Uma breve história

Acredite ou não, apesar de parecerem ficção científica e futuristas, os BCIs já existem há algum tempo. A atividade elétrica do cérebro humano foi registrada pela primeira vez depois que Hans Berger desenvolveu o primeiro eletroencefalograma (EEG) em 1924. Ele e outros pesquisadores passaram as próximas décadas fazendo descobertas fundamentais em neurociência, sendo a mais notável para BCIs a descoberta do onda alfa. Então, em 1965, o compositor americano Alvin Lucier construiu uma das primeiras “interfaces cérebro-computador” para sua peça Music for Solo Performer.. Ele conectou alto-falantes a vários instrumentos de percussão e usou um EEG e hardware de processamento de sinal para que as ondas alfa do usuário “tocassem” os instrumentos! O primeiro BCI convencional (um sistema que controla um computador) produzido foi por Jacques Vidal, professor da UCLA. Ele cunhou o termo e propôs o “desafio BCI” (controlar objetos externos usando sinais cerebrais) em seu artigo de 1973 Toward direct brain-computer communication e passou a construir um BCI baseado em EEG para controlar um cursor em uma tela de computador.

BCIs invasivos

Embora a maior parte dos primeiros trabalhos sobre BCIs tenha sido feita usando EEG e outros métodos não invasivos, os pesquisadores rapidamente começaram a experimentar métodos invasivos. Ao colocar eletrodos dentro do cérebro e não na cabeça, o dispositivo é capaz de ler o sinal com muito mais clareza (menos ruído) e com muito mais precisão (maior resolução espacial). Os métodos não invasivos só podem atingir áreas gerais do cérebro onde são colocados, e o sinal que eles lêem é um mashup da atividade dos neurônios próximos. Os métodos invasivos, por outro lado, são capazes de atingir grupos específicos de neurônios ou mesmo os próprios neurônios individuais.

Uma das primeiras aplicações invasivas de BCI foi um sistema de visão artificial para cegueira não congênita (não de nascença), cujo pioneiro foi William Dobelle. Seu primeiro protótipo, um conjunto de 68 eletrodos, foi implantado no córtex visual de um paciente em 1978. Emparelhado com câmeras montadas em óculos, esse sistema permitia ao paciente ver contornos e tons de cinza em um pequeno campo de visão. Dobelle construiu uma segunda versão mais poderosa do dispositivo e restaurou a visão limitada em 16 pacientes. Como prova do nível de realização, o primeiro a receber este implante de segunda geração, Jens Naumann, conseguiu dirigir lentamente em um estacionamento imediatamente após receber o implante. Infelizmente, Dobelle morreu antes que seu trabalho fosse devidamente documentado e sem ninguém vivo que pudesse manter os dispositivos,

Mais recentemente, os BCIs ganharam destaque após as impressionantes demonstrações da Neuralink e as grandes promessas de Elon Musk para a tecnologia. Deve-se notar que existem algumas outras empresas e laboratórios de pesquisa trabalhando em BCIs invasivos comerciais, alguns dos quais parecem estar muito à frente do Neuralink (embora estejam alcançando rapidamente). Enquanto a Neuralink ainda está aguardando a aprovação do FDA para testes em humanos (no “Show and Tell” da Neuralink em novembro de 2022, Elon afirmou que espera ser aprovado nos próximos 6 meses), a Synchron foi a primeira empresa a ser aprovada em julho de 2021. Sendo assim disse, Neuralink ainda tem de longe as demonstrações mais impressionantes, mostrando macacos fazendo uma variedade de tarefas de controle, bem como reagindo a estímulos visuais artificiais, tudo através do mesmo dispositivo.

Formulários

As poucas aplicações discutidas até agora são apenas a ponta do iceberg. Em sua forma atual e futura, os BCIs são capazes de fornecer terapias e soluções para uma infinidade de problemas médicos. As principais aplicações atuais são para restaurar a visão, restaurar o movimento ou controlar próteses robóticas e comunicação por meio de digitação virtual e controle de cursores.

No futuro, esses dispositivos poderão levar cada um dos aplicativos atuais muito mais longe, ramificar-se em outros aplicativos médicos e, eventualmente, talvez até ser usados ​​para aumentar os consumidores. Com dispositivos de maior largura de banda como o Neuralink, a restauração completa da visão em qualquer indivíduo deve ser possível. Próteses robóticas melhores serão feitas e os BCIs podem até atuar como um “shunt neural” para restaurar o movimento em alguns casos de paralisia. A comunicação por meio de BCIs continuará a melhorar à medida que mais dados forem coletados, permitindo que modelos de IA mais sofisticados aprendam a interpretar, codificar e transmitir nossos pensamentos [1]. Além das aplicações atuais, pesquisadores e empresas têm investigado a viabilidade do uso de BCIs para diagnosticar e tratar vários distúrbios neurológicos e doenças mentais.

Uma aplicação atual não médica para BCIs também está começando a tomar forma: controladores de jogos. Já existem algumas empresas desenvolvendo BCIs baseados em EEG não invasivos para jogar videogames, incluindo algumas que os integram em headsets de realidade virtual. Embora ainda esteja em seus estágios iniciais como um aplicativo, há um argumento muito forte para esta tecnologia trazer um novo jogo incrivelmente envolvente e meio de contar histórias. Também permite que aqueles que não conseguem usar os controladores existentes possam se divertir jogando videogames.

Finalmente, muito mais adiante, os BCIs podem até estar disponíveis para os consumidores. Embora essa seja certamente uma questão controversa e eticamente complexa quando se considera preço e disponibilidade, segurança e implicações filosóficas, é divertido especular sobre os superpoderes que os BCIs podem nos dar. Imagine nunca mais precisar de um telefone ou computador, com um BCI você pode enviar um pensamento para um amigo em vez de um texto, salvar memórias em vez de fotos ou vídeos, baixar informações no lugar de incontáveis ​​horas de pesquisa e muito mais!

[1] Uma ilustração do que estou me referindo é um estudo recente de Stanford (maio de 2021), no qual os pesquisadores conseguiram melhorar drasticamente as palavras por minuto de um paciente. Em vez de digitar controlando um cursor em um teclado virtual como é a abordagem padrão, eles fizeram o participante se imaginar escrevendo as letras e treinaram uma rede neural artificial para decodificar a atividade neural correspondente nas palavras. Neuralink então mostrou uma demonstração semelhante com seus macacos em seu evento Show and Tell de 2022. À medida que mais dados são coletados, acredito que as ANNs serão capazes de decodificar pensando na palavra ou frase ou na própria ideia.

Este artigo foi escrito para a QMIND — a maior comunidade de graduação do Canadá para líderes em tecnologia disruptiva.