
Ilustração mostrando um indivíduo paralisado com lesão na medula espinhal, com eletrodos intracorticais implantados no cérebro. Essa interface cérebro-computador (BCI) permite ao indivíduo controlar um membro biônico que não está preso ao corpo, diretamente com os pensamentos, para alcançar e agarrar uma caneca de café. Devido aos sensores incorporados, a mão biônica detecta o objeto agarrado como se estivesse sendo agarrado pela mão humana, comunicando as sensações de toque ao cérebro do usuário por meio de neuroestimulação avançada. Crédito: Universidade de Tecnologia Chalmers | Boid | David Ljungberg
Uma sensação complexa de tato para indivíduos que vivem com lesões na medula espinhal está um passo mais perto da realidade. Um estudo publicado em Ciênciaabre caminho para sensações de toque complexas por meio da estimulação cerebral durante o uso de um membro biônico extracorpóreo, que é preso a uma cadeira ou cadeira de rodas. O artigo é intitulado “Bordas táteis e movimento por meio de microestimulação padronizada do córtex somatossensorial humano”.
Os pesquisadores, que fazem parte do Cortical Bionics Research Group, com sede nos EUA, descobriram um método único para codificar sensações naturais de toque da mão por meio de padrões específicos de microestimulação em eletrodos implantáveis no cérebro. Isto permite que indivíduos com lesões na medula espinhal não apenas controlem um braço biônico com o cérebro, mas também sintam bordas táteis, formas, curvaturas e movimentos que até agora não eram possíveis.
“Neste trabalho, pela primeira vez a pesquisa foi além de tudo o que já foi feito antes no campo das interfaces cérebro-computador (BCI) – transmitimos sensações táteis relacionadas à orientação, curvatura, movimento e formas 3D para um participante usando um membro biônico controlado pelo cérebro. Estamos agora em outro nível de toque artificial”, diz Giacomo Valle, autor principal do estudo e professor assistente na Universidade de Tecnologia de Chalmers, na Suécia.
“Acreditamos que esta riqueza é crucial para atingir o nível de destreza, manipulação e uma experiência tátil altamente dimensional típica da mão humana.”
A importância do sentido do tato
O sentido do tato cria riqueza e independência em nossa vida cotidiana. Para indivíduos que vivem com uma lesão na medula espinhal, os sinais elétricos que vêm da mão para o cérebro, que deveriam permitir ao indivíduo sentir sensações táteis, estão sendo bloqueados pela lesão e a sensação do tato é perdida.
Um membro biônico controlado pelos sinais cerebrais do usuário pode trazer de volta alguma funcionalidade e independência a alguém com a mão paralisada, mas sem o sentido do tato é muito difícil levantar, segurar e manipular objetos. Anteriormente, uma mão biónica não seria percebida pelo utilizador como parte do corpo, uma vez que não forneceria qualquer feedback sensorial como uma mão biológica.
Este estudo teve como objetivo melhorar a usabilidade de um membro biônico extracorpóreo, que seria montado em uma cadeira de rodas ou equipamento similar próximo ao usuário.
Tecnologia implantável para controlar membros biônicos com o cérebro
Para o estudo, dois participantes do BCI receberam implantes cerebrais crônicos nas regiões sensoriais e motoras do cérebro que representam o braço e a mão. Ao longo de vários anos, os pesquisadores conseguiram registrar e decodificar todos os diferentes padrões de atividade elétrica que ocorriam no cérebro relacionados à intenção motora do braço e da mão.
Isso era possível porque a atividade elétrica ainda estava presente no cérebro, mas a paralisia impedia que chegasse à mão. A decodificação e decifração de sinais cerebrais com esta tecnologia é única e permite que os participantes controlem diretamente um braço e uma mão biônicos com o cérebro para interagir com o ambiente.
Toque complexo digitado no cérebro
Os participantes foram capazes de realizar uma série de experimentos complexos que exigiram ricas sensações táteis. Para fazer isso, os pesquisadores digitaram estímulos específicos diretamente no cérebro dos usuários por meio dos implantes.
“Descobrimos uma maneira de digitar essas ‘mensagens táteis’ por meio de microestimulação usando minúsculos eletrodos no cérebro e descobrimos uma maneira única de codificar sensações complexas. Isso permitiu feedback e experiência sensorial mais vívidos ao usar uma mão biônica”, diz Valle. .
Os participantes puderam sentir a borda de um objeto, bem como a direção do movimento ao longo das pontas dos dedos.
Ao utilizar a interface cérebro-computador, os pesquisadores puderam decodificar a intenção de movimento do cérebro do participante para controlar um braço biônico. Como o braço biônico possui sensores, quando um objeto entra em contato com esses sensores, a estimulação é enviada ao cérebro e o participante sente a sensação como se estivesse em sua mão.
Isto significa que os participantes poderiam potencialmente completar tarefas complexas com um braço biônico com mais precisão do que era possível anteriormente, como pegar um objeto e movê-lo de um local para outro.
Esta pesquisa é apenas o primeiro passo para que pacientes com lesões na medula espinhal possam sentir esse nível de toque complexo. Para capturar todas as características do toque complexo que os investigadores são agora capazes de codificar e transmitir ao utilizador, são necessários sensores mais complexos e tecnologia robótica (por exemplo, pele protética). A tecnologia implantável utilizada para estimular também exigiria desenvolvimento, para aumentar o repertório de sensações.
Giacomo Valle, Bordas táteis e movimento por meio de microestimulação padronizada do córtex somatossensorial humano, Ciência (2025). DOI: 10.1126/science.adq5978. www.science.org/doi/10.1126/science.adq5978
Fornecido pela Universidade de Tecnologia Chalmers
Citação: Toque artificial: mão biônica controlada pelo cérebro agora detecta bordas e movimento (2025, 16 de janeiro) recuperado em 16 de janeiro de 2025 em https://techxplore.com/news/2025-01-artificial-brain-bionic-edges-motion.html
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