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 aqueles que estão 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 irradiada do lado de fora da cabeça para dentro para detectar a atividade na área do cérebro responsável pelo processamento visual e, em seguida, decodificar 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 pode 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. Joseph 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.
Joseph 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 simples. Eles recrutaram cinco participantes para várias sessões de cinco a dez minutos nas quais os participantes viram um padrão de 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 uma cunha quadriculada que girava 10 graus por segundo. Três participantes sentaram-se por seis turnos de sete minutos em dois dias separados. Usando o mesmo modelo e estratégia de execução de teste, os pesquisadores conseguiram identificar a posição da cunha em 26 graus.
Parece complicado? Veja se você entende mais com este vídeo:
As descobertas são um primeiro passo para o 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 percorrer os quadros para descobrir quais palavras alguém está verbalizando internamente", 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”.
