Braço robótico inédito funciona sem implante cerebral
Os primeiros experimentos de cientistas, usando uma interface não invasiva de alta fidelidade para controlar um braço robótico, foram bem-sucedidos. No futuro, os pesquisadores pretendem aperfeiçoar a tecnologia para torná-la mais amplamente disponível.
Braços robóticos e outros instrumentos robóticos podem soar como um desenvolvimento futurista, mas eles existem há anos, ajudando cirurgiões e engenheiros.
Menos comuns, porém, são os braços robóticos protéticos que permitem que as pessoas que perderam um membro recuperem a liberdade de movimento.
Um homem da Flórida ganhou as manchetes em 2018 depois de receber uma prótese de membro modular - um braço robótico para substituir o braço que ele perdeu em 2007 por causa de um câncer.
O homem pode controlar seu braço robótico graças a um "redirecionamento" de certas terminações nervosas, mas até agora esta prótese - desenvolvida por cientistas da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, MD - não está disponível para outras pessoas que também possam precisar dela.
Outro projeto - da Universidade de Chicago, em Illinois - está testando protótipos de braços protéticos em macacos rhesus. Os animais são todos resgatados com amputações de membros devido a ferimentos graves, e são capazes de controlar seus membros protéticos graças a implantes cerebrais especiais.
Agora, pesquisadores da Carnegie Mellon University em Pittsburgh, PA, e da University of Minnesota em Minneapolis conseguiram, pela primeira vez, usar uma interface cérebro-computador não invasiva para controlar um braço robótico. Os cientistas relatam seu sucesso em um estudo publicado na revista. Ciência Robótica.
Tecnologia altamente aprimorada
O prof. Bin He, da Carnegie Mellon, lidera a equipe de pesquisa que utilizou uma interface que não requer implante cerebral - que é um procedimento invasivo - para coordenar os movimentos de um braço robótico.
Ele e seus colegas desejam desenvolver um método de alta fidelidade e não invasivo de conectar o cérebro e próteses flexíveis, porque a inserção de implantes cerebrais requer não apenas alta habilidade cirúrgica e precisão, mas também muito dinheiro, pois os implantes são caros. Além disso, os implantes cerebrais apresentam vários riscos à saúde, incluindo infecções.
Todos esses aspectos contribuíram para o baixo número de pessoas recebendo próteses robóticas, de modo que os cientistas da Carnegie Mellon e da Universidade de Minnesota têm procurado virar a mesa desenvolvendo uma tecnologia não invasiva.
No entanto, existem muitos desafios em fazer isso, particularmente o fato de que as interfaces cérebro-computador anteriores são incapazes de decodificar os sinais neurais do cérebro de forma confiável e, portanto, não podem controlar membros robóticos suavemente, em tempo real.
“Houve grandes avanços em dispositivos robóticos controlados pela mente usando implantes cerebrais. É uma ciência excelente ", observa o Prof. He, comentando sobre as etapas anteriores para encontrar uma tecnologia" confiável ".
“Mas não invasivo é o objetivo final. Os avanços na decodificação neural e a utilidade prática do controle de braço robótico não invasivo terão implicações importantes no eventual desenvolvimento de neurorobóticos não invasivos ”, acrescenta.
Em seu projeto atual, o Prof. Ele e a equipe usaram técnicas especializadas de detecção e aprendizado de máquina para “construir” uma “conexão” confiável entre o cérebro e um braço robótico.
A interface não invasiva cérebro-computador da equipe decodificou sinais neurais com sucesso, permitindo a uma pessoa, pela primeira vez, controlar um braço robótico em tempo real, instruindo-o a seguir continuamente e suavemente os movimentos de um cursor em uma tela.
Ele e seus colegas mostraram que sua abordagem - que incluía uma quantidade maior de treinamento do usuário, bem como um método de “tradução” de sinal neural aprimorado - melhorou o aprendizado da interface cérebro-computador em aproximadamente 60%. Também melhorou o rastreamento contínuo do cursor do braço robótico em mais de 500%.
Até agora, os pesquisadores testaram sua tecnologia inovadora com a colaboração de 68 participantes sãos que participaram de até 10 sessões cada. O sucesso desses testes preliminares deu aos cientistas a esperança de que eventualmente serão capazes de levar essa tecnologia aos indivíduos que dela precisam.
“Apesar dos desafios técnicos com o uso de sinais não invasivos, estamos totalmente comprometidos em levar essa tecnologia segura e econômica para as pessoas que podem se beneficiar dela”, diz o Prof. He.
“Este trabalho representa um passo importante nas interfaces cérebro-computador não invasivas, uma tecnologia que, algum dia, pode se tornar uma tecnologia assistiva generalizada, ajudando a todos, como smartphones.”
Prof. Bin He
