Algumas pessoas estão presas em suas mentes, incapazes de pensar e sentir, mas incapazes de se expressar porque lesões cerebrais ou doenças danificaram suas linhas de comunicação com o mundo exterior.
Para ajudar quem está nessas situações, cientistas da Escola de Medicina da Universidade de Washington, em St. Louis, mostraram que podem usar a luz para detectar o que está acontecendo na cabeça de alguém. Os pesquisadores usam luz LED emitida de fora da cabeça para dentro para detectar atividade na área do cérebro responsável pelo processamento visual e, em seguida, decodificam os sinais cerebrais para determinar o que a pessoa vê.
Alcançar essa façanha exigiu o desenvolvimento de ferramentas de neuroimagem e técnicas de análise que movem o campo um passo mais perto de resolver o problema muito mais complexo da decodificação da linguagem.
O estudo dos sinais cerebrais
Pesquisa, disponível online na revista NeuroImage, demonstra o potencial de tomografia óptica difusa de alta densidade (HD-DOT). Uma tecnologia de imagem cerebral não invasiva, vestível e baseada em luz, que é sensível e precisa o suficiente para ser potencialmente útil em aplicações como esta.
“A ressonância magnética poderia ser usada para decodificar sinais cerebrais, mas requer um scanner e você não pode esperar que alguém pense em um scanner toda vez que quiser se comunicar”, diz o autor sênior. José P. Culver, Professor de Radiologia na Washington University.
Com esse método óptico, os usuários poderiam se sentar em uma cadeira, usar um boné e usar essa tecnologia para se comunicar com as pessoas. Ainda não chegamos lá, mas estamos fazendo progressos. O que mostramos neste artigo é que, por meio da tomografia óptica, podemos decodificar alguns sinais cerebrais com precisão superior a 90%, o que é muito promissor.
José P. Culver
Como funciona a tecnologia para decodificar sinais cerebrais
Quando a atividade neuronal aumenta em qualquer região do cérebro, o sangue oxigenado corre para alimentar a atividade. HD-DOT usa luz para detectar este suprimento de sangue. Os participantes usam um boné equipado com dezenas de fibras que transmitem luz de minúsculos LEDs para a cabeça. Depois que a luz é transmitida pela cabeça, os detectores captam as mudanças dinâmicas nas cores do tecido cerebral como resultado das mudanças no fluxo sanguíneo.
Culver, primeiro autor, aluno de sua Tripatia Kalyan e colegas decidiram avaliar o potencial do HD-DOT para decodificar sinais cerebrais. Eles começaram com o sistema visual porque é uma das funções cerebrais mais bem compreendidas.
Como a leitura dos sinais cerebrais foi aperfeiçoada?
Fase 1
Os pesquisadores começaram de forma simples. Eles recrutaram cinco participantes para múltiplas sessões de cinco a 10 minutos, nas quais foi mostrado aos participantes um padrão xadrez no lado esquerdo ou direito do campo visual por alguns segundos de cada vez, intercalados com pausas durante as quais não havia imagem.
Os pesquisadores foram capazes de identificar a posição correta da placa (esquerda, direita ou nada visível) com uma precisão de 75% a 98%.
Fase 2
Após o primeiro “treinamento” os pesquisadores tornaram o problema mais complexo. Eles mostraram aos participantes um tabuleiro de xadrez que girava 10 graus por segundo. Três participantes sentaram-se durante seis rodadas de sete minutos em dois dias separados. Usando o mesmo modelo e estratégia de execução de teste, os pesquisadores conseguiram identificar a localização da cunha em 26 graus.
Parece complicado? Veja se você entende mais com este vídeo:
As descobertas são um primeiro passo em direção ao objetivo final de facilitar a comunicação para pessoas que lutam para se expressar devido a paralisia cerebral, acidente vascular cerebral ou outras condições semelhantes.
E agora?
“Parece um grande salto passar dos tabuleiros de xadrez para a compreensão das palavras que alguém verbaliza internamente para si mesmo”, diz Culver. “Mas muitos dos princípios são os mesmos. O objetivo é ajudar as pessoas a se comunicarem, e o que aprendemos ao decodificar esses sinais cerebrais é um passo sólido em direção a esse objetivo”.