p Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio descobriram um simples, ainda uma maneira eficaz de melhorar a forma como a sincronização é medida em sistemas caóticos. A técnica consiste em adicionar um parâmetro constante aos "sinais analíticos" de forma a enfatizar certos aspectos de seu tempo. Isso poderia melhorar as interfaces cérebro-computador projetadas para ajudar pessoas com deficiência. p Os humanos são bons em detectar se coisas separadas acontecem simultaneamente, por exemplo, se duas luzes piscam juntas ou não. Quando dois balanços se movem com um movimento regular, é fácil dizer se existe alguma relação temporal ou "sincronização". Contudo, a trajetória de alguns objetos, como pipas, pode ser muito complicado, embora ainda exiba algum padrão, mesmo que seja difícil de detectar; tais sistemas são chamados de "caóticos". Na física, caos não significa falta de ordem; indica a presença de um tipo de ordem muito complicado. A ordem caótica pode ser encontrada em muitos sistemas, incluindo a atividade dos neurônios.

p Quando trajetórias, que não correspondem necessariamente ao movimento físico e, em vez disso, podem representar sinais elétricos, são suficientemente complicados, torna-se um desafio determinar se eles estão sincronizados. Em muitos casos, apenas alguns aspectos de seu movimento podem estar relacionados. Portanto, medir a sincronização é difícil e tem sido objeto de pesquisa por décadas.

p Usualmente, quando uma trajetória se repete aproximadamente em um loop, é útil considerar em que ponto deste ciclo está o sistema que estamos observando em um determinado momento; chamamos isso de "fase". Enquanto isso, quando uma trajetória é irregular, o tamanho do loop também muda e cada ciclo pode ser maior ou menor que o anterior; isso é chamado de "amplitude". Esses dois aspectos são independentes e podem ser extraídos de qualquer sinal por meio de um truque matemático denominado "sinal analítico".

p Medir se as fases de dois sistemas estão relacionadas ("fase bloqueada") é crucial em muitos campos de interesse. Obter o grau de bloqueio de fase entre todas as combinações possíveis de eletrodos representa uma boa maneira de adivinhar o que alguém está pensando por meio das tensões medidas por meio do eletroencefalograma. Essas técnicas ainda não são muito detalhadas, mas pode detectar algumas formas de movimentos imaginários como uma fonte de dados para interfaces cerebrais para ajudar pessoas com deficiência.

p Contudo, essas interfaces cérebro-computador são geralmente lentas e imprecisas. Agora, pesquisadores no Japão, A Polônia e a Itália propõem uma nova abordagem para medir a sincronização entre os sinais do eletroencefalograma. Esta pesquisa foi o resultado de uma colaboração entre cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio, em parte financiado pela World Research Hub Initiative, a Academia Polonesa de Ciências em Cracóvia, Polônia, e a Universidade de Catania, Itália.

p A ideia é direta e consiste em adicionar uma constante após o cálculo do "sinal analítico"; isso efetivamente tem um efeito de deformação, como mostrado na Figura 1. Uma consequência é que a sincronização entre as fases e amplitudes de dois sinais é capturada conjuntamente de uma forma que depende do valor desta constante adicionada.

p A equipe de pesquisa primeiro analisou os efeitos da adição dessa constante em sistemas teóricos simples antes de passar para casos mais representativos, como uma rede de osciladores de transistor. Em seguida, eles aplicaram sua abordagem a um conjunto de dados de sinais de eletroencefalograma para os quais os usuários eram instruídos a descansar ou imaginar o movimento da mão esquerda ou direita. A constante adicionada ajudou claramente a equipe a medir a sincronização entre os eletrodos, em última análise, permitindo-lhes aumentar a precisão da classificação para essas ações imaginárias.

p Embora simples, a abordagem resultou em melhorias significativas nos casos analisados ​​pela equipe. Em esforços futuros, eles continuarão a investigar esse método para que, com sorte, tenha um impacto nas aplicações práticas.