Em um novo estudo divulgado nesta quarta-feira, pesquisadores descrevem
como conseguiram fazer com que macacos aprendessem a usar apenas a mente
para controlar o movimento de duas mãos virtuais, exibidas na tela de
um computador. O feito foi atingido por uma equipe de cientistas
liderada pelo neurocientista brasileiro Miguel Nicolelis, na
Universidade Duke, nos Estados Unidos. Eles conseguiram, pela primeira
vez, registrar a atividade cerebral dos animais de forma tão detalhada
que eles foram capazes de controlar, não apenas um, mas dois braços.
Os movimentos bimanuais, como o ato de digitar em um teclado ou abrir
uma lata, são fundamentais na rotina humana, mas, até agora, os
cientistas não haviam conseguido registrar a atividade cerebral
responsável por eles. Em pesquisas anteriores, Nicolelis já havia criado
interfaces cérebro-máquina-cérebro que permitiram a um macaco
mover e sentir uma mão na tela de um computador. Mas o procedimento para fazer com que o animal mova dois membros ao mesmo tempo é mais complicado.
Segundo o cientista, a atividade cerebral responsável pelo movimento
bimanual não corresponde à simples soma do movimento de ambas as mãos —
ela é muito mais complexa. "Em nossa pesquisa, descobrimos que o cérebro
faz a computação desse movimento de uma maneira não linear. Ou seja,
não bastava somar os sinais das duas mãos", diz o Miguel Nicolelis, em
entrevista ao site de VEJA. "Para desenvolver um modelo que levasse em
consideração o movimento simultâneo dos dois braços, tivemos que
registrar a atividade de quase 500 neurônios — o maior número analisado
em qualquer estudo publicado até agora."
Exoesqueleto — A pesquisa, publicada na revista
Science Translational Medicine,
é parte importante do Projeto Andar de Novo, no qual Nicolelis pretende
construir um exoesqueleto que poderá ser operado por tetraplégicos
apenas com seu pensamento. O cientista quer fazer a
primeira demonstração do equipamento
durante a cerimônia de abertura da Copa do Mundo, no ano que vem. Para o
exoesqueleto funcionar, no entanto, é necessário que os voluntários
sejam capazes de controlar o movimento de vários membros ao mesmo tempo.
No novo experimento, os pesquisadores analisaram a atividade de quase
500 neurônios espalhados por diferentes áreas dos dois hemisférios
cerebrais de uma dupla de macacos rhesus. Os animais foram colocados de
frente a uma tela de computador, na qual podiam enxergar os braços e
mãos de um avatar de macaco. A partir de um algoritmo, os cientistas
transformaram a atividade elétrica captada em seus cérebros em comandos
para controlar os membros virtuais.
Durante o período de treinamento, os animais foram encorajados a
colocar essas mãos virtuais dentro de alvos quadrados que apareciam na
tela. Depois de alguns instantes em contato com os quadrados, estes
desapareciam, e surgiam dois círculos, para os quais os macacos deveriam
mover novamente suas mãos. A cada vez que realizavam o movimento de
maneira correta, ganhavam um gole de suco como prêmio.
Conforme o tempo passava — e os macacos aprendiam a controlar as mãos
virtuais —, os cientistas observaram que o próprio cérebro dos animais
estava se alterando. Segundo Nicolelis, isso confirma os resultados de
um experimento anterior de sua equipe, que havia mostrado que o cérebro é
capaz de
integrar objetos externos à imagem que tem de seu próprio corpo.
"Nesse caso, o avatar passou a fazer parte da representação de corpo
criada pelo cérebro do animal. O macaco literalmente assimilou os braços
artificiais como se fossem seus", diz Nicolelis.
Sem as mãos — Ao fim do estudo, os dois macacos
tinham se tornado capazes de controlar de forma satisfatória o movimento
conjunto das duas mãos virtuais. E eles podiam fazer isso enquanto
estavam parados, sem que os movimentos na tela do computador fossem
acompanhados por movimentos de suas mãos reais — usando apenas seu
cérebro.
Segundo os pesquisadores, isso é importante porque um dos principais
objetivos das interfaces cérebro-máquina é criar próteses ou
exoesqueletos que possam restabelecer o movimento de pacientes amputados
ou paralisados. Se movimentos reais fossem necessários para a operação
desses equipamentos, seu próprio objetivo estaria comprometido. "Isso é
muito importante para nossa pesquisa, pois essa é exatamente a
estratégia de treinamento que iremos usar nas salas virtuais que
construímos em Natal e em São Paulo, para o Projeto Andar de Novo", diz
Nicolelis.
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