Paciente tetraplégico usa sinais cerebrais para se alimentar com dois braços protéticos avançados

Resumo: Um sistema de circuito fechado que combina IA, robótica e tecnologia BCI permite que um homem tetraplégico controle os movimentos para cortar alimentos e se alimentar sozinho.

Fonte: Johns Hopkins University

Por mais de 30 anos – após um acidente na adolescência – Robert “Buz” Chmielewski foi um tetraplégico com movimentos e sensibilidade mínimos nas mãos e nos dedos. Mas no mês passado ele foi capaz de manipular dois braços protéticos com seu cérebro e se alimentar de sobremesa.

A conquista de Buz marca um grande passo para restaurar a função e a autonomia de pacientes afetados por uma doença ou lesão que resulta na perda parcial ou total do uso de todos os quatro membros e tronco.

“É muito legal”, disse Chmielewski, cuja sensação de realização era inconfundível depois de usar seus pensamentos para comandar os membros robóticos para cortar e alimentá-lo com um pedaço de pão de ló de ouro. “Eu queria ser capaz de fazer mais”, disse ele.

Quase dois anos atrás, Chmielewski passou por uma cirurgia cerebral de 10 horas no Hospital Johns Hopkins em Baltimore como parte de um ensaio clínico originalmente liderado pela Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Defesa e aproveitando membros protéticos avançados desenvolvidos pelo Laboratório de Física Aplicada Johns Hopkins. Seu objetivo era permitir que os participantes controlassem dispositivos assistivos e possibilitasse a percepção de estímulos físicos (tocar os membros) usando neurossinais do cérebro.

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Crédito: JHU

Os cirurgiões implantaram seis matrizes de eletrodos em ambos os lados de seu cérebro e, em poucos meses, ele foi capaz de demonstrar, pela primeira vez, o controle simultâneo de dois membros protéticos por meio de uma interface cérebro-máquina desenvolvida pela APL.

Os pesquisadores ficaram impressionados com seu progresso durante o primeiro ano de testes e queriam ir além dos limites do que poderia ser realizado. Usando uma bolsa de pesquisa interna da APL, a equipe lançou uma linha paralela de investigação – denominada “Próteses Inteligentes” – para desenvolver estratégias para fornecer controle avançado do robô e feedback sensorial de ambas as mãos ao mesmo tempo, usando estimulação neural.

Essa equipe incluiu Francesco Tenore, David Handelman, Andrew Badger, Matthew Fifer e Luke Osborn do APL, bem como Tessy Thomas, Robert Nickl, Nathan Crone, Gabriela Cantarero e Pablo Celnik da Escola de Medicina.

Isso mostra o paciente usando os braços robóticos para se alimentar
O sistema que combina inteligência artificial, robótica e uma interface cérebro-máquina representa um passo importante para restaurar a função e a autonomia dos pacientes sem o uso completo de seus membros. Crédito: JOHNS HOPKINS APL

Eles se propuseram a desenvolver um sistema de loop fechado que mescla inteligência artificial, robótica e uma interface cérebro-máquina. No caso de Chmielewski servindo sobremesa a si mesmo, o sistema permitiu-lhe controlar os movimentos necessários para cortar a comida com um garfo e faca e alimentar-se.

“Nosso objetivo final é tornar atividades como comer fáceis de realizar, fazer com que o robô faça uma parte do trabalho e deixar o usuário, no caso Buz, responsável pelos detalhes: qual comida comer, onde cortar, como grande a peça cortada deve ser ”, explicou Handelman, um roboticista sênior da APL especializado em equipes homem-máquina. “Ao combinar sinais de interface cérebro-computador com robótica e inteligência artificial, permitimos que o ser humano se concentre nas partes da tarefa que mais importam.”

Tenore, neurocientista de APL e investigador principal do estudo Smart Prosthetics, disse que os próximos passos para este esforço incluem não apenas expandir o número e os tipos de atividades da vida diária que Buz pode demonstrar com esta forma de colaboração homem-máquina, mas também fornecer com feedback sensorial adicional à medida que completa as tarefas, de modo que não precise depender da visão para saber se está tendo sucesso.

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“A ideia é que ele experimentasse isso da mesma maneira que pessoas ilesas podem ‘sentir’ como estão amarrando os cadarços, por exemplo, sem ter que olhar para o que estão fazendo”, disse Tenore.

Em uma entrevista pouco antes do Dia de Ação de Graças – o tradicional lançamento de uma temporada de férias com muitos alimentos – Buz refletiu sobre a importância desta pesquisa para indivíduos com mobilidade limitada. Deficiências como a dele tiram a independência de uma pessoa, disse ele, especialmente a capacidade de comer sozinhas.

“Muitas pessoas acham isso certo”, disse ele. “Ser capaz de fazer isso de forma independente e ainda ser capaz de interagir com a família é uma virada de jogo.”

Sobre estas notícias de pesquisa neuroprotética

Fonte: Johns Hopkins University
Contato: Paulette Campbell – Universidade Johns Hopkins
Imagem: A imagem é creditada a JOHNS HOPKINS APL

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