12/05/2021, por Bret Stetka - A tecnologia permite que pessoas com paralisia executem ditado de pensamento a taxas próximas à velocidade do polegar dos texters. Quando você se move, sente, fala ou faz qualquer coisa, seu cérebro gera um padrão correspondente específico de atividade elétrica. Durante décadas, os cientistas executaram esses impulsos por meio de máquinas para entender melhor as doenças cerebrais e ajudar as pessoas com deficiência.
As interfaces cérebro-computador (BCIs) em desenvolvimento podem restaurar o movimento em alguns que têm paralisia, e os pesquisadores estão trabalhando em BCIs para tratar distúrbios neurológicos e psiquiátricos. A próxima fronteira em BCIs, no entanto, pode ser algo mais como escrever uma mensagem de texto. Um novo estudo na Nature descreve um implante cerebral que pode permitir que indivíduos com movimentos de membros prejudicados criem texto usando a mente – sem a necessidade de mãos. Para o estudo, os pesquisadores acoplaram um software de inteligência artificial a eletrodos implantados no cérebro de um homem com paralisia de corpo inteiro. Ele foi solicitado a se imaginar escrevendo à mão, e o BCI transformou suas letras e palavras visualizadas em texto na tela do computador. Essa tecnologia poderia beneficiar milhões de pessoas em todo o mundo que não podem digitar ou falar por causa de membros ou músculos vocais danificados.
Trabalhos anteriores de Krishna V. Shenoy, da Universidade de Stanford, coautor sênior do estudo, ajudaram a analisar padrões neurais associados à fala. Seu software também decodificou movimentos imaginários do braço, para que aqueles com paralisia pudessem mover um cursor em um teclado na tela para selecionar e digitar letras. Mas essa técnica permite que as pessoas gerem apenas 40 caracteres por minuto, muito abaixo da velocidade média de digitação no teclado de cerca de 190. O novo trabalho dos pesquisadores acelerou a velocidade de comunicação usando caligrafia imaginada. Sua técnica permitiu que o sujeito do estudo, que tinha 65 anos na época, digitasse mentalmente 90 caracteres por minuto. Essa taxa se aproxima da média para a maioria dos texters seniores, que normalmente podem digitar cerca de 115 caracteres por minuto em um telefone.
“Esta linha de trabalho pode ajudar a restaurar a comunicação em pessoas que estão severamente paralisadas, ou ‘trancadas’”, diz Frank Willett, principal autor do artigo e pesquisador do Laboratório de Translação de Próteses Neurais de Stanford. “Deve ajudar as pessoas a se expressarem e compartilharem seus pensamentos; é muito emocionante”.
O participante do estudo havia sofrido uma lesão na medula espinhal em 2007, perdendo a maior parte do movimento abaixo do pescoço. Em 2016, a neurocirurgiã de Stanford Jaimie Henderson, coautora sênior do artigo, implantou dois pequenos chips BCI no cérebro do homem. Cada chip tinha 100 eletrodos para detectar a atividade dos neurônios. Eles foram implantados em uma região do córtex motor que controla os movimentos das mãos e dos braços, permitindo que os pesquisadores perfilassem padrões de atividade cerebral associados à linguagem escrita.
"Este estudo é um avanço importante e claro para interfaces cérebro-computador intracorticais", diz a bioengenheira da Universidade de Washington Amy L. Orsborn, que não esteve envolvida na pesquisa. “Uma razão óbvia é porque eles conseguiram um grande salto no desempenho em uma tarefa desafiadora, mas importante, como digitar. É também a demonstração mais significativa até o momento de alavancar ferramentas estabelecidas em aprendizado de máquina, como modelos de linguagem preditiva, para melhorar os BCIs.”
Mijail D. Serruya, neurologista da Universidade Thomas Jefferson, que estuda BCIs na recuperação de derrame, mas não esteve envolvido no novo estudo, está intrigado com o trabalho. “Vi essa pesquisa apresentada inicialmente... em 2019 e acho ótima”, diz. “Acho que mostra claramente que as trajetórias motoras finas podem ser decodificadas a partir da atividade neocortical”.
Serruya acrescenta que sua própria pesquisa pode se alinhar com a de Willett para ajudar aqueles que sofreram trauma cerebral ou derrame. “Mostramos que os sinais de controle motor podem ser decodificados [após um acidente vascular cerebral], o que implica que algumas das abordagens de decodificação desenvolvidas por Willett podem ter aplicações além das pessoas com lesão na medula espinhal”, diz ele.
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No entanto, Serruya também tem uma pergunta sobre a nova pesquisa, uma hesitação que ele diz ter feito a Willett alguns anos atrás: embora restaurar a comunicação por meio de cartas escritas seja intuitivo, pode não ser o meio mais eficiente de fazê-lo.
“Por que não ensinar à pessoa uma nova linguagem baseada em gestos elementares mais simples, semelhantes a acordes de estenografia ou linguagem de sinais?” Serruya pergunta. “Isso pode aumentar a velocidade da comunicação e, crucialmente, diminuir o esforço mental e a atenção necessária”.
Por enquanto, Willett está focado em decodificar mentalmente formas de comunicação mais familiares – e ele quer repetir o experimento de digitação, envolvendo mais pessoas com paralisia. Traduzir o controle do cérebro sobre a caligrafia pode ser um primeiro passo significativo para restaurar as habilidades de comunicação, diz ele. Mas decodificar a fala real – analisando o que alguém pretende dizer – ainda é um grande desafio para os pesquisadores, uma vez que os indivíduos geram a fala mais rapidamente do que escrevem ou digitam.
“Tem sido um problema difícil decodificar a fala com precisão e tamanho de vocabulário suficientes para permitir que as pessoas tenham uma conversa geral. Há uma relação sinal-ruído muito mais alta, por isso é mais difícil traduzir para o computador”, diz Willett. “Mas agora estamos empolgados por podermos decodificar caligrafia com muita precisão. Cada letra evoca um padrão muito diferente de atividade neural.”
Por enquanto, Willett está focado em decodificar mentalmente formas de comunicação mais familiares – e ele quer repetir o experimento de digitação, envolvendo mais pessoas com paralisia. Traduzir o controle do cérebro sobre a caligrafia pode ser um primeiro passo significativo para restaurar as habilidades de comunicação, diz ele. Mas decodificar a fala real – analisando o que alguém pretende dizer – ainda é um grande desafio para os pesquisadores, uma vez que os indivíduos geram a fala mais rapidamente do que escrevem ou digitam.
“Tem sido um problema difícil decodificar a fala com precisão e tamanho de vocabulário suficientes para permitir que as pessoas tenham uma conversa geral. Há uma relação sinal-ruído muito mais alta, por isso é mais difícil traduzir para o computador”, diz Willett. “Mas agora estamos empolgados por podermos decodificar caligrafia com muita precisão. Cada letra evoca um padrão muito diferente de atividade neural.”
Fonte: https://www.scientificamerican.com/