessoas paralisadas e presas em casa possam “passear” pelo mundo.

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