Pesquisadores demonstram o primeiro uso humano da interface cérebro-computador sem fio de alta largura de banda – Brown university | Inlags Academy - Cursos EaD e Conteúdos Selecionados
Postado por Alfredo Martinho | abr 5, 2021 | Destaque, Saúde | 0 |
https://www.brown.edu/ TÓPICOS Ciência e Tecnologia 31 de março de 2021 Kevin stacey
Em um passo importante em direção a um sistema de interface cérebro-computador intracortical totalmente implantável, os pesquisadores BrainGate consórcio de pesquisa (grupo interdisciplinar de pesquisadores das universidades Brown, Stanford e Case Western Reserve, bem como do Providence Veterans Affairs Medical Center e do Massachusetts General Hospital) demonstraram o primeiro uso humano de um transmissor sem fio capaz de fornecer sinais neurais de alta largura de banda.
PROVIDENCE, RI [Brown University e Providence Veterans Affairs Medical Center] – Interfaces cérebro-computador (BCIs) são uma tecnologia assistiva emergente, permitindo que pessoas com paralisia digitem em telas de computador ou manipulem próteses robóticas apenas pensando em mover seus próprios corpos.
Durante anos, os BCIs investigacionais usados ​​em testes clínicos exigiram cabos para conectar a matriz de detecção no cérebro a computadores que decodificam os sinais e os usam para acionar dispositivos externos.
Agora, pela primeira vez, os participantes do ensaio clínico BrainGate com tetraplegia demonstraram o uso de um BCI sem fio intracortical com um transmissor sem fio externo!
O sistema é capaz de transmitir sinais cerebrais com resolução de neurônio único e com fidelidade de banda larga completa sem amarrar fisicamente o usuário a um sistema de decodificação. Os cabos tradicionais são substituídos por um pequeno transmissor de cerca de 2 polegadas em sua maior dimensão e pesando pouco mais de 1,5 onças. A unidade fica no topo da cabeça do usuário e se conecta a uma matriz de eletrodos dentro do córtex motor do cérebro usando a mesma porta usada por sistemas com fio.
(Um participante do ensaio clínico BrainGate usa transmissores sem fio que substituem os cabos normalmente usados ​​para transmitir sinais de sensores dentro do cérebro. Crédito: Braingate.org)
Para um estudo publicado no IEEE Transactions on Biomedical Engineering, dois participantes de ensaios clínicos com paralisia usaram o sistema BrainGate com um transmissor sem fio para apontar, clicar e digitar em um computador tablet padrão. O estudo mostrou que o sistema sem fio transmitia sinais com praticamente a mesma fidelidade dos sistemas com fio, e os participantes alcançaram precisão de apontar e clicar e velocidades de digitação semelhantes.
(Com este sistema, somos capazes de observar a atividade cerebral, em casa, por longos períodos de uma forma que antes era quase impossível – LEIGH HOCHBERG Professor de engenharia)
O novo estudo demonstrou algumas dessas novas possibilidades, os participantes do ensaio – um homem de 35 anos e um homem de 63 anos, ambos paralisados ​​por lesões na medula espinhal – puderam usar o sistema em suas casas, ao contrário do ambiente de laboratório onde a maioria das pesquisas BCI ocorre. Livre de cabos, os participantes puderam usar o BCI continuamente por até 24 horas, dando aos pesquisadores dados de longa duração, inclusive enquanto os participantes dormiam.
"Tenho o privilégio de fazer parte de uma equipe que avança as fronteiras das interfaces cérebro-máquina para uso humano", disse Nurmikko. "É importante ressaltar que a tecnologia sem fio descrita em nosso artigo nos ajudou a obter uma visão crucial para o caminho à frente em busca de próxima geração de neurotecnologias, como interfaces eletrônicas sem fio de alta densidade totalmente implantadas para o cérebro. "
(O dispositivo sem fio original foi desenvolvido no laboratório de Arto Nurmikko de Brown.)
O novo estudo marca outro avanço significativo dos pesquisadores do consórcio BrainGate, um grupo interdisciplinar de pesquisadores das universidades Brown, Stanford e Case Western Reserve, bem como do Providence Veterans Affairs Medical Center e do Massachusetts General Hospital.
Em 2012, a equipe publicou uma pesquisa marcante em que os participantes de ensaios clínicos puderam, pela primeira vez, operar próteses robóticas multidimensionais usando um BCI. Esse trabalho foi seguido por um fluxo constante de refinamentos do sistema, bem como novos avanços clínicos que permitiram às pessoas digitar em computadores , usar aplicativos de tablet e até mesmo mover seus próprios membros paralisados.
"A evolução dos BCIs intracorticais, de exigir um cabo de aço para, em vez disso, usar um transmissor sem fio em miniatura é um grande passo em direção ao uso funcional de interfaces neurais de alto desempenho totalmente implantadas", disse a coautora do estudo Sharlene Flesher, que era pós-doutoranda em Stanford e agora é engenheira de hardware na Apple. "À medida que o campo avança para a redução da largura de banda transmitida, preservando a precisão do controle do dispositivo auxiliar, este estudo pode ser um dos poucos que captura toda a amplitude dos sinais corticais por longos períodos de tempo, incluindo durante o uso prático do BCI. "
A nova tecnologia sem fio já está pagando dividendos de maneiras inesperadas, dizem os pesquisadores, como os participantes podem usar o dispositivo sem fio em suas casas sem um técnico disponível para manter a conexão com fio, a equipe BrainGate pôde continuar seu trabalho durante a pandemia de COVID-19.
"Em março de 2020, ficou claro que não poderíamos visitar as casas dos participantes da pesquisa", disse Hochberg, que também é neurologista de cuidados intensivos no Massachusetts General Hospital e diretor do Centro de Pesquisa e Desenvolvimento de Reabilitação VA para Neurorestabelecimento e Neurotecnologia. "Mas, ao treinar os cuidadores sobre como estabelecer a conexão sem fio, um participante do teste foi capaz de usar o BCI sem que membros de nossa equipe estivessem fisicamente presentes. Portanto, não apenas fomos capazes de continuar nossa pesquisa, essa tecnologia nos permitiu continuar com a largura de banda total e a fidelidade que tínhamos antes. "
Cuidado: dispositivo investigativo. Limitado pela lei federal ao uso experimental.
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