Bioengenheiros Melhoram Operação de Braço Robótico Controlado pelo Cérebro

Quando um indivíduo opera um braço prostético, especialmente uma tecnologia controlada pela mente, torna-se extremamente difícil ter controle motor completo para realizar coisas como tocar ou agarrar.

Uma equipe de bioengenheiros do Laboratório de Engenharia Neural de Reabilitação da Universidade de Pittsburgh detalhou em um novo artigo da Science como a estimulação cerebral que evoca sensações táteis pode tornar mais fácil para o usuário operar um braço robótico controlado pelo cérebro.

Tempo de Agarrar e Transferir Reduzido pela Metade

A equipe realizou um experimento que demonstrou que suplementar a visão com percepção tátil artificial reduziu o tempo necessário para agarrar e transferir objetos pela metade. O tempo médio de 20,9 segundos caiu para 10,2 segundos.

Jennifer Collinger é co-autora sênior e professora associada de Ph.D. no Departamento de Medicina Física e Reabilitação da Pitt.

“Em um sentido, é o que esperávamos que acontecesse — mas talvez não na medida em que observamos”, disse Collinger. “A retroalimentação sensorial dos membros e das mãos é enormemente importante para realizar coisas normais em nossas vidas diárias, e quando essa retroalimentação está faltando, o desempenho das pessoas é prejudicado.”

O Participante do Estudo

O participante do estudo foi Nathan Copeland, que se tornou a primeira pessoa a ter matrizes de eletrodos minúsculos implantados não apenas no córtex motor do cérebro, mas também no córtex somatossensorial, que é uma área do cérebro que processa informações sensoriais do corpo.

As matrizes permitiram que ele controlasse os braços robóticos com a mente e recebesse retroalimentação sensorial tátil, que também é semelhante à forma como os circuitos neurais funcionam.

“Eu já estava extremamente familiarizado com as sensações geradas pela estimulação e realizando a tarefa sem estimulação. Mesmo que a sensação não seja ‘natural’ — parece pressão e formigamento suave — isso nunca me incomodou”, disse Copeland. “Não houve realmente nenhum ponto em que eu senti que a estimulação era algo que eu precisava me acostumar. Realizar a tarefa enquanto recebia a estimulação simplesmente funcionou como manteiga de amendoim e geleia.”

Copeland foi envolvido em um acidente de carro que resultou em uma limitação no uso de seus braços, então ele se inscreveu em um ensaio clínico para testar a interface de computador-cérebro (BCI) de microeletrodos sensorimotores. Ele foi implantado com quatro matrizes de microeletrodos desenvolvidas pela Blackrock Microsystems.

O operador da BCI passou por uma série de testes que exigiam a coleta e transferência de vários objetos de uma mesa para uma plataforma elevada. A retroalimentação tátil foi fornecida por meio de estimulação elétrica, o que permitiu que o participante realizasse as tarefas duas vezes mais rápido em comparação com a ausência de estimulação.

Robert Gaunt é co-autor sênior e professor associado de Ph.D. no Departamento de Medicina Física e Reabilitação da Pitt.

“Não queríamos restringir a tarefa removendo o componente visual da percepção”, disse Gaunt. “Quando mesmo uma sensação limitada e imperfeita é restaurada, o desempenho da pessoa melhora de uma maneira bastante significativa. Ainda temos um longo caminho a percorrer em termos de tornar as sensações mais realistas e trazer essa tecnologia para as casas das pessoas, mas quanto mais perto podemos chegar de recriar as entradas normais para o cérebro, melhor será.”