Projeto deve facilitar uso de próteses comandadas pela mente

A pesquisa, feita em parceria com a Universidade de Columbia, dos Estados Unidos, foi publicada recentemente na revista eletrônica PLOS Computational Biology

A mente e o corpo são como duas máquinas bem projetadas, construídas sobre um sistema operacional único. Assim como um computador e um telefone celular do mesmo fabricante, a transmissão de informação entre o cérebro e o resto do organismo ocorre naturalmente e sem erros. Conecte um acessório de origem estranha, e essa harmonia pode apresentar defeitos. É isso que ocorre nas pesquisas que procuram desenvolver próteses controladas pelo pensamento do usuário. Máquina e cérebro não se comunicam de forma eficiente, a conexão sofre com o ruído entre as interfaces orgânica e artificial. Um novo trabalho com a participação de um professor da Universidade de Brasília (UnB) procura resolver esse problema, traduzindo os comandos mentais para a língua computacional.

A pesquisa, feita em parceria com a Universidade de Columbia, dos Estados Unidos, foi publicada recentemente na revista eletrônica PLOS Computational Biology. O artigo descreve o trabalho de desenvolvimento de um algoritmo que “ensina” ao computador como compreender as intenções do usuário, ao mesmo tempo que ajuda a pessoa a enviar mensagens mais claras para o sistema eletrônico. O programa considera o cérebro como um tipo de codificador de intenções do usuário, e a máquina como um decodificador. A função da fórmula desenvolvida pelos pesquisadores é aprimorar o funcionamento das duas partes ao mesmo tempo, de maneira personalizada e individualizada.

O segredo está na capacidade de aprendizado do sistema eletrônico, que procura interpretar os comandos enviados pelo cérebro e antecipar as vontades do usuário com base em um estudo prévio da mente daquela pessoa. “Primeiro, implantam-se os eletrodos no cérebro, e a máquina é conectada para medir os sinais típicos, como os neurônios disparam naturalmente. Uma vez que temos essa caracterização, resolvemos um problema de matemática com os parâmetros individuais da pessoa. Essa resolução individualiza a máquina para a pessoa, otimizando a comunicação”, explica Donald Pianto, professor do Departamento de Estatística da UnB, que participou do desenvolvimento do algoritmo quando realizava um estágio de pós-doutorado em Columbia, por meio do programa Ciência sem Fronteiras.

Correio Brasiliense - Roberta Machado

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Nova prótese 'sensível' dá esperanças a pessoas amputadas

09/06/2015 05h00 - Atualizado em 09/06/2015 05h00

Prótese recria sensibilidade do membro perdido e elimina dores fantasma.

Sensores conectados à prótese enviam sinais às terminações nervosas.

O professor Hubert Egger, da Universidade Linz, faz testes com a primeira prótese de perna "sensível", que foi recebida pelo paciente Wolfgang Rangger, (Foto: AFP Photo/Samuel Kubani)

Um austríaco que não tem uma perna se tornou o primeiro amputado a utilizar uma prótese que recria a sensibilidade do membro perdido e dá esperanças contra as dores fantasma.

"Tenho a impressão de ter um pé novamente", afirmou à AFP Wolfgang Rangger, um professor de 54 anos, amputado na altura do joelho em 2007 após complicações de um acidente vascular cerebral.

"Já não escorrego no gelo, sinto a diferença quando caminho sobre cascalho, concreto, grama ou areia. Sinto inclusive as pedrinhas", afirma o primeiro paciente operado pelo professor Hubert Egger, da Universidade de Linz.

Seis meses depois do implante, Wolfgang Rangger corre, anda de bicicleta e inclusive faz escalada. Quando caminha, seu coxear é quase imperceptível.

Este resultado espetacular é fruto de uma técnica que associa o deslocamento dos feixes de nervos com a aplicação de sensores conectados em uma prótese de um novo tipo.

No caso do paciente de Linz, os médicos pegaram, no centro do coto, as terminações nervosas que conduziam inicialmente ao pé amputado. Depois as desviaram à superfície da coxa, onde as conectaram com a parte alta da prótese.

Sinal enviado ao cérebro

Wolfgang Rangger corre, anda de bicicleta e faz escalada desde que recebeu a nova prótese (Foto: AFP Photo/Samuel Kubani)

Por sua vez, a perna artificial inclui sensores sob a planta do pé unidos a outras células, chamadas simuladores, que estão em contato com o coto. A informação transferida entre os sensores e os simuladores permite imitar, e finalmente reproduzir, a sensação do membro perdido.

Com cada passo, cada vez que exerce pressão sobre o solo, o pé artificial de Wolfgang Rangger envia um sinal preciso ao cérebro.

"Em um pé com boa saúde, são os receptores da pele os que cumprem esta função. Um amputado não tem estes receptores, é claro. Mas os transmissores de informação, que são os nervos, seguem existindo. É preciso apenas estimulá-los", resume o professor Egger.

O médico austríaco já havia inovado em 2010 ao apresentar uma prótese de braço controlada pela mente, graças a uma conexão entre os nervos motores e a prótese.

Desta vez o princípio é o mesmo, mas o percurso é realizado ao contrário: a informação parte da prótese para chegar ao cérebro.

O fim das dores fantasma

Nova prótese acabou com os episódios de "dores fantasmas" (Foto: AFP Photo/Samuel Kubani)

Além disso, a prótese testada em Linz oferece ao seu portador uma segunda vantagem que, ao menos para ele, é igualmente importante: o novo sistema colocou fim, em apenas alguns dias, às dores fantasmas que precisou suportar durante anos depois de perder sua perna.

"Com minha prótese convencional", lembra Wolfgang Rangger, "podia apenas caminhar. Não conseguia dormir mais que duas horas por noite e precisava de morfina para aguentar durante o dia".

Esta sensação de sofrimento no membro que já não possui, muito comum, ocorre devido a uma hipersensibilidade que se desenvolve progressivamente no cérebro, que, de certa forma, busca o membro amputado, explica o professor Egger.

A dor fantasma, prossegue, é agravada pela lembrança traumática do acidente ou da doença que levou à amputação.

A prótese "sensível" o remedia, ao enviar novamente informações ao cérebro, interrompendo sua busca vã e infinita.

O custo do protótipo está calculado entre 10.000 e 30.000 euros. Sua industrialização já poderia começar, mas a equipe de Linz quer estudar um pouco mais os resultados obtidos com o primeiro paciente.

LINK  http://glo.bo/1cI3aT3

Vejam o momento incrível que um duplo amputado utiliza dois braços controlados pela mente, pela primeira vez

Tecnologia & Ciencia – Urandir – Just True News

Les Baugh, que perdeu seus membros superiores em um acidente elétrico, há 40 anos, foi capaz de operar o sistema, simplesmente através de comandos cerebrais, tratando o maquinário como se ele realmente fosse parte de seu corpo.

Depois de treinar seus músculos para usar os novos acessórios, ele foi capaz de levantar taças, e realizar uma série de movimentos com cada braço, em um procedimento que especialistas dizem acreditam poder mudar a maneira com a qual próteses são usadas.

Um homem do Colorado, nos EUA, fez história no Laboratório da Universidade de Johns Hopkins de Física Aplicada (APL), neste verão, ao tornar-se o primeiro amputado a utilizar dois do Modular Prosthetic Limbs (próteses modulares) e conseguir controlá-las.

Baugh estava na cidade por duas semanas, em junho, como parte de um esforço de pesquisa financiada pela APL, para avaliar a usabilidade do MPL, desenvolvido ao longo da última década.

Antes de conectar o sistema de membros com os ritmos, Baugh teve que passar por uma cirurgia no Hospital Johns Hopkins, conhecida como reinervação muscular orientada. “É um procedimento cirúrgico relativamente novo que atribui novamente os nervos que, uma vez, controlavam os braço e as mãos”, explicou Albert Chi, cirurgião do Johns Hopkins. “Através da reativação de nervos existentes, podemos torná-los novamente ativos nas pessoas que tiveram amputações nos membros superiores, afim de controlar suas próteses apenas pensando sobre a ação que deseja executar”.

Após a recuperação, Baugh visitou o Laboratório para saber mais sobre a utilização dos MPLs. Primeiro, ele trabalhou com pesquisadores através do sistema de reconhecimento de padrões. “Nós usamos algoritmos de reconhecimento de padrões para identificar os músculos individuais que sejam entidades, o quão bem eles se comunicam uns com os outros, e sua amplitude e frequência. Captamos essa informação e traduzimos isso em movimentos reais dentro de uma prótese”, explicou Chi.

Então Baugh foi montado com um suporte em seu peito e ombros, capaz de aguentar e segurar os membros protéticos, além de fazer as conexões neurológicas com os nervos novamente ativos.

Enquanto isso, a equipe trabalha no sistema dos membros através de um Ambiente Virtual de Integração (VIE), uma versão de realidade virtual do MPL. O VIE é totalmente intercambiável com os membros protéticos e, através do processo de licenciamento da APL, fornece, atualmente, a 19 grupos na comunidade de pesquisa, um meio de baixo custo para testar interfaces conectadas entre cérebro-computador.

Ele está sendo usado para testar novos métodos de interface neural e estudar dores do membro fantasma, além de servir como um sistema de formação portátil.

Até o momento que o soquete foi colocado, Baugh disse que estava mais do que pronto para começar. Quando as próteses foram anexadas, ele disse: “Eu fui colocado em um mundo totalmente diferente”. Ele conseguiu mover vários objetos, incluindo um copo vazio de uma altura razoável entre prateleiras, uma das oito tarefas que precisava cumprir.

“Esta tarefas podem ser comumente enfrentadas em um ambiente do dia-a-dia, em casa”, disse Courtney Moran, uma engenheira protética do APL, que trabalhou com Baugh. “Foi importante, porque isto não é possível de ser realizado com as próteses atualmente disponíveis. Ele foi capaz de realizar essas tarefas com apenas 10 dias de treinamento, o que demonstra a natureza intuitiva do controle”, explicou.

Moran disse que a equipe de pesquisa se apoiará muito nos resultados do teste que Baugh foi capaz de realizar. “Nós esperávamos que ele ultrapassasse o desempenho esperado, em comparação com o que ele pode alcançar com os sistemas convencionais, mas a velocidade com que ele aprendeu os movimentos e o número de tarefas que ele foi capaz de realizar em um curto período de tempo, foi muito além das expectativas“, disse ela.

O que realmente surpreendeu os pesquisadores, e foi outro marco importante para o MPL, foi a sua capacidade de controlar uma combinação de movimentos utilizando os dois braços ao mesmo tempo. “Este foi um primeiro controle bimanual simultâneo com próteses”, disse principal pesquisador do estudo, Michael McLoughlin.

“Eu acho que nós estamos apenas começando. É como os primórdios da Internet. Há apenas uma quantidade enorme de potencial à nossa frente e nós acabamos de iniciar este caminho. E eu acho que nos próximos cinco ou dez anos, conseguiremos um avanço fenomenal”, estimou com esperança.

O próximo passo, segundo McLoughlin, é enviar Baugh para casa com um par de sistemas de membros para que ele possa ver como eles se integram em sua vida cotidiana.

Baugh está ansioso para esse dia. “Talvez eu seja capaz de executar essa mudança ao mesmo tempo que faço parte dela. Estou ansioso para fazer coisas simples que a maioria das pessoas nem valorizam. E isso é possível para mim, novamente”, concluiu.

Tecnologia – Urandir – Just True News
fontes: Urandir News & Record Tecnologia www.r7.com

Menino recebe prótese inspirada em Star Wars fabricada por impressora 3D

Tecnologia permitiu ao garoto de 7 anos realizar sonho de se transformar em personagem da série de ficção

A cada dia as possibilidades de uso das impressoras 3D parecem aumentar. Dessa vez, a tecnologia ajudou a realizar o sonho do pequeno Liam Porter, de 7 anos, como relatado no site de notícias Daily News, dos Estados Unidos.

O menino, que nasceu sem parte do braço esquerdo, foi selecionado pela organização não governamental E-Nable para receber uma prótese fabricada por impressoras 3D. Mas não foi uma simples prótese. A peça foi criada de acordo com a paixão do garoto pela série de ficção Star Wars. Assim, o braço mecânico recebido por Liam simula a armadura dos Imperial Clone Troopers, personagens da saga. O projeto demorou três meses para ser concluído e custou cerca de US$ 300 para ser fabricado, enquanto próteses tradicionais podem custar até US$ 9 mil.

Para a entrega o presente, foi feita uma surpresa em um cinema da cidade natal do menino, Augusta, no estado americano da Georgia. O evento contou com a participação de um grupo de voluntários vestidos como outros personagens de Star Wars para dar mais veracidade ao ato. E além da prótese, Liam ganhou um capacete dos Clone Troopers. 

Ao receber a prótese, o garoto se mostrou muito feliz e logo começou a manipular objetos e até mesmo conseguiu segurar um copo, conforme no video abaixo: