Interface cérebro-máquina traduz pensamentos em texto

Hoje assistimos eventos que parecem ter saído de um filme de ficção científica. É o que ocorre com as pesquisas que envolvem o controle de funções sensoriais e motoras a partir do pensamento – as chamadas interfaces cérebro-máquina.

Em artigo publicado na revista “Nature”, os cientistas mostram como conquistaram mais um novo avanço: a aplicação de uma interface neural que permite que pessoas com paralisia digitem mensagem de texto.

O participante foi capaz de digitar com precisão a uma velocidade de 90 caracteres por minuto. Com essa velocidade, eles chegaram a escrever mais rápido que outras tecnologias disponíveis no mercado.

Como isso é possível?

A interface cérebro-computador desenvolvida pela equipe do pesquisador Frank Willett, da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, decodifica tentativas de movimentos a partir da leitura da atividade neural no córtex motor enquanto um homem se imaginava escrevendo com uma caneta e um pedaço de papel.

Em um experimento anterior, o voluntário selecionava letras com um cursor controlado por pensamento. Mas, com o avanço da tecnologia desenvolvida por Willett, é possível digitar duas vezes mais rápido.

Como isso é possível? Os cientistas implantaram eletrodos que medem a atividade de um circuito de neurônios conforme o usuário se imagina escrevendo cada letra à mão.

Padrões de atividade neural

Um modelo de aprendizado aprende os padrões de atividade neural produzidos por cada pessoa e analisa como esses padrões de atividade se relacionam em várias tentativas. Os pesquisadores então usaram um algoritmo, que prevê quais das 26 letras ou 5 marcas de pontuação um usuário com paralisia está tentando escrever.

O algoritmo usado pelos pesquisadores é bastante preciso, escolhendo o caractere correto 94,1% das vezes. Modelos semelhantes à correção automática dos smartphones melhoraram ainda mais a precisão, para 99,1%. 

Dispositivos

Essas interfaces mantêm a promessa tentadora de restaurar a função para muitas pessoas. Elas decifram padrões de atividade cerebral e permitem e a execução de movimentos simples, como manipular objetos.

O aparato permite uma digitação mais veloz que os teclados de rastreamento ocular, por exemplo, que permitem que pessoas com paralisia digitem em torno de 47,5 caracteres por minuto. Pessoas sem paralisia alcançam a velocidade de 115 por minuto. Essas tecnologias por rastreamento ocular têm limitações: elas não funcionam para pessoas com os movimentos oculares ou a vocalização prejudicados. 

Outras interfaces

Já é possível que dispositivos ligados a computadores em laboratório que fazem a leitura da atividade de neurônios ligados ao movimento. Estudos mostram que essa atividade continua mesmo quando há alguma lesão. Eles permitem executar certas funções, como zapear os canais de televisão.

A aplicação de eletrodos nos olhos de pessoas com doenças oculares e uma câmera sem fio funciona como “olho biônico”, que permite enxergar o movimento de um bloco de luz, distinguir objetos luminosos coloridos, fundos negros e identificar se uma porta ou janela estão fechados.

Controle do avatar

Na Universidade de Duke, nos Estados Unidos, uma macaca de laboratório conseguiu controlar simultaneamente dois braços de um avatar, usando apenas a atividade dos seus cérebros, sem precisar mexer os membros reais.

Esse foi uma das etapas do projeto “Walk Again” (Andar de novo), coordenado pelo neurocientista brasileiro Miguel Nicolelis, que fez um paraplégico dar o pontapé inicial da Copa de 2014.

O grupo criou uma veste robótica semelhante a um casulo, o exoesqueleto, controlado pela atividade cerebral, que deu mobilidade a um paciente paraplégico. O equipamento recebe comandos em tempo real e fornece aos pacientes que sofreram paralisia uma resposta tátil de estarem andando.

A experiência da força do pensamento que se materializa em ação

Em outra experiência, a macaca Idoya fez com que um robô humanoide caminhasse em uma esteira usando apenas a força do pensamento. O animal foi treinado para executar esse movimento.

Foram implantados eletrodos na região do cérebro, que registrava a atividade dos neurônios. Essa atividade foi registrada num formato que pudesse ser lido por computador.

Os sinais cerebrais foram transmitidos pela internet para um robô em Kyoto, no Japão. Mesmo quando os pesquisadores cessaram os movimentos na esteira o robô continuou caminhando. Era como se as pernas pertencessem à própria Idoya.