Contornar as restrições
Assim como os gregos antigos sonhavam em voar, hoje sonhamos em combinar o cérebro e a máquina para combater o irritante problema da mortalidade humana. A mente pode se conectar diretamente à inteligência artificial, robôs e outras mentes através da
neurointerface (BCI) para superar nossas limitações humanas?
Nos últimos 50 anos, pesquisadores de laboratórios universitários e empresas de todo o mundo fizeram um progresso impressionante em direção a esse futuro. Recentemente, empresários bem-sucedidos, como
Elon Musk (
Neuralink ) e Brian Johnson (
Kernel ), anunciaram novas empresas cujo objetivo é expandir as capacidades humanas combinando cérebro e computador.
Quão perto estamos de integrar com sucesso nosso cérebro com máquinas? E quais poderiam ser as consequências?
Início: Reabilitação e Recuperação
Eb Fetz, pesquisador do
Centro de Engenharia Neural Sensorial (CSNE) , é um dos pioneiros na conexão de máquinas ao cérebro. Em 1969, antes do surgimento dos primeiros computadores pessoais, ele mostrou que os macacos podem
usar seus sinais cerebrais para controlar uma agulha que se move através de um disco.
A maior parte do trabalho atual sobre a BCI visa melhorar a qualidade de vida de pessoas paralisadas ou com sérias deficiências motoras. Você pode ter ouvido falar sobre eles nas notícias: pesquisadores da Universidade de Pittsburgh usam sinais gravados dentro do cérebro para
controlar um braço robótico . Os pesquisadores de Stanford podem extrair o desejo de mover pacientes paralisados dos sinais cerebrais, permitindo que eles
usem o tablet sem fio.
Da mesma forma, algumas sensações virtuais limitadas podem ser enviadas de volta ao cérebro usando uma corrente elétrica
dentro ou
na superfície do cérebro.
E os nossos principais sentimentos - visão e audição?
As primeiras versões dos olhos biônicos para pessoas com deficiência visual grave foram lançadas comercialmente, e versões melhoradas
estão passando por testes clínicos . Os implantes auditivos, por outro lado, tornaram-se um dos implantes biônicos mais bem-sucedidos e mais comuns - mais de
300.000 pessoas em todo o mundo os utilizam.
Uma interface bidirecional cérebro-computador (BBCI) pode gravar sinais do cérebro e enviar informações de volta ao cérebro por meio de estímulos. Centro de Engenharia Neural Sensomotora (CSNE), CC BY-NDOs BCIs mais complexos são os BCIs "bidirecionais" (BBCIs), que podem receber sinais do sistema nervoso e enviá-los a ele. Em nosso centro, estamos estudando o BBCI como uma ferramenta de reabilitação radicalmente nova para o tratamento de acidente vascular cerebral e lesão medular. Mostramos que o BBCI pode ser usado para fortalecer as conexões
entre duas áreas do cérebro ou
entre o cérebro e a medula espinhal e redirecionar informações ao redor da área de dano para
reanimar um membro paralisado .
Olhando para todos esses sucessos, você pode pensar que a interface neural se tornará o próximo gadget de consumidor.
Ainda no começo
Mas uma análise mais detalhada do BCI mostra que ainda não estamos longe: quando o BCI controla os movimentos, eles são muito mais lentos, menos precisos e menos complexos do que aqueles que as pessoas normais fazem facilmente com seus membros. Os olhos biônicos têm uma resolução muito baixa, os implantes auditivos podem transferir eletronicamente as informações da fala, mas distorcem a música. E para que todas essas tecnologias funcionem, os eletrodos devem ser implantados cirurgicamente - uma perspectiva que a maioria das pessoas ainda não aceitou.
No entanto, nem todos os BCIs são invasivos. Existem BCIs não invasivos que não requerem cirurgia. Eles geralmente são baseados em gravações elétricas
(EEG ) do couro cabeludo e são usadas para demonstrar o controle de
cursores ,
cadeiras de rodas ,
braços robóticos ,
veículos aéreos não tripulados ,
robôs humanóides e até comunicação
cérebro-cérebro .
Uma grade eletrocorticográfica usada para detectar alterações elétricas na superfície do cérebro é testada quanto às características elétricas. Centro de Engenharia Neural Sensomotora, CC BY-NDMas todos esses sucessos foram no laboratório, onde as salas são silenciosas, os sujeitos não se distraem, os processos preparatórios são longos e metódicos e os experimentos continuam por tempo suficiente para mostrar um conceito de trabalho. É muito difícil tornar esses sistemas rápidos e duráveis para usá-los no mundo real na prática.
Mesmo com os eletrodos implantados, surge um problema ao tentar ler pensamentos - devido à estrutura pouco estudada do cérebro. Sabemos que todo neurônio e seus milhares de vizinhos formam uma
rede inimaginavelmente grande e em constante mudança . O que isso significa para os neuroengenheiros?
Imagine que você está tentando entender uma conversa entre um grande grupo de amigos sobre um assunto complexo, mas você só pode ouvir uma pessoa. Talvez você possa descobrir muito bem o que está em jogo, mas definitivamente não conhecerá todos os detalhes e nuances. E nossos melhores implantes apenas nos permitem ouvir várias pequenas áreas do cérebro de cada vez, para que possamos fazer algumas coisas impressionantes, mas não entendemos toda a "conversa".
Há também o que consideramos uma barreira da linguagem. Os neurônios se comunicam através da interação complexa de sinais elétricos e reações químicas. Essa linguagem eletroquímica natural pode ser interpretada usando circuitos elétricos, mas não é fácil. Da mesma forma, quando transmitimos sinais ao cérebro por meio de estimulação elétrica, eles soam com um forte "sotaque" elétrico. Isso
torna difícil para os neurônios entenderem o que a estimulação está tentando transmitir no curso de toda a atividade nervosa atual.
Finalmente, há um problema de dano. O tecido cerebral é macio e macio, enquanto a maioria dos nossos materiais eletricamente condutores - os fios que se conectam ao tecido cerebral - são muito rígidos. A razão pela qual a eletrônica implantada geralmente causa
cicatrizes e respostas imunológicas , e os implantes perdem sua eficácia ao longo do tempo.
Fibras e
matrizes biocompatíveis flexíveis podem finalmente resolver o problema.
Coadaptação
Apesar de todos esses problemas, estamos otimistas sobre o nosso futuro biônico. O BCI não precisa ser perfeito. O cérebro é surpreendentemente adaptável e capaz
de aprender a usar o BCI da mesma maneira que aprendemos novas habilidades , como dirigir um carro ou usar a interface da tela de toque. Da mesma forma, o cérebro pode aprender a interpretar novos tipos de informações sensoriais, mesmo que sejam
usadas de maneira não invasiva , por exemplo, usando pulsos eletromagnéticos.
Acreditamos que um BCI bidirecional "co-adaptativo", no qual a eletrônica aprende com o cérebro e comunica informações a ele no processo de aprendizado, pode ser um passo necessário para criar uma interface neural completa. A criação desse BCI bidirecional co-adaptativo é o objetivo do nosso centro.
Também temos o prazer de ver os recentes
avanços no tratamento de doenças como o diabetes usando "eletroterapia" - pequenos implantes experimentais que tratam a doença sem drogas, enviando comandos diretamente aos órgãos internos.
Pesquisadores descobriram novas maneiras de superar a barreira da linguagem eletroquímica. Por exemplo,
injetar “laço neural” pode ser uma boa maneira de aumentar o crescimento neuronal ao redor dos eletrodos implantados, em vez de rejeitá-los.
Sondas de nanofios flexíveis ,
bases neurais flexíveis e
interfaces de carbono vítreo também podem permitir que computadores biológicos e tecnológicos coexistam com sucesso em nossos corpos no futuro.
Da ajuda à melhoria
A nova startup Ilona Mask - a Neuralink anunciou o
objetivo final - melhorar as pessoas com a ajuda da BCI, para dar aos nossos cérebros uma vantagem na corrida contínua entre inteligência humana e artificial. Ele espera que, com a capacidade de se conectar a máquinas, o cérebro humano melhore suas próprias capacidades - e talvez nos permita evitar o futuro quando a IA ultrapassar em muito as capacidades humanas. Essa visão, é claro, pode parecer distante ou incomum, mas não devemos rejeitá-la apenas por esse motivo. Afinal, carros autônomos eram ficção científica há uma década e meia - e agora eles encheram nossas estradas.
O ICB pode ser estudado em diferentes dimensões: se ele interage com o sistema nervoso periférico (nervo) ou sistema nervoso central (cérebro), se é invasivo ou não invasivo e se ajuda a restaurar a função perdida ou melhorar as capacidades. James Woo; adaptado de Sakurambo, CC BY-SAComo as interfaces cérebro-computador vão além da restauração das funções das pessoas com deficiência e expandem as capacidades das pessoas capazes, precisamos estar cientes de uma série de questões relacionadas ao consentimento, privacidade, identidade e igualdade. Em nosso centro, uma
equipe de filósofos, médicos e engenheiros está trabalhando ativamente para resolver os problemas de justiça ética, moral e social e oferece recomendações neuroéticas antes de entrarem em nossas vidas.
Conectar nosso cérebro diretamente a uma máquina pode, em última análise, ser uma extensão natural de como as pessoas expandiram suas capacidades ao longo dos séculos, desde o uso de rodas para superar nossas restrições de viagem, até placas em papel e tabletes de argila, para expandir nossa memória. Como computadores, smartphones e fones de ouvido de realidade virtual agora, a BCI, quando finalmente entrarem no mercado consumidor, será emocionante, decepcionante, arriscada e, ao mesmo tempo, promissora.
