Macacos de laboratório nos EUA conseguiram controlar simultaneamente dois braços de um macaco virtual (avatar) usando apenas a atividade de seus cérebros, sem precisar mexer os membros reais. Esse é mais um passo do projeto "Walk again" (Andar de novo), coordenado pelo neurocientista brasileiro Miguel Nicolelis para fazer um paraplégico dar o pontapé inicial da Copa de 2014, no futuro estádio do Itaquerão, em São Paulo.
Segundo o pesquisador, que também é professor da Universidade Duke, na Carolina do Norte, onde o experimento foi conduzido, os animais já conseguiam fazer isso com uma única mão e até sentir a textura de objetos sem tocar neles, mas esta é a primeira vez que dois macacos rhesus desempenharam atividades bimanuais – que exigem o uso de ambas as mãos ao mesmo tempo – apenas com as descargas elétricas emitidas por suas mentes. Nos seres humanos, essa habilidade é necessária para abrir uma lata ou digitar em um teclado de computador, por exemplo.
Os resultados do estudo foram publicados em 14 páginas da revista "Science Translational Medicine" desta quarta-feira (6) e podem, no futuro, ajudar milhões de pacientes paralisados por lesões na medula espinhal a recuperar o controle de movimentos que exigem a utilização de ambos os braços.
"A forma como os neurônios trabalham em atividades bimanuais é diferente de como eles disparam quando apenas um membro está envolvido. Isso não é uma soma, não há um padrão linear, por isso havia tanta dificuldade em chegarmos a esse patamar. Nosso projeto foi criado em 1999, ou seja, levamos 14 anos para atingir os atuais resultados", explica Nicolelis.
A próxima fase do projeto – além de aprontar os membros inferiores do exoesqueleto (traje robótico que funcionará como um novo "corpo" dos pacientes) a tempo da abertura da Copa, em junho – é fazer com que os macacos sejam capazes de mexer as duas mãos e sentir o tato em ambas, não somente em uma. O cientista diz que a equipe já está trabalhando nisso, mas não sabe se dará tempo de concluir essa fase antes do Mundial.
"O fator ainda desconhecido é quando os pacientes terão de comandar o exoesqueleto como um todo. Começamos o treinamento (das pernas) esta semana com dez pessoas na AACD (Associa de Assistência à Criança Deficiente) São Paulo. Até o fim do ano, vamos terminar de construir essa parte do traje, e a interação com o equipamento deve começar em janeiro", destaca Nicolelis.
Os testes vão continuar pelos próximos sete meses, até o dia 11 de junho (véspera do início da Copa), e os trabalhos seguem após a competição, pois não há uma data para a meta final, afirma o pesquisador. Passado o Mundial, a prioridade do "Walk again" – consórcio que reúne cientistas brasileiros, americanos e europeus – será finalizar o exoesqueleto (colocando os braços) e construir um centro de neuroreabilitação brasileiro integrado com todas as tecnologias desenvolvidas aqui, nos EUA e na Europa há mais de uma década.
Maior n° de neurônios registrados
Para possibilitar que os macacos controlassem virtualmente os dois braços do avatar, os pesquisadores gravaram a atividade de cerca de 500 neurônios dos animais, localizados nos lobos frontal e parietal do córtex (camada mais externa) de ambos os hemisférios cerebrais.
"Esse é o maior número de neurônios já registrado simultaneamente. Estamos mudando a nossa tecnologia, criando novos eletrodos, e já alcançamos 2 mil neurônios em um único animal, mas ainda não publicamos esse resultado", diz Nicolelis.
Os dois primatas – cujos nomes e idades não podem ser divulgados – eram saudáveis e foram treinados por até cinco semanas para conseguir trabalhar nesse ambiente virtual, vendo-se em primeira pessoa na tela. Em cada tarefa específica, eles gastaram cerca de 15 dias.
O experimento começou com objetos quadrados, sobre os quais os macacos precisavam pôr as duas mãos e segurar um pouco essa posição. Em seguida, os alvos se tornaram circulares e apareciam em diferentes posições (direita, esquerda, em cima e embaixo). Dessa vez, o animal precisava colocar as mãos sobre as esferas e manter a posição por pelo menos 1 décimo de segunda, para então receber a recompensa: alguns mililitros de suco de fruta.
Primeiro, os primatas aprenderam a mover os braços virtuais usando um joystick, e depois conseguiram fazer isso apenas com a mente, sem precisar se mexer mais. Ao olhar mais de perto, os pesquisadores viram que o cérebro dos macacos disparava como "armas reais" em resposta ao toque dos braços virtuais. Passado algum tempo, esses braços foram assimilados pelo cérebro como se fossem de verdade.
Isso significa que a mente dos primatas foi capaz de "incorporar" os membros dos avatares como parte do próprio corpo – algo que a ciência chama de "plasticidade", ou seja, a capacidade que o cérebro tem de refazer seus caminhos após mudanças de padrões ou lesões.
Para que tudo isso fosse possível, os cientistas criaram algoritmos (sequência de instruções matemáticas para que o computador faça uma tarefa), que enviaram os comandos motores do cérebro para os braços virtuais. A interface dos testes foi elaborada pelo cientista Peter Ifft, da Universidade Duke. Houve, ainda, colaboração da Escola Politécnica Federal de Lausanne, na Suíça.
Interface cérebro-máquina
Esse sistema que permite que macacos façam movimentos apenas ao pensar neles é conhecido como "interface cérebro-máquina". Ele registra a produção de descargas elétricas no cérebro, também chamadas de "tempestades cerebrais", que depois são decodificadas por um computador capaz de permitir a realização do movimento real – por meio de um braço virtual ou de uma prótese.
Ao sofrer uma lesão na medula, o paciente ainda pensa em mexer seus membros, mas a área danificada forma uma barreira que impede que esse sinal chegue até os músculos. O grande desafio dos cientistas é, portanto, criar um aparelho capaz de reproduzir a função motora voluntária de um cérebro em tempo real, o que leva cerca de meio segundo. Ou seja, o exoesqueleto nada mais é do que um "desvio", um "atalho" de microengenharia computacional para enviar as informações ao novo "corpo".
As experiências do "Walk again" começaram em 1999 com uma macaca chamada Aurora, que gostava de jogar videogame e acertava suas tarefas em 95% das vezes – como prêmio, recebia até 350 ml de suco de laranja.
Os pesquisadores gravavam a atividade cerebral dela e enviavam as informações para um braço robótico, que começava a "aprender" como reproduzir esses movimentos. A ideia era fazer com que Aurora jogasse um jogo usando apenas o pensamento, sem interferência do corpo – e ela conseguiu, em 2002.
Segundo Nicolelis, essa foi "a primeira vez que uma intenção cerebral se libertou dos domínios do corpo de um primata", podendo atuar no mundo externo ao ser controlado por um aparelho artificial, que acaba se tornando uma extensão do próprio indivíduo.
Seis anos depois, a equipe conseguiu fazer com que a atividade cerebral de um macaco nos EUA controlasse os movimentos de um robô no Japão, seis vezes maior que o primata. E essa viagem pelo mundo levou 20 milissegundos a menos do que demoraria uma "tempestade cerebral" da cabeça até um músculo de uma mesma pessoa.
Em 2011, os cientistas então perceberam que não era mais preciso ter um aparelho robótico à disposição, e era possível fazer tudo em ambiente virtual, com um avatar.
"Em 2002, me falaram que isso nunca aconteceria, que beirava o impossível. Mas cresci ouvindo que o homem iria para a Lua, e ele foi. Minha avó costumava dizer que o impossível é apenas o possível que alguém ainda não se esforçou o suficiente para se tornar realidade. Me disseram que é impossível fazer alguém andar, mas acho melhor seguir os conselhos da minha avó", disse Nicolelis em uma conferência de saúde e medicina nos EUA, em 2012.
Fonte: G1
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