Tecnologia sem fio: sensores sem fio monitoram ondas cerebrais –

Costumava ser que a eletroencefalografia exigia que os usuários ficassem parados para que um computador rastreasse os impulsos do cérebro. Novos avanços fizeram essa tecnologia sem fio e móvel.

Um piloto de caça volta à base depois de uma longa missão, sentindo-se esgotado. Uma luz de advertência pisca no painel de controle. Ela percebeu? Em caso afirmativo, ela está focada o suficiente para resolver o problema?

Graças aos avanços atuais na tecnologia de detecção de ondas cerebrais eletroencefalográficas (EEG), os comandantes militares podem não ter que adivinhar as respostas a essas perguntas por muito mais tempo. Em breve, eles poderão monitorar seu estado mental por meio de sensores de capacete, procurando sinais de que ela está se concentrando em voar e reagindo à luz de advertência.

Isso é possível devido a dois avanços importantes que tornaram a tecnologia EEG sem fio e móvel, diz Scott Makeig, diretor da Universidade da Califórnia, Swartz Center for Computational Neuroscience (SCCN) de San Diego em La Jolla, Califórnia. imóvel, preso por fios pesados. O movimento interferia com os sinais, de modo que até mesmo uma contração da sobrancelha poderia distorcer os impulsos cerebrais.

A tecnologia moderna aliviou a carga e conectou sem fio os sensores e os computadores que coletam os dados. Além disso, Makeig e outros desenvolveram algoritmos melhores – em particular, análise de componentes independentes. Ao ler sinais de vários eletrodos, eles podem inferir onde, dentro do crânio, um determinado impulso se originou. Isso é semelhante a ouvir a voz de um único orador em uma sala lotada. Ao fazer isso, eles também são capazes de filtrar os movimentos – não apenas as contrações das sobrancelhas, mas também a flexão muscular necessária para andar, falar ou pilotar um avião.

A face mais pública do EEG pode ser dois brinquedos inspirados em “Guerra nas Estrelas”, o Mindflex da Mattel e o Force Trainer do Tio Milton. Introduzido em 2009, eles permitem que aspirantes a cavaleiros Jedi pratiquem telecinese enquanto usam um fone de ouvido EEG. Mas esses brinquedos são apenas a “ponta do iceberg”, diz Makeig, cujo trabalho inclui o monitoramento da concentração mental. “Você apertou o botão vermelho e disse, ‘Oops!’ para si mesmo? Seria útil em muitas situações – incluindo militares – para o sistema estar ciente disso.”

Esse tipo de “medidor de gás mental” é apenas um dos muitos projetos que Makeig está executando no SCCN, que faz parte do Instituto de Computação Neural (INC) da UC San Diego. Ele também combina EEG móvel com tecnologia de captura de movimento, vestindo voluntários com bonés de EEG e trajes de elastano com manchas de LED para que ele possa acompanhar seus movimentos com câmeras em uma sala de aula reformada no porão. Pela primeira vez, pesquisadores como Makeig podem examinar os pensamentos que levam ao movimento, tanto em pessoas saudáveis ​​quanto em participantes com condições como o autismo. Makeig chama o sistema de Mobile Brain/Body Imaging, ou MoBI. Isso permite que ele estude as ações “na velocidade do próprio pensamento”, diz ele.

O EEG não lê pensamentos diretamente. Em vez disso, capta os campos elétricos gerados pelos nervos, que se comunicam por meio da eletricidade. Os sensores EEG – desde o dos jogos “Guerra nas Estrelas” até o 256 no MoBI de Makeig – são como microfones que escutam esses sinais neurais de força de microvolt, diz Tansy Brook, chefe de comunicações da NeuroSky Brain-Computer Interface Technology em San Jose, Califórnia, fabricantes do chip nos brinquedos “Star Wars” e muitos outros produtos de pesquisa, educação e entretenimento.

Para um projeto, Makeig está colaborando com os neurocientistas Marissa Westerfield e Jean Thompson, pesquisadores da UC San Diego que estudam o comportamento do movimento em adolescentes com autismo. Eles colocaram os adolescentes, usando os sensores EEG e LEDs, na sala de aula especial de Makeig. Em seguida, eles projetam uma nave espacial nas paredes. As crianças têm que perseguir a nave enquanto ela dispara de um ponto a outro. Embora os resultados ainda não tenham chegado, Westerfield suspeita que as pessoas com autismo, comparadas com as que não são autistas, levarão mais tempo para processar para onde a espaçonave foi e reajustar seus movimentos em direção a ela. “Se tivéssemos uma ideia melhor dos déficits subjacentes… então poderíamos projetar intervenções melhores”, como a fisioterapia direcionada para os problemas de movimento que as pessoas autistas têm, diz Westerfield.

Neurocientistas e psicólogos têm usado o EEG para escutar as ondas cerebrais desde 1926, e os médicos o empregam para estudar padrões de sono e observar ataques epilépticos. Durante a maior parte desse tempo, os participantes tiveram que se sentar em uma cabine blindada eletricamente, “como uma grande geladeira”, diz John Foxe, neurocientista do Albert Einstein College of Medicine, na cidade de Nova York. Ele chama o MoBI de Makeig de “magia técnica” que permitirá aos cientistas “observar o cérebro e como ele funciona em ambientes muito mais realistas”.

O EEG sem fio já teve um impacto nos jogos. A Emotiv, com sede em São Francisco, desde 2009 vende seu fone de ouvido EPOC EEG, que usa sinais elétricos para determinar o estado emocional de um jogador – excitação, frustração e tédio, cada um criando um padrão diferente. Os jogadores que usam a tecnologia da Emotiv também podem criar “feitiços” mentais para levantar ou empurrar objetos virtuais, diz Geoff Mackellar, CEO da unidade de pesquisa da Emotiv com sede em Sydney, Austrália. O EPOC também é usado regularmente em laboratórios de pesquisa e pode ter aplicações médicas no futuro, acrescenta Mackellar.

A tecnologia sem fio EEG fornece sinais tão claros quanto a versão com fio, diz Makeig, e com cerca de 3,5 quilos seu maquinário é “portável”. (Os fones de ouvido da Emotiv e da NeuroSky, que usam menos eletrodos, são mais leves.) “Claro, não estamos começando com bailarinos fazendo ‘The Rite of Spring'”, ele admite, mas a equipe teve sucesso com corredores em uma esteira. Um desafio que eles ainda gostariam de superar é remover o gel condutor e pegajoso que fica sob cada eletrodo. Isso certamente pode ser feito – os eletrodos do Emotiv usam apenas água salgada e os do NeuroSky são secos.

Tzyy-Ping Jung, diretor associado do SCCN, prevê que o grupo fará um sistema seco de 64 eletrodos dentro de alguns anos. Ele e Makeig imaginam que o fone de ouvido ajudará pessoas paralisadas a interagir com o mundo, alertar quem sofre de enxaqueca sobre uma dor de cabeça iminente e ajustar o aprendizado computadorizado para corresponder ao ritmo pessoal do aluno, entre outras aplicações potenciais.

“É certamente algo que todos podem ter em casa”, diz Mackellar da Emotiv.

Esta história foi publicada pela primeira vez pela Scientific American como “Notion in Motion: Wireless Sensors Monitor Brain Waves on the Fly” Foi escrita por Amber Dance.