A nova era dos homens-máquina

Em Julho de 2001, o americano Matthew Nagle foi esfaqueado ao tentar ajudar amigos que se envolveram numa briga quando deixavam um espectáculo de fogo-de-artifício perto da praia de Wessagusset, cerca de 30 quilómetros a sul de Boston. A lâmina, de mais de 20 centímetros, perfurou-o mesmo abaixo da orelha, lesionando-lhe a espinal medula. Em resultado do ataque, o jovem ficou paralisado do pescoço para baixo e, segundo os médicos, sem qualquer hipótese de recuperar o movimento dos seus membros. A sentença era dura: aos 21 anos, Matthew estava condenado a uma prisão perpétua no seu próprio corpo.

Mas isso foi antes de, três anos mais tarde, a mãe de Matthew ter esbarrado na notícia de que investigadores da Universidade de Brown procuravam um voluntário para um ensaio clínico inovador. A ideia dos cientistas era implantar um sensor, baptizado BrainGate, na região motora do córtex cerebral e, com base nas informações recolhidas sobre a actividade das células neuronais dessa região, desenvolver ferramentas que permitissem às vítimas de paralisia voltar a interagir com os seus membros. Novo, com força de vontade e convencido de que voltaria a andar, Matthew era o candidato perfeito. Quando, uma semana mais tarde, foi contactado pelos responsáveis do ensaio clínico, nem hesitou e disse: “Podem tratar-me como uma cobaia e fazerem o que quiserem. Quero isto feito quanto antes.”

Depois de aprovado, o jovem foi submetido a uma cirurgia na qual lhe abriram uma cavidade no crânio e introduziram um minúsculo sensor – de quatro por quatro milímetros, da espessura de uma folha de papel e equipado com uma centena de eléctrodos – na região do córtex cerebral com maior probabilidade de comandar os movimentos dos seus braços. O dispositivo foi então ligado aos computadores do laboratório, que identificaram a actividade neuronal associada ao movimento e demonstraram que esta continuava a funcionar devidamente mesmo após as lesões. Os estudos permitiram em seguida aos cientistas desenvolver modelos computacionais capazes de reproduzir os padrões de movimento do cérebro em determinadas tarefas.

Meses mais tarde, televisões de todo o mundo mostravam como Matthew, apesar de tetraplégico, era capaz de usar o cérebro para mover um cursor e consultar o e-mail, ligar a televisão ou fazer zapping. O jovem – que viria a falecer em 2007 devido ao deteriorar do seu estado de saúde e não por qualquer problema relacionado com a experiência – tinha escrito o seu nome entre os pioneiros de uma tecnologia que parecia saída da ficção científica mas que provara ser uma realidade cada vez mais palpável: as interfaces cérebro-máquina (ICM), “janelas” abertas para criar uma comunicação mais directa, através de ondas cerebrais, entre os homens e as máquinas. O extraordinário poder da mente levado a uma nova dimensão.

Desde então, as manchetes sobre os avanços nas ICM não têm cessado de aparecer a uma velocidade quase vertiginosa. Uma empresa americana e, mais recentemente, a Toyota desenvolveram cadeiras de rodas conduzidas pelo pensamento do seu utilizador. Uma outra companhia, também americana, desenvolveu um protótipo que lê as ondas cerebrais e usa-as para controlar aplicações dos telemóveis. Já este ano, Adam Wilson, um doutorando da Universidade de Wisconsin, actualizou uma entrada no Twitter recorrendo a um teclado virtual controlado pela actividade do seu cérebro. Na mesma semana, um técnico da Honda, usando um dispositivo com eléctrodos na cabeça, deu instruções à última versão do robô Asimo para acenar com as mãos e realizar outros movimentos básicos com os braços e as pernas. Em Julho, investigadores da Universidade de Pittsburgh conseguiram fazer um macaco, com os membros imobilizados, usar o cérebro para movimentar um braço robótico e se servir de uvas emarshmallows.

A nova era dos homens-máquina

Esta nova forma de interacção com computadores será, segundo o neurologista português António Damásio, a aplicação prática no domínio da neurociência que mais irá revolucionar as nossas vidas nos próximos anos. Não se trata de um cenário futurista, garante o cientista radicado nos Estados Unidos. Usar a actividade electromagnética do cérebro para, por exemplo, controlar próteses robóticas “será uma realidade palpável” dentro de alguns anos e trará “grandes benefícios” a pacientes vítimas de doenças neurológicas incapacitantes, de acidentes vasculares cerebrais (AVC) ou de lesões na espinal medula.

Alguns cientistas prevêem que, nos próximos cinco anos, as ICM atingirão um nível de sofisticação que permitirá, por exemplo, a uma pessoa paralisada segurar um copo para beber água. Mas o futuro imaginado pelos cientistas é bem mais ambicioso: será habitado por ciborgues, homens-máquina equipados com próteses robóticas controladas por ICM que permitirão a pessoas com lesões na espinal medula jogar futebol, por exemplo.

O cenário afigura-se cada vez mais próximo, mas a sua concretização está longe de ser fácil. O cérebro é uma máquina extremamente complexa, onde cerca de 100 mil milhões de neurónios interagem para activar as tarefas que realizamos quotidianamente, do movimento à fala. Por isso, os cientistas têm procurado nos últimos anos perceber melhor a forma como o sistema nervoso central processa a intenção de movimento a uma determinada parte do corpo para depois conseguirem construir melhores sistemas artificiais que repliquem esse processo.

Sabe-se que o cérebro liberta ondas electromagnéticas que acompanham os pensamentos e as emoções que se sucedem na mente. O grande desafio está em conseguir fazer corresponder determinados padrões a comandos mentais específicos, para os poder reproduzir depois num sistema computacional. A prontidão da resposta é outro dos desafios enfrentados pelos cientistas. Como existe uma diferença de tempo ínfima, de alguns milissegundos, entre o momento em que a ordem deixa o cérebro e aquele em que o gesto é efectivamente executado, para que uma prótese funcione de forma semelhante ao órgão substituído a interface entre o cérebro e o membro mecânico terá de ser capaz de reconhecer com extrema rapidez os movimentos requisitados e processar, quase instantaneamente, essa ordem.

Revolução em português

Perceber a forma como as ondas cerebrais planeiam a intenção de mover o braço ou a mão é uma das linhas de investigação do trabalho de José Carlos Príncipe. O cientista português da Universidade da Florida tem preparado o desenvolvimento de tecnologias que permitam controlar próteses robóticas que possam ajudar aqueles que perderam a capacidade de se movimentar. Pessoas com paralisias são as que mais poderão vir a ganhar com o desenvolvimento deste tipo de tecnologias, mas as aplicações das ICM são mais vastas, indo dos brinquedos ao controlo remoto de robôs. Em Abril do ano passado, investigadores da Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra, em colaboração com o Hospital da Universidade de Genebra, na Suíça, testaram uma interface que permitiu controlar um robô a mais de 1500 quilómetros de distância, usando apenas ondas cerebrais e a visão.

“Caso venha a ser comercializada, a tecnologia poderá não só permitir que pessoas com deficiências motoras graves ganhem mais autonomia no seu dia-a-dia – comandando um robô para realizar determinadas tarefas ou usando o cérebro para abrir portas, ligar e desligar a televisão, etc. – como ser usada, por exemplo, no controlo remoto de robôs em ambientes perigosos”, explicou ao Expresso o coordenador do estudo, Jorge Dias.

Um dos principais artífices desta revolução fala também português… mas com sotaque tropical. O brasileiro Miguel Nicolelis, director do Laboratório de Neuroengenharia da Universidade Duke, que alguns dizem ser candidato a um Nobel, ganhou notoriedade com os resultados dos seus implantes no cérebro de mamíferos, em especial macacos, que, através de sinais neuronais, movem braços robóticos ou fazem andar um robô. Agora, entre outros trabalhos, é um dos impulsionadores do Walk Again Project (Projecto Caminhar de Novo), um consórcio internacional que reúne nove institutos de oito países cujo objectivo é desenvolver uma ICM que permita a alguém que sofre de paralisia andar novamente. A revolução está em marcha.

 

 

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