Senso-percepção virtual

senso-percepcao-virtualO desafio de desenvolver próteses motoras mais eficientes, capazes não apenas de obedecer aos comandos do cérebro, como também captar informações sensoriais externas, está mais próximo de ser vencido. Um sistema criado por um pesquisador brasileiro permitiu que macacos movimentassem um braço virtual apenas com o pensamento e, após tocarem objetos mostrados na tela de um computador, distinguissem as diferentes texturas associadas a eles. O feito foi descrito em um artigo publicado no site da revista Nature pela equipe do neurocientista brasileiro Miguel Nicolelis, professor da Universidade Duke, nos Estados Unidos. Nicolelis trabalha há anos em um projeto – chamado “Walk Again” (“Andar novamente”, em tradução livre) – para o desenvolvimento de uma espécie de veste robótica que permitiria a pacientes tetraplégicos recuperar seus movimentos e já obteve outros resultados relevantes.

Até então, os sistemas que fazem a comunicação direta da atividade cerebral com dispositivos externos (chamados de interfaces cérebro-máquina) eram uma via de mão única. Ainda não era possível devolver ao cérebro informações como as obtidas pelo tato. Essas interfaces dependiam quase exclusivamente de um feedback visual. O novo sistema (agora denominado interface cérebro-máquina-cérebro) extrai movimentos de comando das áreas motoras do cérebro ao mesmo tempo em que leva para áreas envolvidas na percepção do toque informações que permitem distinguir sensações. Para obter essa comunicação bidirecional, os pesquisadores implantaram microfios em duas áreas do cérebro de dois macacos: o córtex motor e o córtex somatossensorial.

Em uma primeira etapa, os macacos foram treinados a manipular, por meio de um joystick, um cursor de computador ou um braço virtual de forma a alcançar até 3 objetos dispostos na tela para identificar um deles previamente definido, o que lhes garantiria uma recompensa. Em seguida, o joystick foi desconectado e a manipulação passou a ser feita diretamente pela atividade dos neurônios do córtex motor. Os objetos, visualmente idênticos, eram diferenciados apenas pelo que os pesquisadores chamaram de texturas artificiais. A percepção de cada textura era gerada por um padrão específico de pulsos elétricos transmitido ao córtex somatossensorial sempre que os macacos passavam o braço virtual sobre um dos objetos. Veja o vídeo que mostra testes com o braço virtual controlado pelo cérebro:

A equipe observou ainda que a atividade dos neurônios do córtex motor representava os movimentos do cursor ou do braço virtual mesmo quando esses dispositivos estavam apenas sendo observados pelos macacos. Esses resultados, segundo os cientistas, apoiam sua ideia de que uma prótese de um membro pode ser incorporada ao circuito cerebral. Os pesquisadores acreditam que, no futuro, o uso dessas interfaces de comunicação bidirecional pode não se limitar a próteses de membros e incluir uma série de outros dispositivos. “As interfaces cérebro-máquina-cérebro podem efetivamente liberar o cérebro das restrições físicas do corpo”, avaliam no artigo. “Os macacos exploram objetos com a mão virtual e adquirem um sexto sentido”, resume Nicolelis em sua página no Twitter.

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Com informações de: Ciência Hoje e G1.

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Cientistas conseguem fazer ratos de comunicarem por telepatia

A mais recente proeza dos cientistas da Universidade Duke, nos Estados Unidos, e do Instituto Internacional de Neurociência de Natal (IINN), no Rio Grande do Norte, parece saída de obra de ficção científica: eles conseguiram transferir informações entre os cérebros de dois ratos. Não, você não leu errado. Se já era possível conectar o cérebro de mamíferos a máquinas, os cientistas consideraram que podiam tornar o desafio um pouco mais complicado. Ligaram o cérebro de um rato a uma máquina e esta ao cérebro de outro roedor. Deu certo. O resultado do trabalho está descrito em artigo publicado no último dia 28 de fevereiro na revista Scientific Reports. No primeiro experimento, realizado na Universidade Duke, dois ratos tiveram microcircuitos implantados no córtex motor e no córtex tátil – áreas do cérebro relacionadas com os movimentos voluntários e a sensação de toque, respectivamente. O primeiro animal, chamado de “codificador”, foi treinado, sozinho, para realizar tarefas que exigiam a escolha correta entre duas opções de estímulos táteis ou visuais. Em um dos desafios, por exemplo, o roedor ganhava uma recompensa ao acionar uma alavanca sinalizada com uma luz.

Veja também: Senso-percepção virtual

Sua atividade cortical, manifestada por meio de impulsos elétricos, foi gravada, analisada e transferida para a área correspondente no cérebro do segundo rato, o “decodificador”, que aprendeu a tomar decisões de comportamento similares a partir apenas das informações fornecidas pelo cérebro do rato codificador. “Criamos a primeira forma de conexão cérebro-cérebro”, afirma o neurocientista brasileiro Miguel Nicolelis, que liderou o trabalho, em entrevista à CH On-line. Assista ao vídeo, em inglês, e veja um infográfico dos experimentos em que um rato transmite seu aprendizado ao outro:

telepatia nicolelis

No segundo teste, os roedores foram colocados em locais separados, mas seus cérebros permaneceram continuamente conectados. O primeiro rato passou a receber uma recompensa extra quando o segundo era bem-sucedido nas tarefas. O resultado foi um comportamento ainda mais preciso em ambos. “Houve uma interação entre os cérebros dos animais, algo que não havíamos previsto”, diz Nicolelis. Depois de deixar os ratos praticando as tarefas por algum tempo, os pesquisadores analisaram a atividade cerebral de ambos. “Percebemos que os neurônios do córtex tátil do segundo animal passaram a responder não só a estímulos mecânicos de seus próprios bigodes, mas também dos bigodes do primeiro”. Apesar da interação entre os sistemas nervosos, o neurocientista explica que não há uma comunicação em nível consciente. “O segundo rato não tem ciência da existência do primeiro”.

Os pesquisadores mostram no trabalho que a transferência de informações entre cérebros não tem limite de distância. Em outro teste, eles repetiram os procedimentos anteriores, porém com os ratos separados por 6,5 mil quilômetros de distância: enquanto o codificador estava na sede do IINN, em Natal-RN, o decodificador estava em um laboratório da Universidade Duke, no estado da Carolina do Norte (EUA). Os dados foram transferidos por meio da internet. Apesar de o tempo de transmissão dos impulsos elétricos ter aumentado em 10 vezes, os resultados foram semelhantes aos obtidos nos experimentos anteriores. De acordo com o neurocientista, embora nos experimentos as transferências tenham sido feitas em tempo real, as informações do cérebro do rato codificador poderiam também ser gravadas e armazenadas em um computador para serem decodificadas em outro momento pelo segundo animal. Ele afirma ainda que teoricamente a troca de informações funciona também entre outras partes do cérebro.

Para Nicolelis, a grande importância do feito está em avançar no conhecimento sobre os limites da plasticidade cerebral. “Futuramente a mesma tecnologia poderá ser utilizada na reabilitação de pacientes que perderam a atividade em determinadas áreas do cérebro, por trauma ou derrame, por exemplo”, acrescenta. “Podemos pensar na reconexão das diferentes regiões por meio de uma interface eletrônica”. Nesse caso, explica, a interligação seria feita dentro de um mesmo cérebro. Teoricamente, a transferência de informação pode ser feita também entre dois cérebros humanos, mas o neurocientista afirma que não há qualquer interesse em fazer esse tipo de experimento. Para ele, a tecnologia, aplicada em ratos ou macacos – outra espécie que deve ser utilizada futuramente –, é suficiente para o que se pretende com os estudos. Ele considera não haver possibilidade de questionamentos éticos no uso de animais.

O procedimento descrito no artigo teria outro emprego promissor, na visão de Nicolelis: a criação de um sistema de computação orgânico, que poderia revolucionar a área de processamento de dados. “Estamos começando um experimento para testar uma arquitetura de informação que não seja algorítmica, que está por trás do funcionamento dos computadores que usamos hoje”. O sistema funcionaria a partir da ligação entre redes de cérebros de animais, que seriam utilizados para troca, processamento e armazenamento de informações. Além de Nicolelis, assinam o artigo Miguel Pais-Vieira, Mikhail Lebedev e Jing Wang, todos da Universidade Duke, e Carolina Kunicki, do IINN, que ficou responsável pela transferência de equipamentos para Natal e realização da parte dos experimentos no Brasil.

Fonte: Ciência Hoje.

Infográfico: IstoÉ.

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