O primeiro braço robótico funciona sem implante cerebral

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Braços robóticos e outros instrumentos robóticos podem parecer um desenvolvimento futurista, mas existem há anos, ajudando cirurgiões e engenheiros.

Menos comuns, no entanto, são os braços robóticos protéticos que permitem que as pessoas que perderam um membro recuperem a liberdade de movimento.

Um homem da Flórida chegou às manchetes em 2018 depois de receber um membro protético 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 uma “reencaminhamento” de certas terminações nervosas, mas até agora essa prótese – desenvolvida por cientistas da Universidade Johns Hopkins em Baltimore, MD – não está disponível para outras pessoas que também precisam dela.

Outro projeto – da Universidade de Chicago, em Illinois – está testando protótipos de braços protéticos em macacos rhesus. Todos os animais são resgatados com amputações de membros devido a lesões graves e são capazes de controlar seus membros protéticos graças a implantes cerebrais especiais.

Agora, pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon, em Pittsburgh, PA, e da Universidade de 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 trabalho de estudo publicado na revista Robótica Científica.

O professor Bin He, de Carnegie Mellon, lidera a equipe de pesquisa que usou uma interface que não requer implante cerebral – que é um procedimento invasivo – para coordenar os movimentos de um braço robótico.

O Prof. Além disso, os implantes cerebrais trazem vários riscos à saúde, incluindo infecções.

Todos esses aspectos contribuíram para o baixo número de pessoas que receberam próteses robóticas; portanto, os cientistas da Carnegie Mellon e da Universidade de Minnesota estão tentando virar a mesa desenvolvendo uma tecnologia não invasiva.

No entanto, existem muitos desafios em fazê-lo, particularmente o fato de que as interfaces cérebro-computador anteriores são incapazes de decodificar sinais neurais do cérebro de maneira confiável e, portanto, não podem controlar os membros robóticos sem problemas, em tempo real.

“Houve grandes avanços nos dispositivos robóticos controlados pela mente usando implantes cerebrais. É uma ciência excelente “, observa o professor He, comentando 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 não invasivo do braço robótico terão implicações importantes no desenvolvimento eventual de neurorrobóticos não invasivos ”, acrescenta.

Em seu projeto atual, o Prof. Ele e sua equipe usaram técnicas especializadas de detecção e aprendizado de máquina para “construir” uma “conexão” confiável entre o cérebro e um braço robótico.

A interface cérebro-computador não invasiva da equipe decodificou com sucesso os sinais neurais, permitindo que uma pessoa, pela primeira vez, controle um braço robótico em tempo real, instruindo-o a seguir de maneira contínua e suave os movimentos de um cursor na tela.

O professor He e colegas mostraram que sua abordagem – que incluiu uma quantidade maior de treinamento do usuário, bem como um método aprimorado de “tradução” do sinal neural – melhorou a aprendizagem da interface cérebro-computador em aproximadamente 60%. Também melhorou o rastreamento contínuo do braço robótico em mais de 500%.

Até agora, os pesquisadores testaram sua tecnologia inovadora com a colaboração de 68 participantes saudáveis ​​que participaram de até 10 sessões cada. O sucesso desses testes preliminares tornou os cientistas esperançosos de que, eventualmente, conseguirão levar essa tecnologia para os indivíduos que dela precisam.

“Apesar dos desafios técnicos que usam sinais não invasivos, estamos totalmente comprometidos em levar essa tecnologia segura e econômica para as pessoas que podem se beneficiar”, diz o Prof. He.

“Este trabalho representa um passo importante nas interfaces não invasivas cérebro-computador, uma tecnologia que um dia pode se tornar uma tecnologia assistencial difusa, ajudando todos, como smartphones. ”

Bin He