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Aparelho de interface cérebro-computador permite que pessoas com paralisia controlem tablets

Pacientes foram capazes de ler mensagens, assistir vídeos e fazer compras on-line usando apenas seus pensamentos

BrainGate Collaboration
A comunicação de dois participantes do ensaio clínico BrainGate é restaurada. Eles controlam diretamente um computador tablet por meio de uma interface cérebro-computador para conversar online entre si. A pesquisa, publicada na PLoS ONE, é um passo para restaurar a capacidade de pessoas com paralisia de usar tecnologias cotidianas.

Tablets e outros dispositivos de computação móvel fazem parte da nossa vida cotidiana, mas usá-los pode ser difícil para pessoas que sofrem de paralisia. Uma nova pesquisa do consórcio BrainGate mostra uma interface cérebro-computador (BCI) pode permitir que pessoas com paralisia operem diretamente um tablet novinho apenas pensando em movimentar e clicar no cursor.

Em um estudo publicado no dia 21 de novembro na revista PLOS ONE, três participantes de testes clínicos que possuem tetraplegia, cada um deles usando um dispositivo BrainGate BCI investigacional que registra a atividade neural diretamente a partir de um pequeno sensor colocado no córtex motor, conseguiram navegar através de programas para tablets comumente usados, incluindo aplicativos de e-mail, bate-papo, streaming de música e compartilhamento de vídeo. Os participantes enviaram mensagens para seus familiares, amigos, membros da equipe de pesquisa e seus colegas participantes. Eles navegaram na internet, verificaram o tempo e fizeram compras on-line. Uma participante, uma musicista, tocou um trecho da "Ode à Alegria" de Beethoven em uma interface de piano digital.

“Por anos, a colaboração BrainGate vem trabalhando para desenvolver conhecimentos em neurociência e neuroengenharia para permitir que pessoas que perderam habilidades motoras controlem dispositivos externos apenas pensando no movimento de seu próprio braço ou mão”, disse Jaimie Henderson, autor sênior do artigo e neurocirurgião da Universidade Stanford. "Neste estudo, aproveitamos esse know-how para restaurar a capacidade das pessoas de controlar as mesmas tecnologias cotidianas que usavam antes do início de suas doenças. Foi maravilhoso ver os participantes se expressarem ou apenas encontrarem uma música que desejavam ouvir."

O BrainGate BCI investigacional inclui um implante infantil do tamanho de uma aspirina que detecta os sinais associados aos movimentos pretendidos produzidos no córtex motor do cérebro. Esses sinais são então decodificados e encaminhados para dispositivos externos. Pesquisadores do BrainGate e de outros grupos que usaram tecnologias semelhantes mostraram que o dispositivo pode permitir que as pessoas movam braços robóticos ou recuperem o controle de seus próprios membros, apesar de terem perdido habilidades motoras devido a doenças ou danos. Este estudo colaborativo inclui cientistas, engenheiros e médicos do Instituto Carney de Ciência Cerebral, da Universidade de Brown, do Centro Médico de Veteranos de Providence (PVAMC), do Hospital Geral de Massachusetts (MGH) e da Universidade Stanford.

Dois dos participantes deste último estudo tinham fraqueza ou perda de movimento em seus braços e pernas devido à esclerose lateral amiotrófica (ELA), uma doença progressiva que afeta os nervos do cérebro e da coluna que controlam o movimento. O terceiro participante ficou paralisado devido a uma lesão na medula espinhal. Todos foram inscritos em um ensaio clínico destinado a avaliar a segurança e viabilidade do sistema BrainGate.

Para este estudo, os sinais neurais do BrainGate BCI foram encaminhados para uma interface Bluetooth configurada para funcionar como um mouse sem fio. O mouse virtual foi então emparelhado com um tablet Google Nexus 9 não modificado. Os participantes foram solicitados a realizar um conjunto de tarefas projetadas para ver como eles conseguiam navegar em vários aplicativos comumente usados e passar de um aplicativo para outro. Os participantes navegaram por meio de seleções de música em um serviço de streaming, pesquisaram vídeos no YouTube, leram notícias e conversaram a partir de e-mails e bate-papos.

O estudo mostrou que os participantes podiam fazer até 22 seleções de pontos e cliques por minuto enquanto usavam uma variedade de aplicativos. Em aplicativos de texto, os participantes puderam digitar até 30 caracteres efetivos por minuto usando interfaces padrão de email e texto.

Os participantes relataram achar a interface intuitiva e divertida de usar, observou o estudo. Um deles disse: "Parecia mais natural do que eu me lembro de usar um mouse". Outro relatou ter "mais controle sobre esse do que sobre o que normalmente utiliza".

Os pesquisadores ficaram satisfeitos ao ver a rapidez com que os participantes usaram a interface do tablet para explorar seus hobbies e interesses.

"Foi ótimo ver nossos participantes desempenhando as tarefas que lhes pedimos para realizar, mas a parte mais gratificante e divertida do estudo foi quando eles fizeram o que queriam - usando os aplicativos que eles gostavam para fazer compras, assistir vídeos ou apenas conversar com amigos”, disse o principal autor Paul Nuyujukian, um bioengenheiro em Stanford. "Uma das participantes nos disse, no início do experimento, que uma das coisas que ela realmente queria era tocar piano novamente. Então, vê-la tocando em um teclado digital foi fantástico."

O fato de os tablets estarem totalmente inalterados e terem todos os softwares de acessibilidade pré-carregados desligados foi uma parte importante do estudo, disseram os pesquisadores.

"As tecnologias assistivas que estão disponíveis hoje, embora sejam importantes e úteis, são inerentemente limitadas em termos de velocidade de uso, ou da flexibilidade da interface", disse Krishna Shenoy, uma das autoras do estudo e engenheira elétrica e neurocientista na Universidade de Stanford e no Instituto Médico Howard Hughes. “Isso se deve principalmente aos sinais de entrada limitados que estão disponíveis. Devido à riqueza da entrada da BCI, precisamos apenas comprar dois tablets na Amazon e ativar o Bluetooth, e os participantes puderam usá-los com nosso novo sistema BrainGate investigacional.”

Os pesquisadores dizem que o estudo também tem potencial para estabelecer novas e importantes formas de comunicação entre pacientes com déficits neurológicos graves e seus profissionais de saúde.

“Ela tem um grande potencial de restaurar a comunicação confiável, rápida e rica para alguém com síndrome de encarceiramento que é incapaz de falar”, disse Jose Albites Sanabria, que realizou esta pesquisa como estudante de pós-graduação em engenharia biomédica na Universidade de Brown. “Isso não só pode proporcionar maior interação da pessoa com amigos e família, mas pode fornecer um canal para os problemas de saúde serem descritos de forma mais eficiente para os cuidadores".

Como neurocientista e neurologista em cuidados intensivos, a autora sênior Leigh Hochberg, da Universidade de Brown, do Hospital Geral de Massachusetts e do Centro Médico Providence VA,  vê um tremendo potencial de capacidades restaurativas das BCIs exemplificadas neste estudo.

"Quando vejo alguém na unidade de terapia intensiva que teve um AVC agudo e perdeu a capacidade de se mover ou se comunicar, eu gostaria de poder dizer: `Sinto muito que isso tenha acontecido, mas nós podemos restaurar sua capacidade de usar as tecnologias que você utilizava antes disso acontecer, e você poderá usá-las novamente amanhã”, disse Hochberg. "Estamos chegando perto de poder dizer isso a alguém que foi diagnosticado com ALS, mesmo enquanto continuamos a buscar uma cura, você nunca perderá a capacidade de se comunicar. Este trabalho é um passo em direção a esse objetivo”.

Universidade de Brown

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