Interface Cérebro-Computador: o futuro controlado pela mente


controlando objetos com a mente

Manipular objetos usando o poder da mente já é uma (incrível!) realidade. Saiba mais sobre a cadeira de rodas e o braço robótico controlados pelo cérebro.

24 de Janeiro de 2016

 

Com a ajudinha de um computador, já é possível realizar movimentos complexos apenas pensando.

Todos nós adoraríamos controlar objetos com o poder da mente. Já imaginou? Você pensa em levantar o copo, o copo levanta. Pensa em trazer o controle remoto para mais perto do sofá e lá vem ele voando em sua direção. Sem esforço, sem suor. Apesar deste tipo de ‘controle cerebral’ ainda ser coisa de ficção científica, avanços incríveis têm sido feitos na área de controle de objetos utilizando apenas a mente. E com aplicações bem mais práticas do que simplesmente levantar o controle remoto!

Com a ajudinha de um computador, já é possível realizar movimentos complexos apenas pensando. Movimentos tão complexo quanto fazer uma cadeira de rodas se mexer, ou um braço robótico pegar objetos para você. A interface cérebro-computador é uma tecnologia fascinante para ajudar pessoas com dificuldades de movimento a ganhar muito mais liberdade e melhor qualidade de vida. Vamos ver alguns exemplos práticos neste texto.

 

UMA CADEIRA DE RODAS CONTROLADA PELA MENTE

 

Você deve se lembrar que apresentamos, aqui no Blog do BRAINN, as impactantes pesquisas realizadas no Instituto que permitem controlar uma cadeira de rodas usando apenas o poder do cérebro. Para quem perdeu esta novidade, clique nos links a seguir para ler as matérias.

brainn cadeira de rodas BCI

Teste de protótipo da cadeira de rodas robótica na FEEC/UNICAMP.

 

A Interface Cérebro-Computador permite que haja um ‘diálogo’ entre mente e máquina

A cadeira de rodas robótica sendo desenvolvida pelo BRAINN utiliza uma tecnologia chamada de Interface Cérebro-Computador para funcionar. Trata-se de uma maneira de fazer com que nosso cérebro ‘se comunique’ com uma máquina (o computador) e possa ser compreendido por ela. A partir disso, o computador poderá ser usado como intermediário para realizar diversas ações, como por exemplo controlar a cadeira de rodas.

Se quiser relembrar como a cadeira de rodas do BRAINN é controlada pelo cérebro, clique nos links acima para reler as reportagens. Em termos bem simples, a tecnologia desenvolvida no instituto interpreta sinais visuais como ordens de movimento à cadeira, fazendo-a se movimentar. É algo fascinante e que merece sempre ser relembrado.

Existem, também, outras maneiras de gerar movimento em objetos robóticos a partir de leituras cerebrais. Maneiras que independem de estímulo visual. Para que elas pudessem ser desenvolvidas, cientistas tiveram de compreender primeiro como funciona uma região específica do nosso cérebro: o córtex motor. É isso que veremos a seguir.

 

NEURÔNIOS DO MOVIMENTO, NEURÔNIOS DO PENSAMENTO

 

O córtex motor (a ‘fatia’ verde na imagem ao lado) é a região do cérebro que controla nossos movimentos.

córtex motor - fatia do cérebroQuando fazemos qualquer movimento, neurônios no córtex motor disparam, gerando uma pequena corrente elétrica. Por ser uma região do cérebro mais superficial, é possível usar aparelhos especiais para medir as correntes elétricas aí.

O mais legal dessa história é que o córtex motor está subdividido em seções bem específicas. Isto é, se você movimentar o braço direito, um determinado grupo de neurônios será ativado; se mexer a perna esquerda, outro grupo. Assim, ao mapear a atividade dos neurônios no córtex motor, é possível inferir quais partes do corpo estão se mexendo, com um grau bem alto de certeza.

Tudo isso já é conhecido dos cientistas faz tempo. Mas o córtex motor guarda ainda mais um segredo surpreendente: quando nós pensamos em um movimento – apenas pensamos, e não o realizamos -, grupos específicos de neurônios motores também são ativados! Isso é: se você pensa, por exemplo, em abrir a mão, um grupinho de neurônios no córtex motor dispara, mesmo que você, de fato, não tire a mão do lugar.

sistema BCI brainn carrinho

Hoje, a cadeira de rodas do BRAINN funciona captando sinais do córtex visual. Veja aqui os diferenciais desta técnica nos links acima!

 

Simplesmente pensar em um movimento já ativa neurônios do córtex motor – este é o segredo de tecnologias futuristas de controle de objetos pela mente

Essa descoberta abriu um caminho interessante para as pesquisas científicas. Imagine uma pessoa que perdeu os movimentos dos braços. Já pensou se pudéssemos ‘ler’ a mente dela, detectar quais neurônios motores são ativados quando ela pensa em um movimento, e então transmitir estas ‘ordens’ para um equipamento, que simulasse o movimento real?

É essa a ideia – e a tecnologia – básica que poderia ser utilizada em objetos robóticos inteligentes. Pessoas que estão impossibilitadas de se mover – seja em decorrência de um derrame ou de qualquer outro problema de saúde – poderão ser treinadas para pensar em um movimento (do tipo, ‘ir para a frente!’) e, apenas com o pensamento, conseguirão controlar o robô para realizar essa ação. Será uma revolução na qualidade de vida de milhões de pessoas, que hoje sofrem com as limitações que a falta de movimentos traz.

 

UM FEITO INÉDITO DE MOVIMENTO 3D, CONTROLADO PELA MENTE

 

Assista no vídeo abaixo o braço robótico realizando movimentos 3D complexos, controlado apenas pelo pensamento

O BRAINN faz parte de grupos de pesquisas no mundo inteiro que têm realizado descobertas e feito avanços importantes no campo da Interface Cérebro-Computador. Um ótimo exemplo do que esta tecnologia já pode fazer foi dado no último mês por pesquisadores da Universidade de Minnesota, nos Estados Unidos.

Pela primeira vez, pessoas foram capazes de controlar um braço mecânico robótico em tarefas complexas, em um ambiente de três dimensões. As tarefas incluíam segurar objetos, erguê-los e levá-los de um lugar para o outro. Tudo isso usando apenas o poder do cérebro. E sem implante nenhum.

“Apenas imaginando que estavam mexendo seu próprio braço, elas eram capazes de mover o braço mecânico”, revela, orgulhoso, o professor de engenharia biomédica Bin He, um dos autores do estudo.

Para isso, os voluntários da pesquisa utilizavam uma touquinha especial repleta de eletrodos, capazes de detectar a atividade dos neurônios no córtex motor. Bem similar ao equipamento utilizado, também, pelos pesquisadores do BRAINN. Esses sinais eram transmitidos a um computador, que os decodificava utilizando algoritmos avançados e aprendizagem de máquina, passando depois as ‘ordens’ ao braço robótico.

80 voluntários foram treinados nesse experimento a movimentar o braço robótico usando o pensamento. 80% deles conseguiram a façanha de pegar um objeto colocado em posições randômicas em uma mesa. 70% deles conseguiram não apenas pegar o objeto, mas também colocá-lo em seguida em uma estante de três prateleiras, como mostra a imagem abaixo.

universidade de michigan - bin he controle braço robótico

Imagem: Universidade de Michigan

 

“Isso é muito empolgante, pois todos os voluntários completaram a tarefa usando uma técnica completamente não-invasiva”, disse Bin.

“Nós vemos um grande potencial nessa pesquisa para ajudar pessoas que estão paralisadas ou que tenham doenças neurodegenerativas a se tornarem mais independentes, sem a necessidade de implantes cirúrgicos”, disse o pesquisador.

“Três anos atrás, nós não sabíamos se seria possível mover um braço robótico complexo, fazê-lo pegar e mover objetos utilizando a tecnologia da interface cérebro-computador. Nós ficamos surpresos e muito felizes que isso funcionou com uma taxa de sucesso tão alta”, afirma Bin He.

Será que, em poucos anos, veremos próteses robóticas implementadas em pessoas e sendo controladas apenas com o poder da mente? É um pensamento que já passou pela cabeça de muitos pesquisadores, e estudos nesse sentido já foram iniciados.

Quanto mais estudamos o cérebro, mais ele nos impressiona. Chegamos naquele ponto em que podemos controlar objetos remotamente, apenas pensando em um movimento. É o cérebro trabalhando de mãos dadas com a tecnologia. Isso poderá ajudar milhões de pessoas a conquistar mais liberdade e a superar as debilitantes dificuldades motoras causadas por doenças. Bem mais legal do que a ‘telecinese’ de controle remoto, não é mesmo?

 

Referência Científica
Jianjun Meng, et al. Noninvasive Electroencephalogram Based Control of a Robotic Arm for Reach and Grasp TasksScientific Reports, 2016; DOI: 10.1038/srep38565

 

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