Como controlar um braço robótico apenas com a mente, sem implante cerebral


Pesquisadores da Universidade de Minnesota fizeram um “enorme avanço” com potencial para ajudar milhões de pessoas com paralisia ou com doenças neurodegenerativas.

Esse avanço consiste em possibilitar que uma pessoa controle um braço robótico em três dimensões, usando apenas a mente.

O estudo foi publicado semana passada na Scientific Reports, revista da Nature, e relata uma técnica não-invasiva, baseada em uma interface cérebro-computador (BCI), e que usa a eletroencefalografia (EEG).

College of Science and Engineering, UMN | Controle não invasivo baseado em EEG 

Funciona da seguinte forma: as fracas correntes elétricas geradas no cérebro são registradas através de um EEG de alta tecnologia equipado com 64 eletrodos. Em seguida, um computador converte os “pensamentos” em ações pelo processamento avançado de sinal e pelo aprendizado de máquina.

Esta é a primeira vez que pessoas podem alcançar e segurar objetos com um braço robótico, em um complexo ambiente 3D, usando apenas o pensamento sem implante cerebral” – Dr. Bin He, professor de engenharia biomédica da Universidade de Minnesota e principal pesquisador desse estudo.

Esse novo sistema permite movimentos naturais e livres de um braço robótico no espaço 3D, como pegar uma xícara, movê-la sobre uma mesa, levar à boca e beber – semelhante ao braço robótico controlado por eletrodos implantados mostrados na foto abaixo, com uma paciente prestes a comer uma barra de chocolate.

Exemplo de uma matriz de elétrodos implantados, permitindo que uma paciente controle um braço robótico com os seus pensamentos (crédito: UPMC)

 

A nova tecnologia funciona basicamente da mesma maneira que um sistema robótico com eletrodos implantados: baseia-se no córtex motor, área do cérebro que governa o movimento. Quando nós, humanos, nos movemos, ou pensamos em um movimento, os neurônios no córtex motor produzem pequenas correntes elétricas…

Pensar em um movimento diferente ativa novos neurônios, um fenômeno confirmado pela validação cruzada usando a ressonância magnética em estudo anterior.

Avanços anteriores

Recentemente, o EEG não invasivo começou a ser utilizado – sem precisar de cirurgia – sendo fácil e rápido prender os eletrodos no couro cabeludo. Em 2015, pesquisadores da Universidade de Houston desenvolveram um sistema usando EEG, o qual permitia aos usuários segurar com facilidade objetos como uma garrafa de água ou um cartão de crédito.

Dispositivo baseado em EEG que permite que um amputado segure uma garrafa d´água com uma mão biônica, controlado apenas por seus pensamentos (crédito: University of Houston)

 

Outros sistemas com EEG foram capazes de controlar um exoesqueleto de membros inferiores, como também um exoesqueleto robótico de mão controlado pelo pensamento. No entanto, esses sistemas ainda não estão adequados para o controle multidimensional de um braço robótico, que posssibilta que o paciente alcance, segure e mova um objeto em espaço tridimensional (3D).

O próximo passo da pesquisa de Bin He será aprimorar ainda mais esta tecnologia, usando próteses robóticas controladas pelo cérebro ligadas ao corpo de uma pessoa a um paciente que teve um acidente vascular cerebral ou que tem paralisia.

Fonte: Nature

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About the author: Jornal CS

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