A PSIQUE E AS PSICOLOGIAS

MOVIDOS PELO PENSAMENTO

Pessoas com paralisia já podem se expressar através de sistemas de decifração de pensamento, tecnologia que futuramente permitirá o controle da própria cadeira de rodas, próteses – e até músculos

Vejam só o infortúnio de Hans-Peter Salzmann. O ex- advogado de 49anos, está confinado a uma cadeira de rodas e não pode comer nem respirar por conta própria. Nos últimos 20 anos ele tem sofrido de esclerose amiotrófica lateral, também conhecida por EAL ou doença de Lou C. Chrig, moléstia degenerativa incurável que afeta as células nervosas e compromete todo o sistema motor voluntário. Para ditar palavras, Salzmann pisca seu olho esquerdo para selecionar letras de uma lista impressa numa prancha, processo entediante que exige um intérprete bastante experiente. Às vezes suas pálpebras estão muito fracas para conseguir selecionar as letras. Em alguns casos, pessoas com EAL, derrames cerebrais e outros problemas podem perder completamente a capacidade de se mexer – tornando-se uma mente em pleno funcionamento “presa” a um corpo imobilizado.

Hoje em dia, tecnologias chamadas de interface cérebro-computador, que leem aspectos da atividade cerebral e reagem a eles, começam a oferecer a pacientes como Salzmann meios de continuarem a se expressar, a despeito de suas limitações. Os sistemas permitem à pessoa usar sua mente para guiar cursores numa tela e se comunicar. Algum dia, eles talvez possibilitem o comando mental de equipamentos de controle do ambiente em uma casa, de cadeiras de rodas e de próteses “inteligentes”. Desde 1929, quando Hans Berger fez a primeira descrição do eletroencefalograma (EEC), um instrumento capaz de ler impulsos elétricos produzidos por células nervosas, especula-se que ele talvez pudesse ser usado para comunicação e controle. Eletrodos ligados à cabeça medem a diferença de voltagem, ou o potencial, entre dois pontos do cérebro. Alguns laboratórios criaram protótipos de interfaces cérebro-computador na década de 80, e os vêm aprimorando desde então.

Um desses sistemas, criados por um de nós (Birbaumer) e seus colegas do Instituto de Psicologia Médica e Neurobiologia Comportamental de Tübingen, Alemanha, é o Aparelho de Tradução de Pensamentos, que funciona segundo o princípio da bio retroalimentação.  Desde 1996 Salzmann e outros dez pacientes paralisados de diferentes partes do mundo estão testando o tradutor. Usando o aparelho para informar o status de ondas cerebrais chamadas potencial cortical lento (PCL),o paciente aprende a controlar um aspecto da fisiologia normalmente imperceptível. Ao contrário dos pulsos com duração de milésimos de segundo medidos pelo EEG, as PCLs duram vários segundos. Essa velocidade relativamente lenta faz das PCLs as ondas cerebrais mais fáceis de detectar por meios externos e de ser controladas pelo paciente. Essas ondas cerebrais não estão necessariamente relacionadas a ações ou sensações concretas, na verdade, elas correspondem ao estado geral da atividade cerebral.

Eletrodos presos à cabeça registram as ondas cerebrais, que são então ampliadas, transmitidas a um processador de controle dotado de um transformador analógico-digital e daí enviadas a um computador portátil. No monitor, é possível ao paciente observar a progressão de suas PCLs num cursor móvel. Quando a máquina lê um potencial elétrico negativo, o cursor responde subindo, um potencial positivo faz o cursor descer. O desafio é aprender conto mover deliberadamente o cursor em direção a um dos objetivos, para cima ou para baixo. Quando o paciente consegue, ele ganha um ponto e um rosto sorridente aparece – essa simples recompensa aumenta significativamente o índice de acertos. O paciente repete a atividade centenas de vezes em cada sessão. Após algumas semanas, muitos deles são capazes de guiar o cursor corretamente em 70% a 80% das vezes.

Quando perguntados como controlam suas PCLs, os pacientes dão várias respostas. Salzmann diz que, quando quer fazer o cursor subir, tenta não pensar em nada. Para abaixar o cursor, ele imagina uma situação que envolva antecipação e reação – como um semáforo mudando de vermelho para verde ou um corredor de provas de velocidade dando a largada. Outros podem pensar em palavras específicas ou tarefas anteriormente realizadas que exigiram concentração. Alguns não pensam em nada específico, mexendo o cursor da mesma forma como fariam para mover algum membro do corpo, sem fazer nenhuma associação.

Uma vez que o paciente tenha dominado como controlar o cursor, ele pode usar essa habilidade para selecionar letras na parte inferior da tela. Se a letra que ele deseja não está lá, o paciente aponta a falta dirigindo o cursor para longe do campo das letras. A cada vez que ele recusa um conjunto de letras, um novo conjunto aparece, o qual ele ou aceita ou rejeita. Cada grupo selecionado é dividido em dois, até que só reste a letra desejada. O sistema também tem uma lista de palavras de uso frequente para serem selecionadas.

Mesmo com o auxílio dessa ferramenta, pode levar quase uma hora para escolher 100 letras ou vários dias para escrever uma carta. Ainda assim, a capacidade de se comunicar sem o auxílio de um intérprete tem permitido a pacientes retomar uma parte muito importante de suas vidas.

Seria preferível tornar possíveis conversas espontâneas, mas isso exigiria grande desenvolvimento da tecnologia disponível. Com esse objetivo, nosso grupo de pesquisa em Tübingen começou a trabalhar, no início de 2000, com Jonathan Wolpaw e seus colegas do Centro Wadsworth do Departamento de Saúde do Estado de Nova York, entre outros. Juntos, criamos o BCl2000, uma plataforma flexível e universal na qual podemos testar novas tecnologias de ondas cerebrais.

Os cientistas da equipe de Wolpaw não trabalham com PCLs, mas com ondas mu, que têm frequências entre 8 e 12 hertz, e ritmos beta, com aproximadamente o dobro dessa frequência. O sistema permite a uma pessoa fazer subir ou descer o cursor pelo aumento ou a diminuição da amplitude das ondas mu ou do ritmo beta. Essas oscilações ocorrem quando o indivíduo utiliza sua capacidade de coordenação motora ou simplesmente quando ele imagina esses movimentos, uma estratégia muito usada é imaginar que se está levantando ou abaixando a mão ou outra parte do corpo.

Com a interface cérebro-computador operando por duas ondas, os pacientes paralisados podem escolher o sinal que controlam com mais precisão. Também há novos programas de interpretação que permitem a diferenciação entre mais de dois estados do cursor – por exemplo, ele também pode ser movido para a esquerda e para a direita, além de para cima e para baixo.

Outro tipo de sensor de ondas cerebrais integrado ao equipamento BCl2000 é o detector do potencial cortical P300, um breve aumento da voltagem que atinge seu máximo aproximadamente 300 milésimos de segundo após o cérebro registrar o início de um acontecimento surpreendente. Emanuel Donchin, psicólogo emérito da Universidade de Illinois, atualmente na Universidade do Sul da Flórida, tem se dedicado a estudar “potenciais corticais conectados a eventos”, particularmente o P300.

O sistema de Donchin baseia-se no fato de que o cérebro humano reage a estímulos novos de modos muito diferentes de como reagiria a estímulos já conhecidos – nesse caso, a reação à letra desejada em vez de outra qualquer.  O indivíduo foca sua atenção em um caractere específico numa matriz de letras: enquanto as linhas e colunas da matriz acendem uma após a outra separadamente, a pessoa deve contar quantas vezes a letra desejada aparece. Quando o cérebro nota que “Lá está ela!”, gera um potencial cortical 300. Um programa de computador verifica quais linhas e quais colunas produziram ondas P300, identificando desse modo a letra desejada. Estudantes sem debilidades neurológicas que participaram de testes foram capazes de selecionar até oito letras por minuto, com alto grau de precisão. Atualmente, os pesquisadores estão testando o funcionamento da interface cérebro-computador e Donchin com pacientes paralisados.

Uma vantagem desse método é que ele pode reconhecer pensamentos entre categorias predeterminadas – neste caso, letras do alfabeto – sem passar pela árdua tarefa de aprender a regular a atividade cerebral, como nos detectores de PCL, A desvantagem é que o aparelho não compreende nada do que se passa pelo cérebro que esteja fora daquelas categorias predeterminadas.

Levando a ideia de controle mental um passo além do cursor, José dei R. Millán e seus colegas do Instituto Dalle Molle de Inteligência Artificial da Percepção em Martigny, Suíça, desenvolveram uma interface que analisa padrões gerais de sinais de EEG em oito pontos da cabeça. Ele capta as diferenças de padrões produzidos ao se pensar em coisas bastante distintas. Utilizando um algoritmo da rede neural, um computador aprende a distinguir três tipos de pensamento. Assim, é capaz de acionar um comando programado com base nos padrões mentais detectados. Nas experiências, indivíduos saudáveis aprendem a dirigir um pequeno robô com rodas (um sucedâneo de uma cadeira de rodas inteligente).

Os sistemas aqui descritos dependem da mensuração de EEG das atividades de milhões de células nervosas – fazendo com que essas abordagens sejam relativamente imprecisas. O procedimento pode ser comparado à tentativa de ouvir a conversa de duas pessoas sentadas em um estádio lotado, com o uso de um microfone direcional posicionado no estacionamento. Não seria muito mais prático escutar as conversas entre células nervosas estando mais perto?

Miguel A. L. Nicolelis e seus colegas da Universidade Duke, EUA, estão tentando criar exatamente esse tipo de situação. Em 2001 eles implantaram conjuntos de multimicroeletrodos em várias regiões do córtex motor de macacos. Os macacos usavam um joystick para guiar o cursor numa tela de computador até um ponto determinado, enquanto Nicolelis media os sinais relacionados a esse movimento em até 92 neurônios motores por meio dos conjuntos de eletrodos implantados. Os macacos precisavam repetir o movimento das mãos várias vezes para que a equipe de Nicolelis pudesse calcular um algoritmo matemático que descrevesse corretamente a atividade das células nervosas individuais. Depois disso, o joystick era desligado, e o controle do cursor era deixado exclusivamente à atividade das células nervosas. Os macacos guiavam o cursor apenas com o pensamento – provavelmente por meio da visualização do caminho que ele deveria realizar.

Um avanço significativo, já que foi a primeira vez que os cientistas conseguiram traduzir um sinal neural baseado inteiramente numa visualização em movimento real em duas dimensões. Com um equipamento como esse, a leitura do pensamento pode se tornar realidade. Se a atividade cerebral for medida no momento exato em que alguém tem um pensamento, esse mesmo pensamento poderia ser reconhecido posteriormente, por meio de comparação com o registro de uma atividade idêntica.

Mas quantas das ideias que diariamente passam por nossa cabeça poderiam ser relacionadas a padrões de ativação correspondentes? Na verdade, um pensamento não é imaginado pelo disparo de apenas uma célula nervosa, mas pela atividade de estruturas celulares inteiras. Essa rede neural combina aspectos individuais de partes da informação numa impressão completa.

Por exemplo, ao entrar em um café, uma mulher imediatamente sente o desejo de tomar uma deliciosa e fumegante xícara de cappuccino, como a que ela vê no balcão. Esse desejo é representado por atividades simultâneas de várias células nervosas, alguns neurônios reagem ao cheiro do café, outros à cor e ao formato da xícara, e outros trazem à memória a lembrança de sua última xícara de cappuccino.

Para “mensurar” esses pensamentos, não basta registrar quais células nervosas estão sendo ativadas ao mesmo tempo e quais processos eletroquímicos que acompanham o evento. É necessário saber também o que essas células representam para aqueles indivíduos – por exemplo, se os impulsos neurais do hipocampo, o centro de armazenamento de memórias do cérebro, representam experiências anteriores agradáveis ou desagradáveis com cappuccino. Esse processo de reconhecimento da relação entre sinal e memória exigiria registrar a atividade de milhões de células nervosas individuais, e a obtenção de tal imagens ainda não é possível nem mesmo com as mais avançadas tecnologias de visualização e os procedimentos mais invasivos de mensuração da atividade cerebral.

Testes desses aparelhos de leitura da mente em seres humanos ainda estão muito distantes. Apesar disso, o trabalho de Nicolelis e outros criam a esperança de que interfaces cérebro­ computador permitirão algum dia a pessoas paralisadas controlar o ambiente à sua volta, e talvez até seus próprios corpos. A partir dessa ideia, Patrick D. Wolf também da Universidade Duke, construiu um protótipo de neurochip e “mochila-computador” que talvez possibilite às pessoas mover membros paralisados por lesões da coluna vertebral. Pequenos conjuntos de sensores no cérebro conectados a um chip na cabeça converteriam atividade elétrica em sinais de radiofrequência, que seriam transmitidos, sem o uso de fios, à “mochila”.  O processador transmitiria os sinais a chips nos braços e nas pernas, que estimulariam os nervos diretamente, ativando os músculos.

Ainda que estejamos muito longe de desenvolver tais capacidades, as interfaces cérebro-computador oferecem a esperança de uma vida melhor àqueles que sofrem de graves deficiências.

Autor: Vocacionados

Sou evangélico, casado, presbítero, professor, palestrante, tenho 4 filhos sendo 02 homens (Rafael e Rodrigo) e 2 mulheres (Jéssica e Emanuelle), sou um profundo estudioso das escrituras e de tudo o que se relacione ao Criador.