Geralmente, a tecnologia responsável pelo registo da actividade cerebral encontra-se em centros e instituições de investigação, tais como hospitais. Contudo, nos últimos anos, o conhecimento sobre como funcionam as ligações cerebrais tem vindo a aumentar e várias empresas privadas de microelectrónica têm estado interessadas no desenvolvimento de novos equipamentos para conhecer e registar a actividade cerebral. Dia após dia, os sistemas desenvolvidos estão a tornar-se mais baratos e mais pequenos em tamanho.
A soma de todos estes factores traz consigo um desenvolvimento tecnológico muito positivo, o que implica uma disponibilidade ao alcance de cada vez mais pessoas, especialmente para aqueles que sofrem de doenças complexas, como a doença de Parkinson. Assim, estes dispositivos procuram registar a actividade do cérebro e mesmo a sua estimulação para a procura de novos tratamentos.
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Actualmente, empresas como a Neuralink ou o Facebook estão cada vez mais perto de registar e recolher dados sobre a actividade neural graças à utilização de novos artigos de desgaste.
Recentemente, a Neurotech Reports, uma empresa de consultoria especializada em neurotecnologia, estimou o valor de mercado global das interfaces cérebro-computador (BCI) em mais de 9.000 milhões de dólares em 2020, que também irá crescer para cerca de 15.000 milhões de dólares em 2024. Por conseguinte, espera-se um futuro surpreendente para estes dispositivos neurotecnológicos se conseguirem ultrapassar as adversidades técnicas com que hoje se debatem.
O dispositivo da Neuralink Corporation
A Neuralink Corporation é uma empresa de neurotecnologia centrada na concepção e fabrico de dispositivos BCI. Embora os seus projectos estejam ainda em fase experimental com animais, estão a provar ter um impacto importante na vida quotidiana dos seres humanos.
Entre os seus avanços, destaca-se a técnica de Estimulação Cerebral Profunda (DBS) para a estimulação cerebral profunda. Esta técnica consiste em implantar um ou vários microelectrodos no cérebro de uma pessoa com doenças que permitem a estimulação das regiões de origem dos sinais eléctricos que geram a doença.
Os referidos eléctrodos são compostos por um dispositivo electrónico com uma bateria que actua como neuroestimulador através de um pequeno cabo que sai do crânio do paciente. Assim, o neuroestimulador deve enviar sinais eléctricos para as regiões do cérebro que causam a doença, a fim de bloquear os sinais eléctricos que a provocam.
No entanto, o maior avanço feito pela Neuralink é a inovação técnica da interface cérebro-computador, também conhecida como BCI, que procura registar a actividade eléctrica do cérebro, que é depois processada e interpretada por um computador.
Assim, para que esta técnica possa ser realizada, é necessário instalar sensores específicos para captar as ondas cerebrais que surgem da actividade eléctrica do cérebro. Além disso, estes dispositivos são suficientemente sensíveis para serem instalados no crânio e, portanto, não requerem uma operação cirúrgica muito invasiva para a sua instalação.
A tecnologia BCI ainda está na sua fase inicial de desenvolvimento, mas apesar disso, as aplicações que está a provar ter são praticamente infinitas. Por exemplo, foi testada uma fase preliminar para controlar o movimento de pacientes com deficiências motoras ou movimentos de próteses robóticas, entre outros.
O dispositivo utilizado para aplicar BCI é portátil e muito pequeno, procura conseguir a interpretação da actividade do sistema nervoso para ajudar pessoas doentes, mas actualmente é necessário instalar sensores alojados no sistema nervoso ligados ao dispositivo por microcabos. Portanto, o dispositivo irá recolher em tempo real o registo dos sensores, processar os sinais e enviá-los via Bluetooth para o dispositivo móvel do utilizador.
Um algoritmo capaz de descodificar a actividade neural
Em paralelo, o Facebook está a financiar um grupo de investigadores da Universidade da Califórnia para desenvolver um algoritmo capaz de descodificar a actividade neural relacionada com a fala e a audição.
Inicialmente, esta tecnologia exige que o paciente instale vários eléctrodos no seu cérebro para que, como no caso anterior, a actividade neuronal seja recolhida e enviada para um computador. Neste ponto, o algoritmo concebido interpreta a actividade cerebral e descodifica-a num computador.
O objectivo desta tecnologia é simplesmente identificar o que uma pessoa está a ouvir ou a dizer através do uso de eléctrodos que registam a sua actividade cerebral. Portanto, a aplicação medicinal pode alterar a qualidade de muitas pessoas que têm problemas de fala. Espera-se também que, com o financiamento do Facebook, o algoritmo possa ser desenvolvido com sucesso e que a tecnologia seja portátil e fácil de aplicar.
O primeiro julgamento humano bem sucedido
Hoje, os primeiros ensaios em humanos da tecnologia BCI já foram realizados, mas até agora a grande dificuldade tem sido os fios que limitam a sua utilização. Recentemente, uma equipa da Universidade de Brown conduziu um ensaio humano completo de uma interface neural sem fios de alta largura de banda.
O progresso que tinha sido feito com o dispositivo intracortical BCI, o dispositivo acima mencionado que envolve a implantação de eléctrodos no cérebro e o envio de sinais para um computador através de fios, provou ter inúmeras aplicações bem sucedidas como a escrita, a movimentação de membros paralisados, ou o controlo de próteses robóticas. No entanto, a limitação reside na falta de mobilidade que os fios ligados a um computador implicam, o que também significa que os investigadores não podem testá-los eficazmente em ambientes diferentes.
Agora, a equipa da Brown University desenvolveu um dispositivo BCI sem fios capaz de detectar sinais neurais durante 24 horas de cada vez na vida diária de um paciente. Este sistema sem fios é funcionalmente equivalente aos sistemas com fios padrão dos dispositivos BCI que foram estudados durante anos, mas a chave é que as pessoas já não precisam de estar fisicamente ligadas ao equipamento, e isto proporciona um novo campo de aplicações e utilizações.
Entrando em detalhes técnicos, o sistema foi concebido para funcionar com uma interface chamada BrainGate, que funciona com dois eléctrodos implantados debaixo do crânio do paciente. Por outro lado, o transmissor tem cerca de dois centímetros de largura e liga-se à mesma porta que um sistema com fios utilizaria. Finalmente, a unidade digitaliza os sinais recolhidos e transmite-os a uma série de antenas localizadas em torno do espaço em que o utilizador se desloca.
O primeiro teste foi realizado com dois pacientes com lesões da medula espinal, em que ambos foram capazes de mover um cursor na sua casa em vez de o fazerem num centro de investigação. Além disso, um dos pacientes pôde registar até 24 horas da sua actividade neural graças às baterias, que têm uma duração de 3 a 6 horas.
Até agora, os testes sem fios que tinham sido realizados não tinham demonstrado a mesma eficácia que os testes ligados a um computador físico, nem tinham alcançado a mesma largura de banda. Por conseguinte, este é considerado o primeiro caso de demonstração bem sucedida de um BCI sem fios, levando a um avanço no sentido da utilização funcional de interfaces neurais de alto desempenho totalmente implantadas.
Consequentemente, espera-se que empresas como a Neuralink ou Kernel demonstrem grande interesse neste avanço para transformar as interfaces neurais em tecnologia de consumo padrão. O emissor volumoso, a configuração complexa do receptor e o procedimento invasivo para instalar os eléctrodos no cérebro são grandes obstáculos a considerar e, por conseguinte, deve ser prosseguida a investigação.
Conclusões
Durante esta análise, foi dada a conhecer a importância do desenvolvimento de interfaces neurais, uma vez que não só representam uma enorme melhoria na vida diária de muitas pessoas doentes, mas também grandes empresas como o Facebook ou Neuralink estão a investir o seu dinheiro nelas para transformar a tecnologia numa utilização comum e generalizada. Devido principalmente a estes dois factores, espera-se um crescimento significativo do mercado para 2024, atingindo 15.000 milhões de dólares.
Entre os agentes envolvidos no mercado, destaca-se Neuralink, co-fundado por Elon Musk, e cujo objectivo é alcançar grandes avanços tecnológicos para a sua utilização diária. Também fez grandes avanços na tecnologia de Estimulação Cerebral Profunda (DBS) e BCI. No entanto, os seus testes ainda se encontram numa fase experimental com animais.
Por outro lado, o apoio do Facebook a um grupo de investigadores da Universidade da Califórnia permitiu o desenvolvimento de um algoritmo muito poderoso para a interpretação de sinais eléctricos neurais relacionados com a fala e a audição. No entanto, foi a Universidade de Brown que foi a primeira a ter sucesso nos ensaios em humanos de dispositivos BCI sem fios.
Em conclusão, esperam-se grandes avanços e melhorias face às dificuldades com que esta tecnologia se debate neste momento, tais como a configuração complexa e a cirurgia a que o paciente deve submeter-se para instalar os eléctrodos no seu cérebro.
