Tablets e outros dispositivos de computação móvel fazem parte da vida cotidiana, mas usá-los pode ser difícil para pessoas com paralisia. Uma nova pesquisa do consórcio BrainGate mostra que uma interface cérebro-computador (BCI) pode permitir que pessoas com paralisia operem diretamente um tablet de prateleira apenas pensando em fazer movimentos e cliques do cursor.

Em um estudo publicado em 21 de novembro em PLOS ONE , três participantes de ensaios clínicos com tetraplegia, cada um deles estava usando o BrainGate BCI experimental que registra a atividade neural diretamente de um pequeno sensor colocado no córtex motor, foram capazes de navegar por programas de tablet comumente usados, incluindo e-mail, bate-papo, aplicativos de streaming de música e compartilhamento de vídeo. Os participantes trocaram mensagens com a família, amigos, membros da equipe de pesquisa e seus colegas participantes. Eles navegaram na web, verificou o tempo e fez compras online. Um participante, um músico, tocou um trecho de "Ode to Joy" de Beethoven em uma interface de piano digital.

"Por anos, a colaboração BrainGate tem trabalhado para desenvolver o know-how de neurociência e neuroengenharia para permitir que pessoas que perderam habilidades motoras controlem dispositivos externos apenas pensando sobre o movimento de seu próprio braço ou mão, "disse o Dr. Jaimie Henderson, autor sênior do artigo e neurocirurgião da Universidade de Stanford. "Neste estudo, Aproveitamos esse know-how para restaurar a capacidade das pessoas de controlar exatamente as mesmas tecnologias cotidianas que usavam antes do início de suas doenças. Foi maravilhoso ver os participantes se expressarem ou apenas encontrarem uma música que desejam ouvir. "

O BrainGate BCI experimental inclui um implante do tamanho de aspirina para bebês que detecta os sinais associados aos movimentos pretendidos produzidos no córtex motor do cérebro. Esses sinais são então decodificados e roteados para dispositivos externos. Os pesquisadores BrainGate e outros grupos que usam tecnologias semelhantes mostraram que o dispositivo pode permitir que as pessoas movam braços robóticos ou recuperem o controle de seus próprios membros, apesar de ter perdido habilidades motoras por doença ou lesão. Este estudo da colaboração inclui cientistas, engenheiros e médicos do Carney Institute for Brain Science da Brown University, o Providence Veterans Affairs Medical Center (PVAMC), Hospital Geral de Massachusetts (MGH) e Universidade de Stanford.

Dois dos participantes neste último estudo tiveram fraqueza ou perda de movimento de seus braços e pernas devido à esclerose lateral amiotrófica (ELA), uma doença progressiva que afeta os nervos do cérebro e da coluna que controlam o movimento. O terceiro participante ficou paralisado devido a uma lesão na medula espinhal. Todos foram inscritos em um ensaio clínico com o objetivo de avaliar a segurança e a viabilidade do sistema BrainGate experimental.

Para este estudo, sinais neurais do BrainGate BCI foram roteados para uma interface Bluetooth configurada para funcionar como um mouse sem fio. O mouse virtual foi então emparelhado com um tablet Google Nexus 9 não modificado. Os participantes foram então solicitados a realizar um conjunto de tarefas projetadas para ver como eles eram capazes de navegar em uma variedade de aplicativos comumente usados, e passar de um aplicativo para outro. Os participantes navegaram pelas seleções de música em um serviço de streaming, procurou vídeos no YouTube, percorreu um agregador de notícias e compôs e-mails e bate-papos.

O estudo mostrou que os participantes eram capazes de fazer até 22 seleções de apontar e clicar por minuto ao usar uma variedade de aplicativos. Em aplicativos de texto, os participantes foram capazes de digitar até 30 caracteres efetivos por minuto usando e-mail padrão e interfaces de texto.

Os participantes relataram achar a interface intuitiva e divertida de usar, o estudo observou. Um disse, "Parecia mais natural do que nas vezes que me lembro de usar um mouse." Outro relatou ter "mais controle sobre isso do que o que normalmente uso".

Os pesquisadores ficaram satisfeitos ao ver a rapidez com que os participantes usaram a interface do tablet para explorar seus hobbies e interesses.

"Foi ótimo ver nossos participantes abrindo caminho pelas tarefas que pedimos que realizassem, mas a parte mais gratificante e divertida do estudo foi quando eles simplesmente fizeram o que queriam, usando os aplicativos de que gostavam para fazer compras, assistindo a vídeos ou apenas conversando com amigos, "disse o autor principal, Dr. Paul Nuyujukian, um bioengenheiro em Stanford. "Uma das participantes nos disse no início do teste que uma das coisas que ela realmente queria fazer era tocar música novamente. Então, vê-la tocar em um teclado digital foi fantástico."

O fato de os tablets estarem totalmente inalterados e todos os softwares de acessibilidade pré-carregados desligados foi uma parte importante do estudo, disseram os pesquisadores.

"As tecnologias assistivas que estão disponíveis hoje, embora sejam importantes e úteis, são todos inerentemente limitados em termos de velocidade de uso que permitem, ou a flexibilidade da interface, "disse Krishna Shenoy, autor sênior do artigo e engenheiro elétrico e neurocientista da Universidade de Stanford e do Howard Hughes Medical Institute. "Isso se deve em grande parte aos sinais de entrada limitados disponíveis. Com a riqueza da entrada do BCI, conseguimos comprar apenas dois tablets na Amazon, ligue o Bluetooth e os participantes poderão usá-los com nosso sistema BrainGate de investigação imediatamente. "

The researchers say that the study also has the potential to open important new lines of communication between patients with severe neurological deficits and their health care providers.

"This has great potential for restoring reliable, rapid and rich communication for somebody with locked-in syndrome who is unable to speak, " said Jose Albites Sanabria, who performed this research as a graduate student in biomedical engineering at Brown University. "That not only could provide increased interaction with their family and friends, but can provide a conduit for more thoroughly describing ongoing health issues with caregivers."

As a neuroscientist and practicing critical care neurologist, senior author Dr. Leigh Hochberg of Brown University, Massachusetts General Hospital and the Providence VA Medical Center sees tremendous potential for the restorative capabilities of BCIs exemplified in this study.

"When I see somebody in the neuro-intensive care unit who has had an acute stroke and has lost the ability to move or communicate, I'd like to be able to say, 'I'm very sorry this has happened, but we can restore your ability to use the technologies you were using before this happened, and you'll be able to use them again tomorrow, '" Hochberg said. "And we are getting closer to being able to tell someone who has been diagnosed with ALS, 'even while we continue to seek out a cure, you will never lose the ability to communicate.' This work is a step toward those goals."