Implante cerebral traduz pensamentos de homem paralisado em texto com 94% de precisão

Um homem paralisado do pescoço para baixo devido a uma lesão na medula espinhal que sofreu em 2007 mostrou que pode comunicar seus pensamentos, graças a um sistema de implante cerebral que traduz sua caligrafia imaginada em texto real.

O dispositivo – parte de uma colaboração de pesquisa de longa data chamada BrainGate – é uma interface cérebro-computador (BCI), que usa inteligência artificial  para interpretar sinais de atividade neural gerados durante a caligrafia.

Neste caso, o homem – chamado T5 no estudo, e que tinha 65 anos de idade no momento da pesquisa – não estava escrevendo de verdade, já que sua mão, juntamente com todos os seus membros, estava paralisada há vários anos.

Mas durante o experimento, relatado na Nature, o homem concentrou-se como se estivesse escrevendo – efetivamente, pensando em fazer as cartas com uma caneta e papel imaginários.

Ao fazer isso, eletrodos implantados em seu córtex motor registraram sinais de sua atividade cerebral, que foram então interpretados por algoritmos executados em um computador externo, decodificando as trajetórias imaginárias da caneta, que traçavam mentalmente as 26 letras do alfabeto e alguns sinais básicos de pontuação.

“Este novo sistema usa tanto a rica atividade neural registrada por eletrodos intracorticais quanto o poder dos modelos de linguagem que, quando aplicados às letras neuralmente decodificadas, podem criar texto rápido e preciso”, diz o primeiro autor do estudo Frank Willett, pesquisador de próteses neurais da Universidade de Stanford.

Sistemas semelhantes desenvolvidos como parte do BrainGate transcreveram a atividade neural em texto há vários anos, mas muitas interfaces anteriores se concentraram em diferentes metáforas cerebrais para denotar quais caracteres escrever – como digitar apontar e clicar com um cursor de computador controlado pela mente.

Não se sabia, no entanto, quão bem as representações neurais da caligrafia – uma habilidade motora mais rápida e hábil – poderiam ser retidas no cérebro, nem quão bem elas poderiam ser aproveitadas para se comunicar com uma interface cérebro-computador.

Aqui, o T5 mostrou quanta promessa um sistema de caligrafia virtual poderia oferecer para pessoas que perderam praticamente todo o movimento físico independente.

Nos testes, o homem conseguiu atingir velocidades de escrita de 90 caracteres por minuto (cerca de 18 palavras por minuto), com aproximadamente 94% de precisão (e até 99% de precisão com autocorreção ativada).

Essa taxa não só é significativamente mais rápida do que os experimentos anteriores do BCI (usando coisas como teclados virtuais), mas está quase a par com a velocidade de digitação dos usuários de smartphones na faixa etária do homem – que é de cerca de 115 caracteres ou 23 palavras por minuto, dizem os pesquisadores.

“Aprendemos que o cérebro mantém sua capacidade de prescrever movimentos precisos uma década depois que o corpo perdeu sua capacidade de executar esses movimentos”, diz Willett.

“E aprendemos que movimentos pretendidos complicados envolvendo mudanças de velocidades e trajetórias curvas, como caligrafia, podem ser interpretados com mais facilidade e rapidez pelos algoritmos de inteligência artificial que estamos usando do que movimentos pretendidos mais simples, como mover um cursor em um caminho reto a uma velocidade constante.”

Basicamente, os pesquisadores dizem que as letras alfabéticas são muito diferentes umas das outras em forma, então a IA pode decodificar a intenção do usuário mais rapidamente à medida que os caracteres são desenhados, em comparação com outros sistemas BCI que não fazem uso de dezenas de entradas diferentes da mesma maneira.

Apesar do potencial dessa tecnologia pioneira, os pesquisadores enfatizam que o sistema atual é apenas uma prova de conceito até agora, tendo sido demonstrado trabalhar apenas com um participante, por isso definitivamente ainda não é um produto completo e clinicamente viável.

Os próximos passos da pesquisa podem incluir treinar outras pessoas para usar a interface, expandir o conjunto de caracteres para incluir mais símbolos (como letras maiúsculas), refinar a sensibilidade do sistema e adicionar ferramentas de edição mais sofisticadas para o usuário.

Ainda há muito trabalho a ser feito, mas poderíamos estar olhando para um novo desenvolvimento emocionante aqui, dando a capacidade de nos comunicarmos de volta às pessoas que o perderam.

“Nossos resultados abrem uma nova abordagem para BCIs e demonstram a viabilidade de decodificar com precisão movimentos rápidos e hábeis anos após a paralisia”, escrevem os pesquisadores.

“Acreditamos que o futuro dos BCIs intracorticais é brilhante.”

Os achados são relatados na Nature.

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