Cientistas do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia do Sul (KAIST) desenvolveram um novo sistema para controlar robôs com a mente.
O sistema é responsável por decodificar sinais cerebrais para controlar braços robóticos, ao traduzir ondas neurais e, posteriormente, as converter em movimentos como agarrar e soltar.
A interface cérebro-máquina utilizada no estudo é baseada na técnica “eletrocorticografia” (Ecog), considerado um método invasivo que envolve a utilização de eletrodos implantados diretamente na superfície do córtex cerebral.
Como resultado, o sistema permite monitorar sinais neurais com alta resolução espacial, além de também possuir menos ruídos de fundo.
Novo sistema para controlar robôs com a mente utiliza novo dispositivo
De acordo com o professor e autor principal do estudo, Jaeseung Jeong, o sistema Ecog é utilizado com objetivo de encontrar fontes potenciais de ataques epilépticos.
Isto é, os eletrodos são postos em locais diferentes e podem não estar nas regiões ideais do cérebro para detectar sinais sensoriais, o que dificulta a previsão de movimentos.
Por conta disso, os cientistas utilizaram um novo método que é capaz de identificar as ondas neurais durante o movimento do braço, aumentando a detecção dos sinais sensoriais em outras regiões do cérebro.
Chamado de “rede de estado de eco”, o dispositivo tem como base um sistema de aprendizagem de máquina, responsável por não só analisar, como também prever esses sinais.
Além disso, o dispositivo também é baseado em um modelo matemático de probabilidade, conhecido como distribuição gaussiana.
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Testes realizados
Os pesquisadores realizaram diversos testes, onde registraram os sinais cerebrais de quatro pessoas com epilepsia enquanto realizavam tarefas de alcançar e agarrar um objeto.
Os eletrodos foram colocados seguindo fontes potenciais de crises epiléticas, e apenas 22% e 44% deles estavam localizados nas regiões responsáveis pelo controle dos movimentos.
No teste, os participantes receberam estímulos visuais, como uma bola de tênis (real ou por meio de óculos de realidade virtual), e era solicitado que eles estendessem a mão, agarrassem o objeto e depois soltassem.
Todo esse teste (dividido em duas tarefas) era realizado enquanto as pessoas usavam sensores de movimento em seus pulsos e dedos.
Na segunda tarefa, os participantes foram instruídos a se imaginar avançando sem movimentar os braços, para que então mais dados sobre o dispositivo e sua eficácia fossem coletados.
Como resultado do teste, foi mostrado que os movimentos reais e imaginários realizados pelos braços poderiam prever direções a partir dos sinais cerebrais disparados.
Assim, o novo decodificador neural que foi desenvolvido pela equipe era capaz de “ler a mente” do usuário com uma eficiência muito maior, em comparação ao Ecog.
Nas tarefas reais e virtuais, a “rede de estado de eco” foi capaz de classificar com êxito a movimentação dos braços em 24 direções no espaço tridimensional. Por fim, a equipe utilizou uma simulação de computador para provar que o sistema será capaz de controlar um braço robótico futuramente.
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Fonte: Canaltech e Kaist
Imagem em destaque: Foto/Reprodução CCAF
