Graças a um dispositivo experimental desenvolvido por pesquisadores da Universidade de Stanford, um homem paralisado de 69 anos com um implante cerebral pode pilotar um drone virtual através de pistas de obstáculos complexas apenas pensando em mover os dedos.
Os participantes com tetraplegia devido a lesão na medula espinhal C4 navegaram em pistas de obstáculos e padrões de voo aleatórios usando sinais neurais de dois pequenos conjuntos de eletrodos implantados em seus cérebros. Sua capacidade de combinar múltiplos movimentos simultaneamente representa um grande avanço na tecnologia de interface cérebro-computador.
Para este experimento, os pesquisadores desenvolveram um sistema que pode decodificar quatro dimensões de controle diferentes a partir de sinais cerebrais. Os pesquisadores dizem que este nível de controle é comparável ao alcançado por jogadores fisicamente aptos com um controlador físico.
“Assim como os usuários saudáveis de sistemas digitais usam os dedos para interagir com teclados e controladores de jogos, este sistema permite uma estrutura intuitiva para interfaces digitais controladas pelo cérebro que melhoram as oportunidades recreativas e sociais. empoderamento.”
“Ele afirmou várias vezes (mesmo antes de se inscrever no ensaio clínico) que uma de suas prioridades pessoais mais importantes era usar o BCI para controlar quadricópteros”, escreveram os pesquisadores em seu artigo. “Ele sentiu que, ao controlar o quadricóptero, poderia figurativamente ‘se levantar’ da cama/cadeira pela primeira vez desde a lesão.”
Essa motivação produziu resultados impressionantes. Após diversas tentativas, o sujeito não identificado conseguiu completar 12 voltas na pista de obstáculos, demorando em média 222 segundos por volta, passando por 28 anéis colocados aleatoriamente em apenas 10 minutos.
Como funciona a tecnologia
Quando você pensa em mover o dedo, os neurônios (células cerebrais) no córtex motor (o centro de controle motor do cérebro) emitem sinais elétricos. Mesmo que seu corpo esteja paralisado, esses sinais ainda estarão presentes. A pesquisa sobre leitura da mente tentou decifrar esses sinais e acionar dispositivos externos que podem realizar o que o cérebro deseja.
O sistema que ajudou o homem a pilotar o drone virtual depende de dois conjuntos de microeletrodos de silício de 96 canais colocados na região da “manopla” do córtex motor do participante. Os eletrodos detectam a potência da banda de pico, uma medida da atividade dos neurônios. Por exemplo, quando um participante imagina flexionar o polegar, certos neurônios disparam rapidamente e esses eletrodos captam um padrão de atividade neural.
O computador então usa algoritmos de aprendizado de máquina (como tradutores inteligentes) para traduzir esses sinais em movimentos dos dedos em tempo real. O algoritmo foi treinado fazendo com que os participantes observassem os movimentos virtuais das mãos e os imitassem mentalmente. Com o tempo, o sistema aprendeu padrões que associavam padrões elétricos específicos a movimentos específicos dos dedos.
O esquema de controle aprendeu então a mapear vários movimentos imaginários dos dedos para movimentos específicos do drone.
- Controle o movimento para frente, para trás, para a esquerda e para a direita com movimentos do polegar
- Controle a altitude com movimentos dos dedos indicador e médio
- Movimento do dedo anular e mínimo Rotação da alça
“É um pequeno truque fazê-lo voar um pouco acima e um pouco abaixo da linha central”, explicou o paciente. Este sistema permite um controle simultâneo suave em todas as dimensões e permite manobras complexas, como combinar movimento para frente e giro.
A tecnologia de leitura de mentes não é inteiramente nova. A IA melhorou muito este campo. Avanços recentes em vários laboratórios e empresas demonstram a rapidez com que este campo está evoluindo.
Por exemplo, a Neuralink, empresa de interface cérebro-computador de Elon Musk, ganhou as manchetes depois de anunciar seus dois primeiros pacientes humanos. Um segundo participante, conhecido como “Alex”, quebrou recordes de controle de cursor na interface cérebro-computador, jogou videogame Counter-Strike 2 e usou software de design 3D apenas um mês depois de receber o implante.
Elon Musk espera tornar enormes os dispositivos de interface cérebro-computador. “Se tudo correr bem, teremos centenas de pessoas com Neuralink dentro de alguns anos, provavelmente dezenas de milhares em cinco anos e milhões em 10 anos”, disse Musk sobre o desempenho de Alex logo após compartilhar os resultados.
Mas alguns especialistas acreditam que a abordagem da Neuralink é muito invasiva. Isso levou um dos pesquisadores da empresa a deixar a empresa e financiar outra startup de interface de controle cerebral, a Precision Neuroscience. A empresa está trabalhando em um dispositivo que registra atividades “embrulhando” o cérebro, em vez de enfiar uma agulha nele.
A Synchron, com sede em Nova York, desenvolveu um implante cerebral minimamente invasivo chamado StentRoad, que contorna a cirurgia cerebral tradicional, inserindo-o através dos vasos sanguíneos. Um paciente de 64 anos, identificado como “Mark”, conseguiu controlar um dispositivo Amazon Alexa e interagir com um fone de ouvido Apple Vision Pro usando apenas seus pensamentos. O dispositivo é implantado através da veia jugular e colocado próximo ao córtex motor.
Existem muitos outros exemplos, desde os práticos aos experimentais.
A Unbabel pode converter pensamentos diretamente em texto, investigadores da Universidade da Califórnia, em São Francisco, desenvolveram um sistema de conversão de pensamento em fala, e Meta também está a trabalhar numa interface cérebro-máquina não invasiva para aplicações de realidade aumentada para converter pensamentos em texto . Estamos desenvolvendo um sistema para converter texto em texto. As imagens são exibidas quase em tempo real.
Em 2023, pesquisadores da Universidade da Califórnia, em Berkeley, conseguiram reconstruir a música diretamente da atividade cerebral. Seu sistema foi capaz de recriar “Another Brick in the Wall, Part 1” do Pink Floyd analisando sinais neurais de pacientes epilépticos. Esta descoberta inovadora sugere a possibilidade de aplicação no apoio à comunicação baseada no pensamento em pacientes com distúrbios de linguagem.
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