Este ano deu origem a uma incrível mistura de implantes cerebrais que podem gravar, decodificar e alterar a atividade cerebral.

Parece um déjà vu – interfaces cérebro-máquina também viviam de graça na minha cabeça em resumo do ano passado, mas por um bom motivo. Os neurocientistas estão a construir chips eletrónicos cada vez mais sofisticados e flexíveis que integram perfeitamente a inteligência das máquinas com os nossos cérebros e medulas espinais a uma velocidade recorde. O que antes era ficção científica – por exemplo, ajudar pessoas paralisadas a recuperar a capacidade de caminhar, nadar e andar de caiaque – agora é realidade.

Este ano, os implantes cerebrais transformaram ainda mais a vida das pessoas. O molho não tão secreto? IA.

Um implante na medula espinhal de um paciente com doença de Parkinson – que destrói lentamente um tipo de célula cerebral para planejar movimentos – traduziu sua intenção de se mover. Depois de décadas, o homem poderia voltar a passear com facilidade por uma estrada à beira-mar. O estudo abre caminho para a restauração do movimento em outros distúrbios cerebrais – como doença de Lou Gehrig, onde as conexões neurais com os músculos se desintegram lentamente, ou em pessoas com danos cerebrais causados ​​por acidente vascular cerebral.

outro julgamento usaram estimulação elétrica para aumentar a memória de curto prazo em pessoas que vivem com lesões cerebrais traumáticas. Os zaps cuidadosamente cronometrados aumentaram a capacidade de atenção décadas após a lesão – permitindo aos participantes realizar malabarismos com várias tarefas diárias e praticar hobbies como a leitura.

Os implantes cerebrais também prosperaram como ferramentas de diagnóstico. Um estudo usaram implantes para decodificar padrões de ondas cerebrais associados à depressão e para potencialmente prever recaídas. O estudo decifrou como os sinais cerebrais diferem entre um cérebro saudável e um deprimido, o que poderia inspirar algoritmos melhores para afastar a atividade cerebral da depressão.

Mas talvez o maior progresso tenha sido na decodificação da fala – tecnologias que traduzir pensamentos em palavras e frases. Estas tecnologias apoiam pessoas que perderam a capacidade de falar, proporcionando-lhes uma forma alternativa de comunicar com os seus entes queridos.

Aqui estão os destaques de 2023 de uma nova geração de “leitura cerebral” implantes.

Pensamentos para texto

Falamos a uma velocidade de cerca de 150 palavras por minuto. É um padrão alto para implantes cerebrais.

Muitos distúrbios neurológicos, como acidente vascular cerebral, paralisia ou síndrome do encarceramento, privam uma pessoa da capacidade de falar – mesmo que sua mente ainda esteja coerente. No início deste ano, uma equipe de Stanford ajudou uma mulher de 67 anos a restaurar sua fala para 62 palavras por minuto, mais de três vezes a velocidade dos implantes anteriores. A mulher perdeu a voz devido à doença de Lou Gehrig, que corrói lentamente a capacidade do cérebro de controlar os músculos da fala, do movimento e, eventualmente, da respiração.

O estudo usou uma enorme biblioteca de palavras para decodificar sua fala a partir de duas fontes: atividade elétrica na área de Broca, o “centro da linguagem” do cérebro, e dos músculos ao redor de sua boca. Esses sinais foram alimentados em uma rede neural recorrente – um tipo de algoritmo de aprendizado profundo – para distinguir os elementos básicos da fala. Em apenas três dias, o sistema foi capaz de decodificar os pensamentos da mulher em velocidade recorde – embora com erros.

Outro sistema foi melhor. Em vez de usar eletrodos que penetram no cérebro, o dispositivo – chamado ECoG para eletrocorticografia – consiste em pequenos eletrodos semelhantes a placas colocados na superfície do cérebro para capturar sinais elétricos. Ele ainda precisa ser implantado abaixo do crânio, mas limita os danos aos tecidos sensíveis do cérebro. Cada eletrodo, aproximadamente do tamanho da cabeça de um percevejo, pode registrar sinais neurais de alta qualidade.

O ECoG foi usado pela primeira vez na virada deste século para registrar sinais de fala e movimento em pessoas com epilepsia. Logo se desenvolveu em um dispositivo que permitiu uma pessoa com síndrome do encarceramento para comunicar seus pensamentos usando o implante em casa.

A novidade é a introdução da IA. Alguns algoritmos decodificaram a atividade cerebral dos movimentos vocais – por exemplo, a posição da língua e o formato da boca – enquanto grandes modelos de linguagem, como os que alimentam o ChatGPT, construíam frases a partir dos dados. Embora o sistema pudesse traduzir sinais cerebrais em texto a cerca de 78 palavras por minuto, cerca de um quarto apresentava erros. Mas a comunicação não-verbal compensou os erros: o implante utilizou expressões faciais para animar um avatar digital, proporcionando aos pacientes mais um modo de comunicação.

Um ponto de viragem

Os implantes cerebrais são um tipo de interface cérebro-máquina. Fiel ao seu nome, esses dispositivos ligam o cérebro aos computadores. Como funciona o dobrador de carta de canal eles unem os dois está totalmente aberto a soluções criativas.

A maioria dos sistemas mede a atividade elétrica no cérebro e muitas vezes requer cabos que ligam eletrodos a computadores que podem decodificar a atividade neural.

Este ano, um estudo corte o cordão com um implante sem fio. O sistema consiste em placas de circuito flexíveis do tamanho de grãos espalhadas pelo cérebro que podem detectar e armazenar temporariamente mudanças na atividade. Esses “nós” transmitem dados sem fio para um receptor em forma de fone de ouvido, que processa as informações, controla a estimulação cerebral por meio dos nós e alimenta o conjunto. Embora sem fio, o sistema ainda requer cirurgia para implantação.

Uma alternativa? Dispositivos que captam sinais cerebrais sem cirurgia.

Um estudo usou IA para traduzir dados de ressonância magnética funcional (fMRI) – uma técnica não invasiva – na “essência” dos pensamentos de uma pessoa. A tecnologia não traduz a atividade cerebral em palavras; em vez disso, captura ideias à medida que evoluem, mesmo que as palavras exatas se percam na tradução. Outro estudo mediu a atividade cerebral com um capacete semelhante a uma touca de natação embutido com eletrodos colocados no couro cabeludo. À medida que um usuário lia silenciosamente frases em sua mente, o limite – com a ajuda da IA ​​– traduzia seus “pensamentos” em texto.

Outros dispositivos estão explorando métodos inteiramente novos de conectar a máquina ao cérebro – por exemplo, com luz. Um estudo recente neurônios combinados geneticamente modificados para responder à luz e sondas flexíveis que ativam esses neurônios com diferentes cores de luz LED. Combinado com uma tecnologia comum que controla as configurações de luz, o dispositivo, com mais de mil pixels de LED independentes, poderia controlar a atividade de vários neurônios individuais ao mesmo tempo.

As células cerebrais são barulhentas. O novo dispositivo ajudou a resolver a cacofonia para resolver os circuitos cerebrais subjacentes a papéis mentais específicos. Ele ativou neurônios de até cinco milímetros de profundidade no cérebro de um camundongo – aproximadamente a parte mais grossa do córtex humano.

Mudança de Paradigma

Os implantes cerebrais não são máquinas de leitura de mentes. Mas à medida que a tecnologia evolui, é provável que encontre inúmeras minas terrestres éticas. Um dispositivo que transmite pensamentos como texto, por exemplo, pode inadvertidamente invadir a privacidade.

A Organização das Nações Unidas para a Educação, a Ciência e a Cultura (UNESCO) já está olhando para o futuro. Neste verão, eles lançou um projeto na neurotecnologia, apelando a regulamentações globais e a um quadro ético à medida que os implantes cerebrais avançam rumo a um futuro desconhecido. A organização desenvolveu anteriormente directrizes semelhantes para outros avanços importantes, tais como a forma de utilizar e partilhar dados genéticos humanos e como desenvolver a IA para melhorar a sociedade como um todo.

Os implantes cerebrais têm evoluído rapidamente, mas sua utilidade no mundo real está apenas começando. Com o poder transformador vem a responsabilidade. Uma conversa global sobre acesso, igualdade, privacidade e, mais filosoficamente, sobre o que significa ser humano não deveria ser uma reflexão tardia. Em vez disso, pode ser tão importante quanto a própria tecnologia à medida que continuamos numa era de ciborgues.

Crédito de imagem: Jerry Tang/Martha Morales/Universidade do Texas em Austin

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• Fonte: https://singularityhub.com/2023/12/29/welcome-to-the-cyborg-era-brain-implants-transformed-lives-this-year/