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Copa estreia roupa robótica controlada pela mente

Scientific American entrevista o responsável pela inovação que permitirá a um paraplégico andar e sentir que anda

Miguel Nicolelis
O chute inicial na Cerimônia de Abertura da Copa do Mundo de 2014 será dado por um brasileiro paraplégico em traje robótico e um boné equipado com eletrodos aptos a captar sinais cerebrais e orientar os movimentos de suas pernas.
Por Dina Fine Maron

“O lindo jogo” terá uma adição robótica no chute inaugural da Copa do Mundo deste ano.

O chute inicial na Cerimônia de Abertura da Copa do Mundo de 2014, em 12 de junho, será dado por um brasileiro paraplégico que estará vestindo um traje robótico e um boné equipado com eletrodos que detectarão sinais cerebrais e orientarão os movimentos de suas pernas.

Legiões de fãs sintonizados para assistir ao espetáculo verão a estreia de uma tecnologia que, de acordo com seus criadores, um dia usará ondas cerebrais humanas para controlar membros robóticos e efetivamente tornará cadeiras de rodas obsoletas.

A demonstração inicial será meramente um protótipo antecipado, mas o neuroengenheiro Miguel Nicolelis, da Duke University, o homem por trás do projeto, prevê um futuro em que a interface cérebro-máquina permitirá que pessoas com mobilidade prejudicada em decorrência de acidentes ou doenças recuperem seus movimentos — mesmo que para isso seja necessário um “terno” robótico.

A tecnologia depende de sensores que ouvem uma batelada de sinais elétricos no cérebro, lendo e traduzindo-os em comandos digitais que, por sua vez, acionam um dispositivo artificial para agir de acordo com incentivos do cérebro.

Nicolelis escreveu sobre seus planos para essa demonstração na Copa do Mundo em setembro de 2012 na Scientific American (publicado na edição número 125 da Scientific American Brasil em  Outubro 2012). Para conhecer mais sobre o atual estado da tecnologia e saber exatamente o que esperar dentro e fora do campo, a SA conversou com Nicolelis a menos de uma semana do apito inicial.

[A seguir, uma transcrição editada da entrevista.]

Há vários anos o senhor já tinha esperanças de que sua tecnologia estaria pronta para uma estreia na cerimônia de abertura da Copa do Mundo. O senhor pode nos atualizar sobre o que o exoesqueleto será capaz de fazer em 12 de junho?

Os oito pacientes com que trabalhamos nos últimos meses, a maioria dos quais está perto dos 30 anos, são capazes de andar no laboratório com o exoesqueleto e chutar a bola. Mas eles também tiveram a sensação de estarem caminhando, o que é um dos principais objetivos desse projeto — lhes proporcionar a sensação de que não é um mecanismo que os transporta, mas que são eles que estão andando de fato.

Isso já está acontecendo, não só porque eles estão controlando movimentos com atividade cerebral, mas porque estão recebendo feedback dos dispositivos enviados aos seus braços, onde eles ainda têm sensibilidade. Todos eles têm essa “sensação fantasma” — a sensação de ter um membro que não existe mais — e isso é muito novo. Não sabíamos que isso ocorreria, mas é uma constatação muito importante.

Para a demonstração na Copa do Mundo só dispomos de um tempo muito limitado, por isso será mais um gesto simbólico de que a ciência pode oferecer esse tipo de esperança que milhões de pacientes em todo o mundo gostariam de ter de, um dia, poderem voltar a andar.

Na realidade tudo isso é apenas um pontapé inicial para nosso projeto. Em 16 meses passamos da estaca zero a um projeto concreto — fomos capazes fazer isso dentro do prazo e mostrar que a interface cérebro-máquina realmente tem grande futuro.

O que a pessoa selecionada realmente fará nesse dia? Caminhará para o gramado e chutará a bola como o senhor escreveu em 2012?

Não posso revelar o que faremos. Eu não contaria para minha mãe; muito menos para a Scientific American. Sinto muito. É uma surpresa para um bilhão de pessoas. 

Com certeza é tecnologicamente complexo afinar a comunicação entre o cérebro e os circuitos robóticos. Em que medida a ação do exoesqueleto está sendo controlada pela pessoa e quanto ela é de fato automatizada?

Sem a pessoa não há movimento. Estamos empregando uma técnica não invasiva; uma interface baseada em um EEG (uma eletroencefalografia). Então, a pessoa tem de imaginar que tipo de movimento quer fazer e essa decisão resulta no que o exoesqueleto faz — quando ele para, quando chuta a bola.

Em 2002, publiquei um artigo científico em que discuti o conceito do que chamamos share control (controle compartilhado, em tradução literal), que implica decisões de ordem superior tomadas pelo cérebro e mecanismos inferiores a cargo do robô.

Em tempo real, a pessoa está processando o feedback do exoesqueleto, de modo que existe uma simbiose. Não posso lhe dizer qual é a porcentagem de cada um nesse processo.

Nesse momento, é o cérebro que está enviando o comando de partida inicial, mas os passos e o chute estão pré-programados na “roupa” do computador?

Temos dois pacientes que modulam a EEG de passo a passo.

Descobrimos que alguns pacientes na realidade são capazes de fazer isso e que conseguem controlar a velocidade do dispositivo. Isso só começou a aparecer nas últimas semanas. Temos muitas coisas que publicaremos ao longo dos próximos meses, mostrando que de fato ampliamos as capacidades dessa interface não invasiva.

Basicamente, estamos criando uma linguagem mental para que os pacientes tenham uma variedade de ações que eles podem controlar e estamos apenas no começo desse um. O potencial é muito grande.

Logo no início o senhor pensou que teria de implantar eletrodos diretamente no cérebro humano para manipular o membro robótico, mas fez isso. Esses jovens adultos estão usando um boné com sensores externos, certo?

A tecnologia implantável não está pronta. Ela ainda precisa mostrar benefícios que superem os potenciais perigos de um procedimento neurocirúrgico.

Sou um forte defensor dessa tecnologia, mas ela não está pronta para “o horário nobre”. Ela precisa ser miniaturizada e aprimorada. Nossos oito pacientes estão muito contentes com os resultados e não creio que ficariam felizes com tecnologias implantáveis incapazes de oferecer mais benefícios para a locomoção do que conseguimos com sensores externos.

Com os novos implantes que projetamos — e discutimos esse mês (junho) na publicação científica Nature Methods — agora podemos gravar simultaneamente uns 512 canais sem fio (wireless), o que ninguém fez antes de nós.

Nossas animais de teste (no caso macacos) foram capazes de controlar cadeiras de rodas — os animais pilotaram as cadeiras por toda parte e realizaram diversas tarefas só por meio do controle mental, mostrando que isso é possível e tem um futuro muito promissor. No momento, porém,  a tecnologia simplesmente ainda não está pronta para pacientes. [A Scientific American faz parte do Nature Publishing Group.]

O sinal vem da EEG, mas no meu entender a eletroencefalografia tende a sofrer interferência de ruídos, especialmente de músculos e dos movimentos oculares. O senhor fez alguma coisa para provar que os sinais são provenientes do cérebro e não dessas outras fontes?

Gravamos EEGs simultaneamente para que pudessemos verificar se havia qualquer efeito paralelo.

Teoricamente, o exoesqueleto poderia ser controlado igualmente bem por meio de sons ou de movimentos dos dedos ou algo parecido?

Não sei. Não tentamos isso.

Como o senhor encontrou os pacientes brasileiros com quem vem trabalhando nos últimos meses?

Com a ajuda de autoridades da área de saúde do Brasil. Formamos uma parceria com o maior hospital de medula espinhal do país, que tem 65 mil pacientes, e selecionamos os oito que julgamos serem os melhores candidatos para esse estudo.

Vocês queriam jovens adultos porque eles eram relativamente leves?

Eles têm de 22 a 38 anos mais ou menos; portanto, estão em diferentes categorias de pesos, e alguns deles são para-atletas, portanto pessoa jovens e saudáveis. 

Quais tecnologias são inéditas nesse caso, o boné EEG, a roupa, o software que processa o sinal?

Não vi nenhum exoesqueleto controlado pela atividade cerebral voluntária que forneça simultaneamente feedback ao paciente. Isso não existe, ou, pelo menos, não foi publicado na literatura científica.

Quando essa tecnologia estará disponível para ser utilizada por pessoas deficientes ao redor do mundo?

Essa é a mesma pergunta que as pessoas fizeram quando o homem foi até a Lua, e já sabemos a resposta. É assim que a ciência progride. Você faz grandes avanços e descobre o que pode ser feito e então tenta aplicar o novo conhecimento ao desenvolver novas versões que podem ser utilizadas por todas as pessoas que precisam dele.

Se as coisas não correrem como planejado no grande dia e a roupa não funcionar de acordo com as especificações ou o paciente ficar nervoso, existe algum tipo de mecanismo, ou plano B, capaz de operar o sistema?

Temos horas e mais horas de vídeos desses pacientes caminhando com esse dispositivo, que disponibilizaremos publicamente, e esperamos que a roupa funcione.

Existe algum obstáculo em particular com o qual o senhor esteja preocupado para esse dia, como a interferência de telefones celulares na platéia ou algo do gênero?

Meu obstáculo nesse momento é apenas o conjunto de jornalistas. Existem pessimistas demais que não conseguem enxergar a grande imagem do que isso significa para a ciência em um país em desenvolvimento e que só veem cientistas como um bando de gente que cria bombas e coisas para matar pessoas. Precisamos retratar a ciência como um empreendimento bom que pode melhorar a humanidade. É isso que estamos tentando fazer.

Por que o senhor escolheu a Copa do Mundo para estrear essa tecnologia?

Porque a Copa do Mundo é o Brasil. O Brasil é a Copa do Mundo. Não há nenhum outro país que encarne a beleza do futebol como o Brasil. Faz todo sentido. Também temos planos para os Jogos Paraolímpicos. Isso também será no Brasil. Não se preocupe, nós estaremos lá.

Sciam 9 de junho de 2014

 sciambr10jun2014