Novo Milênio: História do computador - 16
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Publicado em Novo Milênio em (mês/dia/ano/horário): 12/04/00 04:36:32
HISTÓRIA DO COMPUTADOR - 16 - O futuro que vem aí
Eletricidade corporal já é conhecida há 150 anos
"A natureza elétrica do sistema nervoso humano – base para o controle neural direto de computadores – foi reconhecida há mais de um século. Em 1849, o fisiologista alemão Emil Heinrich Du Bois-Reymond reportou pioneiramente a detecção de pequenas descargas elétricas criadas pela contração dos músculos em seus braços". Ele fez essas observações usando um primitivo galvanômetro, e aplicando uma solução salina para reduzir a resistência elétrica na conexão.
Teste do estado de alerta de uma pessoa, no Centro Naval de Pesquisas de Saúde
A idéia foi aperfeiçoada e, cerca de 25 anos atrás, pesquisadores médicos começaram a desenvolver próteses mecânicas de braços e pernas que se moviam ao identificarem essa contração muscular, chamada em inglês de electromyographic signal ou EMG (nome advindo do registro desses impulsos em papel). Mas não basta ligar sensores a uma pessoa e plugá-los a um computador comum. São necessários circuitos especializados e programas para analisar e interpretar o padrão dos impulsos nervosos (os pesquisadores citam a empresa alemã Siemens-Nixdorf, que aliás tem um programa em CD-ROM para uso em PC 486: o CBT: BioWorks (site em alemão).
Voltagens - O trabalho de tradução dos impulsos musculares para uma forma mais apropriada a um computador digital começa com a amplificação dos sinais registrados pelos eletrodos, que amplia essas voltagens cerca de dez mil vezes. Outros circuitos então convertem os sinais EMG amplificados para a forma digital. Depois de muito processamento adicional dessas medidas digitalizadas, um computador pode determinar quando as fibras musculares próximas aos eletrodos estão contraídas e até que ponto. Assim, a atividade muscular pode dirigir a operação de um computador pessoal, como se fosse um mouse ou trackball.
Em 1993, David J.Warner, um neurocientista do centro médico universitário Loma Linda, na Califórnia, conectou eletrodos de seu aparelho EMG à face de um menino de dez anos que tinha ficado completamente paralisado após um acidente automobilístico. Tensionando certos músculos faciais, o menino conseguiu mover objetos na tela do computador – foi a primeira vez depois do acidente que ele conseguiu manipular uma parte de seu ambiente sem ajuda.
Também há estudos e experiências bem sucedidas sobre métodos de controle do cursor numa tela de computador usando apenas o movimento dos olhos (será detalhado numa das próximas edições de Informática). Uma possibilidade colateral registrada por cientistas dinamarqueses é a avaliação do interesse de quem vê uma imagem ou um filme através do movimento dos olhos, determinando o ponto da imagem que foi focalizado nesse instante.
No hospital Loma Linda, em 1991, Warner já tinha experimentado ajudar uma criança com a medula espinhal seriamente afetada por um acidente. Devido ao tempo decorrido, os médicos temiam que restrições físicas pudessem comprometer o desenvolvimento de seu cérebro. Mas, colocada defronte ao monitor e com um aparelho detetor de EOG (sinais elétricos indicadores do movimento ocular), a criança de 18 meses de idade rapidamente descobriu intuitivamente que poderia mover um ícone (uma face sorridente) pela tela apenas com os olhos.
Sem surpresa – Que a mente humana produz sinais elétricos, segundo os pesquisadores da BioControl, não é surpresa: em 1929, o psiquiatra alemão Hans Berger cunhou o termo "eletroencefalograma", vulgarmente conhecido como EEG, para descrever gravações das flutuações de voltagem do cérebro detectadas com o uso de eletrodos ligados à pele. Os neurofisiologistas acreditam que as células piramidais do córtex cerebral são a fonte das voltagens EEG. Cada uma dessas células nervosas cria uma pequena corrente de dupla polaridade, com uma polaridade que depende de os sinais recebidos da rede neural serem inibitórios ou excitatórios.
Por décadas, os pesquisadores foram relacionando certos padrões de sinais EEG com determinados comportamentos ou sensações, e os cientistas podem agora fazer experimentos de EEG colocando eletrodos diretamente sobre a fonte de atividade que desejam monitorar. Certos sinais controláveis pelas pessoas podem ser isolados, permitindo operar um computador. Infelizmente, a saída de sinais isolados ajustáveis pelas pessoas não é facilmente controlada.
Uma estratégia comum é medir diversos sinais EEG continuamente e filtrá-los, retirando os componentes indesejáveis. A análise das ondas cerebrais é uma ciência em si, com seu próprio conjunto de nomenclaturas. Diferentes ondas, como se fossem muitas estações de rádio, são classificadas por freqüência e suas emanações ou, em alguns casos, pala aparência dos formatos de onda.
Cinco tipos são particularmente importantes: ondas Alfa (numa freqüência entre 8 e 13 hertz), causadas por ações simples como fechar um olho, mas diminuem em amplitude quando uma pessoa é estimulada por luz, imaginação vívida etc.; Beta, de 14 a 30 hertz, associadas com estado de alerta mental, podendo chegar a 50 hertz durante intensa atividade mental; ondas Theta, de 4 a 7 hertz, indicam stress emocional, uma frustração especial ou um desapontamento; ondas Delta, abaixo de 3,5 hertz, ocorrem durante sono profundo; ondas Mu parecem estar associadas com o córtex motor: diminuem com movimento ou a intenção de se mover.
Na última década, Jonathan R. Wolpaw e Dennis J.MacFarland, do New York State Department of Health Wadsworth Center, em Albany (NY/EUA) têm estudado o controle da amplitude das ondas Mu pela visualização de várias atividades motoras, como um sorriso. Com muita prática, os treinandos conseguem aprender a manipular um cursor que fora programado para se mover conforme as mudanças na amplitude das ondas Mu medidas.
Os cientistas da BioControl também fizeram experiências: em 1987, configuraram equipamentos usando monitor EEG para ajustar um sintetizador musical. Detectando padrões de ondas Alfa, os equipamentos ativavam uma alteração eletrônica ativada pela onda cerebral. Por exemplo, um paciente brasileiro imobilizado com esclerose lateral amiotrópica (também conhecida como doença de Lou Gehrig), podia escrever palavras empregando as ondas Alfa para fazer as mudanças num computador pessoal, usando um programa especial tipo "teclado visual". Era um processo trabalhoso, porque o paciente só podia indicar respostas sim ou não para cada sinal, mas agora ele tinha uma ajuda eletrônica para se comunicar, uma habilidade que tinha perdido completamente.
Sinais EP – Outro método experimentado foi a detecção dos chamados sinais EP, que surgem em resposta a certos estímulos, como um flash de luz, numa fração mínima de segundo depois do estímulo ser provocado. A detecção de EP foi usada por vários pesquisadores para controlar computadores, como Erich E.Sutter, do Smith-Kettlewell Eye Research Institute, em São Francisco (Califórnia/EUA).
Sistema de Sutter permite detectar a resposta a estímulos visuais
O método de Sutter permite a deficientes físicos escolher palavras ou frases de um menu de campos piscantes num monitor de computador. Fixando a vista por um segundo ou dois num desses campos, uma pessoa com os eletrodos colocados poderia definir uma escolha no computador. A máquina monitora a forma e o tempo da resposta EP e pode discriminar que flashes codificados causaram a atividade elétrica registrada no cérebro, escolhendo assim o item desejado entre as palavras e frases exibidas na tela.
Os sinais EP também são motivo de experiências do Dr. Grant McMillan na base Wright-Patterson da Força Aérea dos Estados Unidos em Dayton (Ohio/EUA). Seu objetivo é ajudar pilotos militares a modificar a magnitude dos sinais EP, formando um controle auxiliar para instrumentos que poderiam ser operados enquanto suas mãos e pés estão ocupados dirigindo o avião.
Mesmo estando ainda na infância das pesquisas, os cientistas acreditam que os computadores do próximo século poderão utilizar esses métodos de controle que agora começam a ser desenvolvidos de forma pioneira, de forma tão comum como hoje utilizamos um teclado ou um mouse.