domingo, 5 de setembro de 2021

Rumo à 'cognição sobre-humana': o futuro das interfaces cérebro-computador

 
August 30, 2021 - O cérebro é indiscutivelmente o órgão mais complexo e misterioso do corpo humano.

Como epicentro da inteligência, cérebro do movimento e música para os nossos sentidos, o cérebro é mais do que um órgão de 3 libras envolto em concha e fluido. Em vez disso, é a joia da coroa que define o eu e, de maneira geral, a humanidade.

Por décadas, os pesquisadores têm explorado o potencial de conectar nosso próprio "computador" biológico surpreendente com mainframes físicos reais. Essas chamadas "interfaces cérebro-computador" (BCIs) estão se mostrando promissoras no tratamento de uma série de condições, incluindo paralisia, surdez, derrame e até distúrbios psiquiátricos.

Entre os grandes protagonistas dessa área de pesquisa está o empresário bilionário Elon Musk, que em 2016 fundou a Neuralink. A missão de curto prazo da empresa é desenvolver uma interface cérebro-máquina para ajudar pessoas com doenças neurológicas (por exemplo, doença de Parkinson). A missão de longo prazo é conduzir a humanidade para a era da "cognição sobre-humana".

Mas, primeiro, alguma neurociência 101.

Os neurônios são células especializadas que transmitem e recebem informações. A estrutura básica de um neurônio inclui o dendrito, soma e axônio. O dendrito é o receptor do sinal. O soma é o corpo celular que está conectado aos dendritos e serve como estrutura para a passagem de sinais. O axônio, também conhecido como fibra nervosa, transmite o sinal para longe do soma.

Os neurônios se comunicam entre si na sinapse (ou seja, conexão axônio-dendrito). Os neurônios enviam informações uns aos outros por meio de potenciais de ação. Um potencial de ação pode ser definido como um impulso elétrico que transmite pelo axônio, causando a liberação de neurotransmissores, que podem, conseqüentemente, inibir ou excitar o próximo neurônio (levando ao início de outro potencial de ação).

Então, como a empresa e outras empresas BCI aproveitarão esse sistema evolutivamente antigo para desenvolver um implante que obterá e decodificará a saída de informações do cérebro?

O implante Neuralink é composto por três partes: o Link, os fios neurais e o carregador.

Um sistema robótico, controlado por um neurocirurgião, colocará um implante no cérebro. O Link é o componente central. Ele processa e transmite sinais neurais. Os fios neurais em escala de mícron são conectados ao Link e outras áreas do cérebro. Os fios também contêm eletrodos, que são responsáveis ​​pela detecção de sinais neurais. O carregador garante que a bateria seja carregada por meio de uma conexão sem fio.

A natureza invasiva deste implante permite leituras precisas de saídas elétricas do cérebro - ao contrário de dispositivos não invasivos, que são menos sensíveis e específicos. Além disso, devido ao seu pequeno tamanho, engenheiros e neurocirurgiões podem implantar o dispositivo em regiões cerebrais muito específicas, bem como personalizar a distribuição dos eletrodos.

O implante Neuralink seria emparelhado com um aplicativo via conexão Bluetooth. O objetivo é permitir que alguém com o implante controle seu dispositivo ou computador simplesmente pensando. O aplicativo oferece vários exercícios para ajudar a orientar e treinar os indivíduos sobre como usar o implante para o fim a que se destina. Essa tecnologia permitiria que pessoas com dificuldades neurológicas (por exemplo, paralisia) se comunicassem mais facilmente por meio de texto ou síntese de fala, bem como participassem de atividades criativas, como a fotografia.

A tecnologia existente de síntese de texto e fala já está em andamento. Por exemplo, a Synchron, uma empresa de plataforma BCI, está investigando o uso do Stentrode para pessoas com paralisia severa. Essa neuroprótese foi projetada para ajudar as pessoas a associar o pensamento ao movimento por meio da tecnologia Bluetooth (por exemplo, mensagens de texto, envio de e-mail, compras, banco online). Os resultados preliminares de um estudo no qual o dispositivo foi usado para pacientes com esclerose lateral amiotrófica mostraram melhorias na independência funcional por meio do pensamento direto.

O software destinado a permitir a escrita à mão de alto desempenho utilizando a tecnologia BCI está sendo desenvolvido por Francis R. Willett, PhD, na Universidade de Stanford. A tecnologia também se mostrou promissora.

"Aprendemos que o cérebro retém sua capacidade de prescrever movimentos finos uma década inteira depois que o corpo perdeu sua capacidade de executar esses movimentos", disse Willett, que recentemente relatou os resultados de um estudo BCI de conversão de escrita em um indivíduo com paralisia de corpo inteiro. Por meio de uma abordagem de decodificação de rede neural recorrente, o participante do estudo BrainGate foi capaz de digitar 90 caracteres por minuto - com uma precisão bruta impressionante de 94,1% - usando apenas os pensamentos.

Embora não seja um dispositivo cerebral totalmente implantável, este implante percutâneo também foi estudado quanto à sua capacidade de restaurar a função do braço em indivíduos que sofreram de derrame crônico. Os resultados preliminares dos ensaios do Cortimo, liderados por Mijail D. Serruya, MD, professor assistente da Thomas Jefferson University, foram positivos. Os pesquisadores implantaram matrizes de microeletrodos para decodificar os sinais cerebrais e aumentar a função motora de um participante que sofreu um derrame 2 anos antes. O participante foi capaz de usar uma braçadeira motorizada em seu braço paralisado.

A Neuralink lançou recentemente um vídeo demonstrando o uso da interface em um macaco chamado Pager durante um jogo com um joystick. Os pesquisadores da empresa inseriram um registro neural de 1024 eletrodos e um dispositivo de transmissão de dados chamado N1 Link nos córtices motores esquerdo e direito. Usando o implante, a atividade neural foi enviada para um algoritmo de decodificador. Ao longo do processo, o algoritmo do decodificador foi refinado e calibrado. Depois de alguns minutos, Pager conseguiu controlar o cursor na tela usando a mente em vez do joystick.

Musk espera desenvolver ainda mais o Neuralink para mudar não apenas a maneira como tratamos distúrbios neurológicos, mas também a maneira como interagimos conosco e com nosso meio ambiente. É uma meta elevada com certeza, mas que não parece fora do reino das possibilidades no futuro próximo.

Desconhecidos conhecidos: os dilemas éticos
Um grande enigma que enfrenta o futuro da tecnologia BCI é que os pesquisadores não entendem completamente a ciência sobre como a sinalização cerebral, o software de inteligência artificial (IA) e as próteses interagem. Embora o descarregamento de cálculos melhore a natureza preditiva dos algoritmos de IA, existem questões de identidade e agência pessoal.

Como sabemos que uma ação é realmente o resultado do próprio pensamento ou, melhor, o resultado de um software de IA? Nesse contexto, a função de autocorreção durante a digitação pode ser incrivelmente útil quando estamos com problemas de tempo, quando usamos uma das mãos para digitar ou por causa da facilidade. No entanto, também é fácil criar e enviar mensagens indesejadas ou inadequadas.

Esses algoritmos são projetados para aprender com nosso comportamento e antecipar nosso próximo movimento. No entanto, surge a questão de saber se somos os autores de nossos próprios pensamentos ou se somos simplesmente o dispositivo que envia mensagens sob o controle de forças externas.

“As pessoas podem questionar se as novas mudanças de personalidade que experimentam são verdadeiramente representativas de si mesmas ou se agora são um produto do implante (por exemplo, 'Sou realmente eu?'; 'Cresci como pessoa ou é a tecnologia? '). Isso então levanta questões sobre a agência e quem somos como pessoas ", diz Kerry Bowman, PhD, bioeticista clínico e professor assistente da Faculdade de Medicina Temerty da Universidade de Toronto.

É importante ter salvaguardas para garantir a privacidade de nossos pensamentos. Em uma época em que os dados são moeda corrente, é crucial estabelecer limites para preservar nossa autonomia e prevenir a exploração (por exemplo, por empresas privadas ou hackers). Embora Neuralink e BCIs em geral estejam expandindo os limites da engenharia neural de maneiras profundas, é importante observar as implicações biológicas e éticas dessa tecnologia.

Como Bowman aponta, "Ao longo de toda a história humana, nas piores circunstâncias humanas, como cativeiro e tortura, o único terreno e lugar seguro para todas as pessoas tem sido a privacidade de sua própria mente. Ninguém jamais poderia interferir, tome ou esteja ciente desses pensamentos. No entanto, essa tecnologia desafia a própria privacidade - que essa tecnologia (e, por extensão, uma empresa) possa estar ciente desses pensamentos."

Leanna M. W. Lui, HBSc, é candidata a Mestrado na University of Toronto na Mood Disorders Psychopharmacology Unit.

Para mais notícias, siga o Medscape no Facebook, Twitter, Instagram e YouTube. Original em inglês, tradução Google, revisão Hugo. Fonte: Medscape.

COMENTÁRIOS:

Dra. Pamela Jones 23 horas atrás
Ironicamente, Elon Musk tem alertado que a IA é potencialmente a maior ameaça que enfrentamos. Metas de curto prazo podem ajudar muitos pacientes, mas a meta de longo prazo?

George MacDonald RN1 dia atrás
A demonstração de Neuralink em um porco de Elon Musk foi incrível.

Ele admite que a tecnologia está em sua infância, mas está convencido de que superará a paralisia quando amadurecer.

Elon Musk vs Paralysis?

Minha aposta é no almíscar

J Sprague há 1 dia
Como paciente com ELA, espero que eles tragam a capacidade de interagir com a robótica rapidamente. ALS rouba a habilidade de se mover. A capacidade de falar também é comprometida porque a respiração é afetada. Então, quando a ética está envolvida, qual é o risco com os pacientes? DBS é uma parte da fração, mas com ALS isso não é um componente necessário. A capacidade de pegar um copo e beber, ou dar às pernas robóticas o comando para se levantar e andar mudaria o mundo para PALS.

Dr. arvind desai 3 dias atrás
A ciência está escalando uma grande fronteira para pacientes com problemas neurológicos e ninguém pode negar a eles essa ciência. Vamos desinventar a faca, a energia nuclear e tudo o mais porque as pessoas estão fazendo mau uso delas?

Jon Nixon há 5 dias
Se eu fosse um cisne eu teria ido

Se eu fosse um trem me atrasaria

E se eu enlouquecer

Por favor, não coloque seus fios no meu cérebro

- Pink Floyd - "If" 1967- Do LP Atom Heart Mother


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