Conteúdo Relacionado
- Este traje biônico pode ser o futuro das próteses
O engenheiro da Universidade de Houston, Jose Contreras-Vidal, faz uma pesquisa futurista, mais estranha que a ficção científica. Ele desenvolveu uma "interface cérebro-máquina" para interpretar os sinais cerebrais e transformá-los em movimento. Com essa interface, ele criou uma mão biônica e um avatar de computador que são controlados pela mente do usuário.
Mas a peça central de seu trabalho é um exoesqueleto controlado pelo pensamento para ajudar pessoas paralisadas a andar. Nos últimos anos, Contreras-Vidal tem trabalhado com o exoesqueleto de corpo inferior REX, desenvolvido pela REX Bionics, sediada na Nova Zelândia. O exoesqueleto é feito para ser controlado com um joystick. Mas Contreras-Vidal e sua equipe adaptaram uma versão para ser usada em sua interface cérebro-máquina. O usuário do exoesqueleto usa uma capa de eletrodo, com sensores no couro cabeludo que lêem atividade elétrica no cérebro. Um algoritmo desenvolvido por Contreras-Vidal e sua equipe “interpreta” a informação do cérebro e a traduz em movimento do exoesqueleto. Em outras palavras, o usuário pensa em "mover o joelho esquerdo" e o algoritmo o transforma em ação. Isso pode criar movimentos relativamente rápidos, pois mesmo em pessoas não feridas é preciso uma fração de segundo para que as informações viajem do cérebro para o corpo.
“Sempre que planejamos um movimento, a informação está lá antes de vermos o movimento”, diz Contreras-Vidal.
Um número de pesquisadores ao longo dos anos ajudou pessoas paralisadas a se movimentarem usando eletrodos implantados em seus cérebros. O sistema de patente pendente de Contreras-Vidal é diferente porque não é invasivo - os usuários ligam e desligam o eletrodo à vontade. Isso é particularmente útil no caso de pacientes que precisarão do exoesqueleto temporariamente, como vítimas de derrame que podem usar o exoesqueleto para recuperar a capacidade de andar, e depois aprender a andar sem ajuda. (Uma equipe liderada por brasileiros desenvolveu um exoesqueleto não-invasivo controlado pelo cérebro para permitir que um paraplégico inicie a Copa do Mundo de 2014; no entanto, o processo não permitiu que o usuário andasse sem ajuda).
O exoesqueleto controlado pelo pensamento é o resultado de anos de trabalho na decodificação da linguagem do cérebro. Na Universidade de Houston, Contreras-Vidal dirige o Laboratório de Sistemas Não-invasivos de Interface Cérebro-Máquina, que emprega uma equipe de engenheiros, neurocientistas, médicos, especialistas em computação e até mesmo artistas. Antes de Houston, ele dirigiu o Laboratório de Engenharia Neural e Próteses Inteligentes da Universidade de Maryland, onde trabalhou no desenvolvimento de próteses controladas pelo cérebro para amputados. Os algoritmos usados para traduzir pensamentos em movimento estão sendo constantemente aperfeiçoados, diz Contreras-Vidal, no que ele descreve como um "processo criativo".
Neste momento, seu laboratório está trabalhando em vários projetos usando a interface cérebro-máquina. Um projeto analisa o desenvolvimento neuro-motor em crianças usando a tampa do eletrodo; A equipe espera que uma melhor compreensão desse processo possa, eventualmente, ajudar crianças com distúrbios neurológicos do desenvolvimento, como o autismo. Outra busca para entender o que acontece no cérebro quando as pessoas experimentam a arte, ajustando os frequentadores do museu com uma tampa de eletrodo enquanto eles olham para uma instalação de arte.
O exoesqueleto controlado pelo cérebro está atualmente passando por testes. Já foi usado em vários cenários da vida real; um homem tetraplégico britânico caminhou recentemente usando o exoesqueleto em uma conferência na Itália.
Contreras-Vidal e vários de seus alunos estarão demonstrando o exoesqueleto no próximo Festival de Inovação do Smithsonian. O festival, uma colaboração entre a Smithsonian Institution e o US Patent and Trademark Office, acontece nos dias 26 e 27 de setembro no Museu Nacional de História Americana.
"Estamos muito animados em ir ao Smithsonian, porque acho que os cientistas precisam conversar com o público, principalmente com as crianças", diz Contreras-Vidal. “Eles precisam estar expostos a esse tipo de tecnologia para ver se realmente é criar e inovar”.
Como se o exoesqueleto parecido com um robô não fosse impressionante o suficiente para crianças e outros festeiros, Contreras-Vidal e sua equipe permitirão que os visitantes visualizem suas próprias ondas cerebrais em uma tela, vestindo bonés de eletrodos. Contreras-Vidal descreve a sintonização das ondas cerebrais de uma pessoa como "ouvir a neurosinfonia".
"Eu gosto de ver o cérebro como uma sinfonia, onde todas as principais áreas fazem parte do conjunto e cada jogador neste conjunto é responsável por algum aspecto do seu comportamento", diz ele. “Para tocar essa música, eles precisam coordenar.”
Dançarina Becky Valls se apresenta usando o boné de eletrodo de Contreras-Vidal (Universidade de Houston) A sobreposição de arte e ciência é uma parte importante do trabalho de Contreras-Vidal. No passado, ele ligou artistas para investigar os processos criativos de seus cérebros. Mais recentemente ele tem trabalhado com dançarinos. Em um projeto chamado Your Brain on Dance, ele ajustou os dançarinos com as tampas dos eletrodos e exibiu as ondas cerebrais resultantes em uma tela enquanto elas tocavam. Ele acredita que, em última análise, esse tipo de investigação sobre a base neural do movimento poderia levar a uma nova compreensão do mal de Parkinson e de outras doenças cerebrais.
No Innovation Festival, os visitantes serão levados a uma performance de dança como essa.
"Os cientistas podem aprender muito com arte e vice-versa", diz Contreras-Vidal. "Espero que isso capture a imaginação das pessoas, especialmente das crianças."
O Festival de Inovação será realizado no Museu Nacional de História Americana nos dias 26 e 27 de setembro, entre 10h e 17h. O evento, organizado pela Smithsonian Institution e pelo US Patent and Trademark Office, apresentará exemplos de ingenuidade americana desenvolvida por inventores, instituições acadêmicas, corporações e agências governamentais.
