Macacos usam o cérebro para mover braços virtuais

Macacos usam o cérebro para mover braços virtuais

Herton Escobar

06 Novembro 2013 | 20h27

FOTO: Imagem representativa do experimento, com um avatar de macaco tocando os alvos esféricos. Crédito: Duke Center for Neuroengineering.

Treze anos depois de publicar um estudo pioneiro, em que macacos controlavam os movimentos de um braço robótico apenas com o “poder da mente”, o neurocientista brasileiro Miguel Nicolelis, da Universidade Duke, nos Estados Unidos, apresentou hoje a primeira versão “ambidestra” dessa tecnologia, mostrando que é possível controlar dois braços virtuais – um direito e um esquerdo – simultaneamente, por meio de comandos cerebrais integrados.

Os resultados da pesquisa, publicados na revista Science Translational Medicine, elevam o nível de sofisticação das tecnologias de interface cérebro-máquina (ICM) e abrem a perspectiva de que, no futuro, pessoas paralisadas por lesões medulares poderão controlar braços robóticos – externos ou acoplados ao seu corpo – como se fossem seus próprios membros, apenas pensando sobre os movimentos.


“Aplicações futuras de interface cérebro-máquina voltadas para a restauração de mobilidade em pacientes paralisados poderão se beneficiar enormemente da incorporação de múltiplos membros”, escrevem os pesquisadores (5 autores no total), da Universidade Duke e da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.

O trabalho foi feito com dois macacos rhesus, que tiveram eletrodos implantados nos dois hemisférios do cérebro, em áreas do córtex relacionadas ao controle de atividades motoras, com capacidade para registrar a atividade elétrica de até 500 neurônios simultaneamente. Os comandos cerebrais produzidos por esses neurônios eram então captados e processados em tempo real por um software capaz de “traduzir” essa atividade elétrica do cérebro em comandos eletrônicos específicos, usados para controlar os movimentos dos braços virtuais em uma tela posicionada em frente aos animais.

A tarefa dos macacos consistia em movimentar os braços virtuais até tocar simultaneamente dois alvos circulares, que mudavam constantemente de lugar na tela. Como treinamento inicial, os macacos simplesmente assistiram passivamente a vídeos dos braços se movimentando, enquanto sua atividade cerebral era registrada e decodificada pelos pesquisadores. Depois, tiveram de aprender a controlar os braços virtuais eles mesmos; primeiro, com o auxílio de um joystick e depois, apenas com o cérebro, sem poder movimentar os próprios braços – apenas pensando sobre os movimentos. Cada vez que tocavam os alvos simultaneamente, ganhavam uma gota de suco como recompensa.

Um dos macacos nem passou pela etapa do joystick – foi direto da observação passiva para o controle cerebral dos braços virtuais. “Esse tipo de treinamento no uso de ICMs tem relevância clínica para pessoas paralisadas, que não podem produzir movimentos, e tem sido usado em vários estudos com seres humanos”, escrevem os autores. Como exemplo, eles citam os trabalhos de outros grupos – um da Universidade Brown e outro, da Universidade de Pittsburgh –, que já utilizaram técnicas semelhantes para fazer com que pacientes tetraplégicos movimentassem braços robóticos com elevado grau de mobilidade e destreza.

Nicolelis ainda não testou seu modelo em seres humanos, apesar dos avanços obtidos em macacos.

Projeto Andar de Novo utilizará método não invasivo

O novo estudo surge num momento de grande expectativa em relação ao projeto Andar de Novo, liderado por Nicolelis, que tem como objetivo colocar um paciente brasileiro paraplégico para caminhar e dar o chute de abertura da Copa do Mundo de 2014, usando uma veste robótica (exoesqueleto) controlada pelo cérebro. A tecnologia está sendo desenvolvida fora do País, mas os experimentos clínicos serão realizados no Brasil. Nicolelis recebeu R$ 33 milhões do governo federal para o projeto, que agora está sendo desenvolvido em parceria com a Associação de Assistência à Criança Deficiente (AACD).

Segundo o diretor executivo da AACD, João Octaviano Machado Neto, o processo de seleção dos pacientes já está em andamento. A ideia é selecionar quatro voluntários que farão testes com o exoesqueleto e, dentre eles, um que será o protagonista da demonstração na abertura da Copa.

Diferentemente do que é feito nos experimentos com macacos na Duke e nos experimentos clínicos já publicados dos grupos de Brown e Pittsburgh, a técnica usada no Andar de Novo será não invasiva, com o uso de eletrodos externos ao crânio em vez de implantes corticais (baseada em eletroencefalogramas, ou EEG). “O paciente vai usar um capacete com sensores; não haverá implante de chips no cérebro”, disse Machado Neto ao Estado. “Isso está definido desde o início. A AACD não concordaria com um procedimento desse tipo nesse momento.”

O superintendente destaca que trata-se de uma técnica experimental, não de uma tecnologia pronta, e que o intuito do projeto na Copa é fazer uma demonstração de como essa linha de pesquisa poderá auxiliar pessoas com deficiência no futuro. “Não teremos exoesqueletos à venda no dia seguinte”, diz Machado Neto. “Nosso foco é apostar no futuro.”

Os testes de seleção e treinamento serão feitos num novo laboratório que está sendo construído no prédio da AACD Lar Escola São Francisco, no bairro do Ibirapuera, com parte do dinheiro cedido ao projeto pela Agência Brasileira de Inovação (Finep). “Até o fim deste mês o laboratório deverá estar plenamente operacional, para iniciarmos os testes com pacientes”, disse Machado Neto. A expectativa é que o exoesqueleto chegue ao Brasil no início de 2014, segundo ele.

Procurado pela reportagem, Nicolelis não quis dar entrevista. Em dezembro do ano passado, o Estado publicou reportagens revelando o repasse de R$ 33 milhões para o projeto Andar de Novo e mostrando que o instituto de pesquisa de Nicolelis em Natal (IINN-ELS) passava por um período de “apagão científico”, ocasionado por um racha entre o neurocientista e seus pesquisadores, que abandonaram o projeto e migraram para outras instituições. Para ler as reportagens originais, clique aqui.

A pesquisa publicada na Science Translational Medicine foi toda realizada na Universidade Duke, com recursos dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) dos EUA.