Quando as pessoas sofrem lesões debilitantes ou doenças do sistema nervoso, a s vezes perdem a capacidade de executar tarefas normalmente consideradas como garantidas, como caminhar, tocar música ou dirigir um carro. Eles podem imaginar fazer alguma coisa, mas a lesão pode impedir que essa ação ocorra.

Existem sistemas de interface cérebro-computador que podem traduzir sinais cerebrais em uma ação desejada para recuperar alguma função, mas podem ser um fardo para usar, porque nem sempre funcionam sem problemas e precisam de reajuste para concluir tarefas simples.

Pesquisadores da Universidade de Pittsburgh e da Universidade Carnegie Mellon estãotrabalhando para entender como o cérebro funciona ao aprender tarefas com a ajuda da tecnologia de interface cérebro-computador . Em um conjunto de artigos, o segundo publicado hoje na Nature Biomedical Engineering , a equipe estãoavaçando a agulha na tecnologia de interface cérebro-computador, destinada a ajudar a melhorar a vida de pacientes amputados que usam pra³teses neurais.

"Digamos que durante o seu dia de trabalho, vocêplaneje sua viagem noturna ao supermercado", disse Aaron Batista, professor associado de bioengenharia na Escola de Engenharia de Pitt, Swanson. "Esse plano émantido em algum lugar do seu cérebro ao longo do dia, mas provavelmente não atinge seu cortex motor atéque vocêchegue a  loja. Estamos desenvolvendo tecnologias de interface cérebro-computador que, esperamos, um dia funcionem nonívelde nosso cérebro." intenções cotidianas ".

Batista, a pesquisadora de pa³s-doutorado de Pitt, Emily Oby, e os pesquisadores da Carnegie Mellon colaboraram no desenvolvimento de caminhos diretos do cérebro para dispositivos externos. Eles usam eletrodos menores que um fio de cabelo que registram a atividade neural e a disponibilizam para algoritmos de controle.

No primeiro estudo da equipe , publicado em junho no Proceedings da Academia Nacional de Ciências , o grupo examinou como o cérebro muda com o aprendizado de novas habilidades de interface cérebro-computador.

"Quando os sujeitos formam uma intenção motora, causam padraµes de atividade atravanãs desses eletrodos, e os processamos como movimentos na tela do computador. Os sujeitos alteram seus padraµes de atividade neural de uma maneira que evoca os movimentos que eles desejam", disse. co-diretor do projeto Steven Chase, professor de engenharia biomédica no Instituto de Neurociências de Carnegie Mellon.

No novo estudo, a equipe projetou uma tecnologia na qual a interface cérebro-computador se reajusta continuamente em segundo plano para garantir que o sistema esteja sempre em calibração e pronto para uso.

"Na³s mudamos como a atividade neural afeta o movimento do cursor, e isso evoca o aprendizado", disse Oby, de Pitt, principal autor do estudo. "Se muda¡ssemos esse relacionamento de uma certa maneira, seria necessa¡rio que nossos sujeitos animais produzissem novos padraµes de atividade neural para aprender a controlar o movimento do cursor novamente. Isso levou semanas de prática e pudemos observar como o cérebro mudava. como eles aprenderam. "

Em certo sentido, o algoritmo "aprende" como se ajustar ao rua­do e a  instabilidade inerentes a s interfaces de gravação neural. Os resultados sugerem que o processo para os humanos dominarem uma nova habilidade envolve a geração de novos padraµes de atividade neural. Eventualmente, a equipe gostaria que essa tecnologia fosse usada em um ambiente cla­nico para reabilitação de AVC.

Tais procedimentos de auto-recalibração tem sido um objetivo hámuito procurado no campo das pra³teses neurais , e o manãtodo apresentado nos estudos da equipe écapaz de se recuperar automaticamente de instabilidades sem exigir que o usua¡rio faz uma pausa para recalibrar o sistema por si pra³prio.

"Vamos dizer que a instabilidade era tão grande que o sujeito não era mais capaz de controlar a interface cérebro-computador", disse Yu. "Os procedimentos de auto-recalibração existentes provavelmente enfrentara£o dificuldades nesse cena¡rio, enquanto em nosso manãtodo, demonstramos que, em muitos casos, ele pode se recuperar atédas instabilidades mais drama¡ticas".