Estudo científico
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CIÊNCIA & TECNOLOGIA
Objetivo da equipe de Miguel Nicolelis é simular movimentos com precisão.
No futuro, linha de pesquisa pode levar a próteses mais eficientes.
|\*!!=-=!!*/| Uma macaca de laboratório, usando um braço virtual controlado pelo cérebro, é capaz não apenas de encostar em objetos, mas também de sentir aquilo que ela está tocando. O feito é fruto do trabalho do neurocientista brasileiro Miguel Nicolelis, professor da Universidade Duke, nos EUA, e foi apresentado nesta quarta-feira (5) na prestigiada revista científica britânica Nature.
Nicolelis já pesquisa há anos a possibilidade de usar as descargas elétricas do cérebro para mover objetos externos ao corpo. Nessa linha, já conseguiu feitos expressivos, como fazer uma macaca nos EUA comandar os movimentos de um robô que estava no Japão. Esse sistema é chamado de “interface cérebro-máquina”.
Desde então, sua equipe vem procurando fazer com que o cérebro obtenha algum retorno tátil nos movimentos com esse objeto remoto, como acontece no corpo, onde a pele manda informações de volta para o cérebro. Você encosta em algo e sabe dizer se é liso ou áspero, por exemplo. Assim, a “interface cérebro-máquina” se transformaria em “interface cérebro-máquina-cérebro”, uma via de mão dupla.
Parece coisa de ficção científica? O brasileiro concorda. “Vários filmes de ficção científica já trabalharam a ideia. Para nós, é mais lento, porque fazemos a ciência de verdade”, disse Miguel Nicolelis ao G1.
Miguel Nicolelis, durante lançamento de seu livro 'Muito Além do Nosso Eu' em São Paulo, em junho (Foto: Tadeu Meniconi / G1)
A pesquisa
Em treinamentos anteriores, os cientistas haviam ensinado macacos a operar joysticks que moviam um cursor numa tela e, quando esse cursor era posicionado na posição desejada, os animais recebiam uma dose de suco de fruta como recompensa. Enquanto isso, a frequência cerebral era medida por eletrodos colocados dentro do crânio dos animais.
Certo tempo depois, o joystick foi afastado, e os sinais enviados pelo cérebro eram usados para controlar um braço mecânico que moveria o joystick. No fim, o joystick foi retirado, e a frequência cerebral bastava para mover o cursor.
Na atual pesquisa, uma tela com três objetos visualmente idênticos foi colocada, e as macacas deveriam mover uma mão virtual por ela -- apenas pensando no movimento. Quando a mão virtual passava por esses objetos, diferentes sinais elétricos – chamados de “texturas artificiais” – eram enviados ao cérebro.
Um deles não enviava sinal nenhum; outro enviava um sinal com 400 Hz de frequência e mais nada; o terceiro enviava um sinal de 200 Hz e resultava em uma dose de suco de fruta como recompensa para a macaca.
Os animais aprenderam a diferenciar e interpretar esses sinais enviados ao cérebro e passaram a procurar – tateando com a mão virtual – pelo objeto que lhes daria a recompensa.
'Sexto sentido'
"Nós, na verdade, criamos um sexto sentido: o tato virtual", afirma Nicolelis.
Segundo ele, o mecanismo é semelhante ao tato normal, pois ativa a mesma região do cérebro -- o córtex somatossensorial --, mas não é idêntico, já que o sinal não veio de um dos membros da macaca.
"A gente não sabe, mas ele deve ter tido uma experiência tátil diferente da normal", diz o pesquisador.
De toda forma, a reação do animal ao tato artificial foi a mesma que ele apresentou ao tato normal. Antes dos testes com o braço virtual, os cientistas tinham feito a experiência da recompensa com objetos realmente palpáveis.
"Todos os parâmetros comportamentais foram muito parecidos", explica Nicolelis.
Passos próximosO grande objetivo do cientista é fazer com que tetraplégicos recuperem os movimentos do corpo -- um projeto chamado de "Walk Again" ("andar novamente", em inglês). Isso seria feito por meio de um exoesqueleto que envolveria o corpo como uma roupa. O cérebro então enviaria sinais para essa roupa, que comandaria os movimentos do paciente.
Segundo Nicolelis, os membros virtuais -- ou "avatares" -- servem como preparação para a tecnologia futura. "A lógica é a mesma porque esse avatar é parte de um simulador. É um treinamento para o exoesqueleto", explicou.
O pesquisador disse que a recente conquista era um "passo essencial" para seguir o projeto. Nos próximos meses, ele acredita que publicará mais pesquisas nesse sentido, mostrando a atuação do tato artificial nos dois braços, nas pernas e, eventualmente, num avatar de corpo inteiro.
‘Grande avanço’
“Pode parecer um pequeno passo, mas é um grande avanço”, afirmou Manoel Jacobson, neurocirurgião do Hospital das Clínicas da Universidade de São Paulo. Se o objetivo de Nicolelis é usar o cérebro para controlar movimentos de objetos externos, o tato é fundamental, ele explicou.
Você, enquanto lê essa reportagem, está segurando o mouse – e não o esmagando – porque conhece o material que o compõe e leva isso em conta, ainda que inconscientemente, na hora de manuseá-lo.
A pesquisa atual representa um tato artificial, mas os neurologistas acreditam que uma importante barreira foi rompida e que o dia em que braços mecânicos ou virtuais poderão tatear vai chegar.
“Não é mais uma questão de saber se vai ou não acontecer; é uma questão de saber quando vai acontecer”, cravou Francisco Rotta, vice-coordenador do departamento de Moléstias Neuromusculares, da Academia Brasileira de Neurologia.
“Eu acho que as aplicações vão muito além só da neurologia”, completou Rotta. Para ele, além do objetivo natural do desenvolvimento de próteses móveis para membros amputados, será possível elaborar novas maneiras de se operar em áreas de risco, como uma usina nuclear após um acidente, sem colocar os trabalhadores em perigo.
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Nicolelis já pesquisa há anos a possibilidade de usar as descargas elétricas do cérebro para mover objetos externos ao corpo. Nessa linha, já conseguiu feitos expressivos, como fazer uma macaca nos EUA comandar os movimentos de um robô que estava no Japão. Esse sistema é chamado de “interface cérebro-máquina”.
Desde então, sua equipe vem procurando fazer com que o cérebro obtenha algum retorno tátil nos movimentos com esse objeto remoto, como acontece no corpo, onde a pele manda informações de volta para o cérebro. Você encosta em algo e sabe dizer se é liso ou áspero, por exemplo. Assim, a “interface cérebro-máquina” se transformaria em “interface cérebro-máquina-cérebro”, uma via de mão dupla.
Parece coisa de ficção científica? O brasileiro concorda. “Vários filmes de ficção científica já trabalharam a ideia. Para nós, é mais lento, porque fazemos a ciência de verdade”, disse Miguel Nicolelis ao G1.
Miguel Nicolelis, durante lançamento de seu livro 'Muito Além do Nosso Eu' em São Paulo, em junho (Foto: Tadeu Meniconi / G1)Em treinamentos anteriores, os cientistas haviam ensinado macacos a operar joysticks que moviam um cursor numa tela e, quando esse cursor era posicionado na posição desejada, os animais recebiam uma dose de suco de fruta como recompensa. Enquanto isso, a frequência cerebral era medida por eletrodos colocados dentro do crânio dos animais.
Certo tempo depois, o joystick foi afastado, e os sinais enviados pelo cérebro eram usados para controlar um braço mecânico que moveria o joystick. No fim, o joystick foi retirado, e a frequência cerebral bastava para mover o cursor.
Na atual pesquisa, uma tela com três objetos visualmente idênticos foi colocada, e as macacas deveriam mover uma mão virtual por ela -- apenas pensando no movimento. Quando a mão virtual passava por esses objetos, diferentes sinais elétricos – chamados de “texturas artificiais” – eram enviados ao cérebro.
Um deles não enviava sinal nenhum; outro enviava um sinal com 400 Hz de frequência e mais nada; o terceiro enviava um sinal de 200 Hz e resultava em uma dose de suco de fruta como recompensa para a macaca.
Os animais aprenderam a diferenciar e interpretar esses sinais enviados ao cérebro e passaram a procurar – tateando com a mão virtual – pelo objeto que lhes daria a recompensa.
"Nós, na verdade, criamos um sexto sentido: o tato virtual", afirma Nicolelis.
Segundo ele, o mecanismo é semelhante ao tato normal, pois ativa a mesma região do cérebro -- o córtex somatossensorial --, mas não é idêntico, já que o sinal não veio de um dos membros da macaca.
"A gente não sabe, mas ele deve ter tido uma experiência tátil diferente da normal", diz o pesquisador.
De toda forma, a reação do animal ao tato artificial foi a mesma que ele apresentou ao tato normal. Antes dos testes com o braço virtual, os cientistas tinham feito a experiência da recompensa com objetos realmente palpáveis.
"Todos os parâmetros comportamentais foram muito parecidos", explica Nicolelis.
Passos próximosO grande objetivo do cientista é fazer com que tetraplégicos recuperem os movimentos do corpo -- um projeto chamado de "Walk Again" ("andar novamente", em inglês). Isso seria feito por meio de um exoesqueleto que envolveria o corpo como uma roupa. O cérebro então enviaria sinais para essa roupa, que comandaria os movimentos do paciente.
Segundo Nicolelis, os membros virtuais -- ou "avatares" -- servem como preparação para a tecnologia futura. "A lógica é a mesma porque esse avatar é parte de um simulador. É um treinamento para o exoesqueleto", explicou.
Não é mais uma questão de saber se vai ou não acontecer; é uma questão de saber quando vai acontecer"
Francisco Rotta, Academia Brasileira de Neurologia
‘Grande avanço’
“Pode parecer um pequeno passo, mas é um grande avanço”, afirmou Manoel Jacobson, neurocirurgião do Hospital das Clínicas da Universidade de São Paulo. Se o objetivo de Nicolelis é usar o cérebro para controlar movimentos de objetos externos, o tato é fundamental, ele explicou.
Você, enquanto lê essa reportagem, está segurando o mouse – e não o esmagando – porque conhece o material que o compõe e leva isso em conta, ainda que inconscientemente, na hora de manuseá-lo.
A pesquisa atual representa um tato artificial, mas os neurologistas acreditam que uma importante barreira foi rompida e que o dia em que braços mecânicos ou virtuais poderão tatear vai chegar.
“Não é mais uma questão de saber se vai ou não acontecer; é uma questão de saber quando vai acontecer”, cravou Francisco Rotta, vice-coordenador do departamento de Moléstias Neuromusculares, da Academia Brasileira de Neurologia.
“Eu acho que as aplicações vão muito além só da neurologia”, completou Rotta. Para ele, além do objetivo natural do desenvolvimento de próteses móveis para membros amputados, será possível elaborar novas maneiras de se operar em áreas de risco, como uma usina nuclear após um acidente, sem colocar os trabalhadores em perigo.
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