Roboticistas querem lhe dar um terceiro brao

Robtica

Redação do Site Inovação Tecnológica – 07/02/2023

Membros binicos

Engenheiros das universidades de Freiburg (Alemanha) e Imperial College (Reino Unido) acreditam estar prximos de desenvolver um sensor neural que permitir que os humanos possam ter membros adicionais, como o Doutor Octopus dos quadrinhos.

As aplicaes so inumerveis, de braos adicionais para que os astronautas segurem vrios equipamentos e ferramentas durante as caminhadas espaciais at mos auxiliares para que os cirurgies segurem todos os instrumentos que precisem a cada momento. Os trabalhadores na construo civil e os idosos tambm podero se beneficiar diretamente desses avanos.

Enfim, o objetivo criar seres humanos aprimorados.

“Acreditamos que membros robticos extras podem ser uma nova forma de aumento humano, melhorando as habilidades das pessoas em tarefas que j podem realizar, bem como expandindo sua capacidade de fazer coisas que simplesmente no podem fazer com seus corpos humanos naturais. Se os humanos puderem facilmente adicionar e controlar um terceiro brao, ou uma terceira perna, ou mais alguns dedos, eles provavelmente os usariam em tarefas e capacidades, descobrindo novos comportamentos que ainda no podemos imaginar,” prev o professor Dario Farina em um artigo publicado na revista Spectrum, do Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrnicos (IEEE).

Especialista em neurorreabilitao, o professor Farina est liderando uma equipe interdisciplinar de especialistas em robtica e neurocincia para verificar se a tecnologia atual j permite fazer uma ponte entre o crebro e membros artificiais, de modo que esses dispositivos biomecatrnicos sejam controlados como os membros naturais biolgicos.

A ideia dar um salto de qualidade nos dois campos.

Em primeiro lugar, em relao aos equipamentos atuais, que ainda precisam ser acionados por controles manuais, como joysticks – a vantagem de um membro artificial se vai se voc precisar de um membro natural para control-lo.

Em segundo lugar, as interfaces crebro-mquina disponveis ainda so absolutamente invasivas, inviveis para pessoas saudveis e, mesmo quando implantadas em pacientes de epilepsia grave, por exemplo, tm baixa resoluo.

Interfaces musculares

As interfaces neurais no invasivas concentram-se sobretudo na leitura de sinais de eletroencefalografia, com vrios produtos comerciais disponveis.

Contudo, para tentar elevar a resoluo e a preciso dos sensores, e simplificar o uso, a equipe est apostando suas fichas na eletromiografia, detectando sinais dos msculos, e no diretamente do sistema nervoso. Em vez de trabalhar para compreender os sinais dos neurnios, essa tcnica permite “ler” a ao j nos msculos, deixando o trabalho complicado para o corpo fazer.

Usando uma eletromiografia de alta densidade, j possvel “desentrelaar” os sinais de centenas de eletrodos postos em um pequeno emplastro aplicado sobre a pele, o que representa a possibilidade de captar os sinais dos neurnios motores da espinha dorsal. A equipe j testou esses sensores em vrias partes do corpo, concluindo que o mais prtico us-los no brao ou na perna.

“Nossos eletrodos de superfcie de alta densidade fornecem boa amostragem em vrios locais, permitindo-nos identificar e decodificar a atividade de uma proporo relativamente grande dos neurnios motores espinhais envolvidos em uma tarefa. E agora podemos fazer isso em tempo real, o que sugere que podemos desenvolver sistemas de interface crebro-mquina no invasivos com base em sinais da medula espinhal,” disse o professor Farina.

O sistema ainda exige o tradicional mecanismo de treinamento de uma rede neural, que intensivo em computao. Contudo, essa etapa s precisa ser feita uma vez por usurio – se o adesivo com os sensores for mudado para outro lugar do corpo tambm necessrio refazer o treinamento. J o mecanismo para uso em tempo real bastante rpido, com latncia na casa dos milissegundos.

Ser humano aprimorado

Os testes com as interfaces crebro-mquina comeam com os procedimentos mais simples, controlando cursores em uma tela. Mas a equipe j deu o passo seguinte, instalando um laboratrio de realidade virtual no Imperial College.

O ambiente virtual possibilita trabalhar com at quatro braos robticos simultneos em cenrios simulados. A estrutura permitir que os sistemas computacionais avancem e sejam testados exaustivamente antes da construo de prottipos, o que mais caro e possui seus prprios problemas de engenharia.

A equipe, contudo, afirma no estar encontrando grandes dificuldades na construo desses prottipos. “O verdadeiro desafio no ser anexar o hardware, mas sim identificar vrias fontes de controle que sejam precisas o suficiente para realizar aes complexas e precisas com as partes do corpo robtico,” disse Farina.

Outro grande desafio no qual a equipe pretende se concentrar descobrir como o corpo e o crebro humanos reagem ante a incorporao de membros artificiais, por exemplo, no tocante plasticidade do sistema nervoso, necessidade de concentrao exclusiva do operador e operao simultnea de membros robticos e artificiais.

“Se a resposta a qualquer uma dessas perguntas for no, no teremos uma tecnologia prtica, mas ainda teremos uma nova ferramenta interessante para pesquisa na neurocincia do controle motor. Se a resposta for sim, podemos estar prontos para entrar em uma nova era de aumento humano. Por enquanto, nossos dedos (biolgicos) esto cruzados,” concluiu Farina.

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