25/11/2019

Interface cérebro-máquina sem fios controla cadeira de rodas, computador e veículo

Redação do Diário da Saúde
Interface cérebro-máquina sem fios controla cadeira de rodas, computador e veículo
A touca cheia de fios foi substituída por circuitos flexíveis miniaturizados, postos diretamente sobre a pele.
[Imagem: Woon-Hong Yeo]

Controle de equipamentos com a mente

A combinação de eletrodos ultrafinos com componentes eletrônicos flexíveis, tudo controlado por um algoritmo de inteligência artificial, está permitindo que pessoas com deficiência atinjam um novo nível de controle de equipamentos e dispositivos.

Os primeiros voluntários já conseguiram controlar sem fios uma cadeira de rodas elétrica, interagir com um computador e operar um pequeno veículo robótico, tudo isso sem precisar usar uma touca cheia de eletrodos e fios, como vinha sendo necessário até agora.

Segundo a equipe, esta é a primeira interface cérebro-máquina sem fios totalmente portátil. O sistema de vestir pode oferecer uma melhoria em relação à eletroencefalografia convencional (EEG) para medir sinais de potenciais evocados visualmente no cérebro humano.

"Este trabalho desenvolveu estratégias fundamentais para projetar um sistema EEG portátil e ergonômico para uma ampla gama de dispositivos auxiliares, sistemas domésticos inteligentes e interfaces de neuro-jogos," disse Woon-Hong Yeo, professor do Instituto de Tecnologia da Geórgia (EUA). "A principal inovação está no desenvolvimento de um pacote totalmente integrado de sistemas e circuitos de monitoramento de EEG de alta resolução dentro de um sistema miniaturizado que se amolda à pele".

Interface cérebro-máquina sem fios controla cadeira de rodas, computador e veículo
Detalhes dos eletrodos e dos circuitos eletrônicos flexíveis.
[Imagem: Woon-Hong Yeo]

Interfaces cérebro-máquina

As interfaces cérebro-máquina já são parte essencial da tecnologia de reabilitação que está permitindo que pessoas com esclerose lateral amiotrófica (ELA), acidente vascular cerebral crônico ou outras deficiências motoras graves controlem sistemas protéticos.

A coleta dos sinais cerebrais, conhecidos como potenciais evocados no estado estacionário, hoje exige o uso de uma touca cravejada de eletrodos, adesivos e fios para conectar o paciente aos equipamentos de computador que interpretam os sinais.

Em lugar de tudo isso, Yeo e seus colaboradores estão usando uma nova classe de sensores e eletrônicos flexíveis e sem fio que se amoldam perfeitamente à pele.

O sistema inclui três componentes principais: eletrodos altamente flexíveis que fazem contato direto, mesmo com o couro cabeludo através do cabelo; um eletrodo de nanomembrana ultrafina; e circuitos macios e flexíveis para criar uma unidade de telemetria Bluetooth. Os dados de EEG gravados no cérebro são processados nesses circuitos flexíveis e depois transmitidos sem fio a um tablet a até 15 metros de distância.

Algoritmos de redes neurais de aprendizado profundo, rodando nos circuitos eletrônicos flexíveis, detectam e analisam os sinais evocados, usando as técnicas de inteligência artificial para lidar com as variações nos cérebros de cada paciente.

O sistema foi avaliado por seis pacientes. Os próximos passos incluem melhorar os eletrodos, para melhor precisão e maior durabilidade, e configurar o sistema para indivíduos com deficiências motoras específicas, dizem os pesquisadores.

Checagem com artigo científico:

Artigo: Fully portable and wireless universal brain-machine interfaces enabled by flexible scalp electronics and deep learning algorithm
Autores: Musa Mahmood, Deogratias Mzurikwao, Yun-Soung Kim, Yongkuk Lee, Saswat Mishra, Robert Herbert, Audrey Duarte, Chee Siang Ang, Woon-Hong Yeo
Publicação: Nature Machine Intelligence
Vol.: 1, 412-422, 2019
DOI: 10.1038/s42256-019-0091-7

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