Jornal da Unicamp,Campinas,
03 de outubro de 2016 a 16 de outubro de 2016 – ANO 2016 – Nº 671

Interação possível

Estudo do IFGW traz novas contribuições para


o entendimento da interface cérebro-computador

Manuel Alves Filho

Pesquisa desenvolvida
para a dissertação de mestrado do físico Carlos Alberto Stefano Filho, defendida
no Instituto de Física Gleb Wataghin (IFGW) da Unicamp, trouxe novas
contribuições para as investigações sobre a interface cérebro-computador (BCIs,
na sigla em inglês). No trabalho, o autor obteve até 80% de acerto na tarefa de
discriminar os sinais cerebrais emitidos durante testes de imaginação motora. “É
um resultado significativo, principalmente quando levamos em consideração que
esse tipo de abordagem ainda é relativamente novo tanto no Brasil quanto no
mundo”, considera. O estudo foi orientado pela professora Gabriela Castellano e
coorientado pelo professor Romis Attux, da Faculdade de Engenharia Elétrica e de
Computação (FEEC).

De acordo com Stefano,
as pesquisas tradicionais sobre BCIs são baseadas em determinadas
características do sinal cerebral. Em seu estudo, o pesquisador utilizou um
método que tem sido investigado em período mais recente pela ciência, que é a
análise da conectividade cerebral. O físico explica que há dois tipos de
conectividade no cérebro: a estrutural e a funcional.

A primeira é
representada pelas conexões físicas entre os neurônios. “No nosso caso, nós
estudamos a conectividade funcional. Nós utilizamos a eletroencefalografia para
medir a atividade elétrica do cérebro, durante testes de imaginação motora,
realizados por oito voluntários saudáveis. Pedimos para que eles imaginassem que
estavam mexendo inicialmente a mão esquerda e depois, a direita. O objetivo foi
extrair informações para serem posteriormente usadas em um sistema de BCI”,
detalha o autor da dissertação.

Um dos objetivos de
Stefano foi identificar as diferenças de comportamento do cérebro entre uma ação
e outra. “O que está no foco do nosso estudo é desenvolver um comando binário
que possa ser usado para acionar um sistema de interface cérebro-computador.
Esse tipo de aplicação é especialmente importante para pessoas que têm severos
comprometimentos das funções motoras e da fala, mas que apresentam atividade
cerebral intacta”, explica.

O autor da dissertação
admite que detectar essas diferenças na conectividade cerebral não é uma missão
trivial. “Entretanto, nós encontramos diferenças em situações muito específicas.
Nossa intenção é utilizar os dados gerados pela eletroencefalografia para criar
uma rede. Essa rede é um objeto matemático que vai descrever as interações entre
cada eletrodo da eletroencefalografia. A partir daí, esperamos extrair métricas
para avançar em relação à pesquisa”, pormenoriza.

Uma próxima etapa do
estudo, entende o autor da dissertação, seria tentar fazer o sistema funcionar
em tempo real. Nesse caso, o usuário contaria com dois comandos obtidos a partir
da imaginação do movimento da mão esquerda e da mão direita. “A ideia é que a
pessoa cumpra determinada ação, como movimentar o cursor do computador para um
lado e para o outro. Se ela quiser que o cursor vá para a esquerda, ela vai
imaginar esse movimento. O mesmo vale para a mão direita. Um aspecto importante
será verificar se o desempenho melhora ou piora em tempo real”, detalha.

Essa forma de
comunicação direta entre o cérebro e o computador, reforça o físico, deve gerar
novas tecnologias que atendam às necessidades de pessoas que apresentam
comprometimento das funções motoras e da fala. “Essas pessoas ainda não contam
com esse tipo de recurso, que permite que elas se comuniquem e tenham certo grau
de autonomia”, diz Stefano.

Como exemplo do que
existe atualmente à disposição das pessoas com esse tipo de comprometimento, o
pesquisador cita o caso do físico britânico Stephen Hawking, que contribuiu para
o entendimento da origem do universo. Aos 21 anos, ele foi diagnosticado com
esclerose lateral amiotrófica, doença que afeta as células nervosas responsáveis
pelo controle da musculatura.

A doença o deixou
praticamente paralisado e sem voz. “Entretanto, Hawking consegue mover a sua
cadeira de rodas e acionar alguns dispositivos acoplados a ela, como o
sintetizador de voz, através de movimentos sutis da bochecha. Esse recurso não
constitui um BCI, visto que não existe comunicação direta entre o cérebro e o
dispositivo externo. São os movimentos remanescentes que permitem que ele acione
tais recursos”, pormenoriza.

Embora esta seja a
aplicação mais importante e com maior impacto social, os BCIs podem ter outras
destinações, como informa Stefano. Segundo ele, a tecnologia também vem sendo
investigada para uso em jogos e para monitorar o estado de vigília de
motoristas. “De maneira geral, pode-se dizer que o recurso serve a qualquer
situação em que os sinais cerebrais sejam utilizados diretamente como comando a
um dispositivo externo”, completa Stefano, que contou com bolsas de estudo
concedidas pela Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
(Capes), órgão do Ministério da Educação, e pelo Conselho Nacional de
Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), agência do Ministério da
Ciência, Tecnologia, Inovações e Comunicações (MCTIC).

Publicação

Dissertação: “Avaliação
da conectividade cerebral em usuários de um sistema de interface
cérebro-computador baseado em imaginação de movimento utilizando teoria de
grafos”


Autor: Carlos Alberto
Stefano Filho


Orientadora: Gabriela
Castellano


Coorientador: Romis
Attux


Unidade: Instituto de
Física Gleb Wataghin (IFGW)


Financiamento: Capes
e CNPq